5G ARQ – Automatyczne Żądanie Powtórzenia
ARQ (Automatic Repeat reQuest) to kluczowy mechanizm wykorzystywany w systemach komunikacji bezprzewodowej, w tym w 5G, który służy do zapewnienia poprawności przesyłanych danych. Działa na zasadzie wykrywania błędów i ponownego przesyłania uszkodzonych pakietów, co pozwala na zwiększenie niezawodności transmisji w warunkach zakłóceń radiowych.
Jak działa ARQ w 5G?
W 5G ARQ działa na poziomie łącza danych (Layer 2) i jest częścią warstwy RLC (Radio Link Control). Gdy odbiorca wykryje, że przesłany pakiet jest uszkodzony lub brakuje go, wysyła do nadajnika żądanie powtórzenia tego pakietu. Nadajnik po otrzymaniu takiego żądania ponownie wysyła pakiet, aż do momentu potwierdzenia poprawnego odbioru lub przekroczenia limitu powtórzeń.
Typy ARQ i ich zastosowanie w 5G
- Stop-and-Wait ARQ: Nadajnik wysyła jeden pakiet i czeka na potwierdzenie odbioru, zanim przejdzie do następnego. Metoda prosta, ale może powodować opóźnienia.
- Go-Back-N ARQ: Nadajnik może wysłać kilka pakietów bez oczekiwania na potwierdzenie, ale jeśli jeden pakiet jest błędny, wszystkie następujące muszą zostać powtórzone.
- Selective Repeat ARQ: Tylko uszkodzone lub brakujące pakiety są powtarzane, co jest najbardziej efektywne w nowoczesnych sieciach, takich jak 5G.
W 5G najczęściej stosowany jest Selective Repeat ARQ, ze względu na wysoką efektywność i ograniczenie zbędnego ruchu powtórkowego.
ARQ a Hybrid ARQ (HARQ) – ważne różnice
W 5G ARQ jest zwykle połączony z techniką HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest), która łączy mechanizmy korekcji błędów z ponownym przesyłaniem pakietów. HARQ pozwala na poprawę jakości transmisji przez wykorzystanie informacji z poprzednich przesłań pakietu, co pozwala często uniknąć pełnego powtórzenia.
Dzięki temu w 5G opóźnienia i obciążenie sieci są minimalizowane, a niezawodność rośnie. HARQ działa na poziomie warstwy fizycznej i współpracuje z ARQ w warstwie RLC, co tworzy wielowarstwowy system kontroli błędów.
Znaczenie ARQ w 5G dla jakości usług
Mechanizmy ARQ i HARQ mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia stabilnych połączeń, szczególnie w warunkach dużych zakłóceń radiowych i zmiennych warunków propagacji sygnału. Dzięki nim możliwe jest dostarczanie usług o wysokiej jakości, takich jak streaming wideo, rozmowy VoNR (Voice over New Radio) czy komunikacja krytyczna w IoT.
Powiązane technologie – RLC, MAC i PHY
Aby ARQ działało efektywnie, współpracuje z innymi warstwami protokołu 5G:
- RLC (Radio Link Control): Warstwa, gdzie działa podstawowy mechanizm ARQ – fragmentuje, ponawia i składa pakiety danych.
- MAC (Medium Access Control): Zarządza dostępem do medium radiowego, sterując kolejnością transmisji i współpracując z HARQ.
- PHY (Physical Layer): Odpowiada za rzeczywistą transmisję sygnału radiowego oraz wykonuje korekcję błędów na poziomie bitów, współpracując z HARQ.
Wspólna praca tych warstw pozwala na osiągnięcie wysokiej przepustowości i niskich opóźnień, które są cechą charakterystyczną 5G.
Przyszłość ARQ w sieciach 5G i 6G
Mechanizmy ARQ i HARQ będą dalej rozwijane, aby sprostać wymaganiom ultra-niskich opóźnień i ekstremalnie wysokiej niezawodności, jakie niesie ze sobą 6G. Będą integrowane z technikami sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego, które pozwolą dynamicznie optymalizować retransmisje i minimalizować straty danych.
Jutro możemy przyjrzeć się bliżej HARQ i jego działaniu na poziomie fizycznym w 5G, by lepiej zrozumieć, jak te mechanizmy współpracują, by dawać płynną i stabilną komunikację.