毫米波网络在B5G/6G场景下不同移动性条件下的性能分析与优化展望

《Scientific Reports》：Performance characterization of millimeter-wave networked sensing systems under high-mobility constraints for 6G Industrial IoT

　　

摘要

技术的发展以及数据密集型应用对高吞吐量和低延迟日益增长的需求，解释了电信网络标准的演进。第五代（5G）之后的（B5G）无线网络预计将满足自动驾驶车辆、无人机以及增强现实和虚拟现实等数据密集型应用的不断增长的需求，这是在5G通过其高数据速率和低延迟支持所引入的新应用和功能基础上的进一步发展。毫米波是支持B5G和6G无线通信的有力候选技术之一。本文基于NS-3模拟器对毫米波网络在吞吐量方面和端到端延迟方面，在四种条件下（即静态、中等移动性、高移动性和小区间切换条件）的性能进行了基于仿真的分析。研究结果表明，在静态状态下，毫米波将达到最优性能，吞吐量约为80 Mb/s，延迟约为30 ms。随着移动性的增加，性能也会受到影响，在中等速度下吞吐量降至60-63 Mb/s，延迟上升至37-42 ms；在高移动性下吞吐量降至约50 Mb/s，延迟为45-50 ms。小区间切换是经历最大性能退化的时期，此时吞吐量降至几乎44 Mb/s，延迟上升至约70 ms。通过将切换延迟分解为与移动性相关的分量和切换特有的信令分量，并将所得基线与文献中报道的速度感知自适应切换方案进行比较，本研究还分析了该方案在此固定参数配置基础上所能带来的性能提升的理论预测。这些结果令人相信，尽管毫米波通信可用于服务于大容量应用，但其性能容易受到移动性的影响，包括波束失准和频繁切换，这意味着在动态6G工作环境中有效利用毫米波通信需要先进的移动性管理和优化方法。