PHYден системага чейинки катмарлар аралык моделдөө алкагы физикалык катмардагы ташуучу жыштык, таралуу, антенна күчөтүүсү, багыттуулук жана тоскоолдук сыяктуу өзгөрмөлөрдүн байланышты ыңгайлаштырууга, MAC ресурстарын бөлүштүрүүгө жана акырында система деңгээлиндеги өндүрүм көрсөткүчтөрүнө бир эле симуляция чынжырында кантип өтөрүн көзөмөлдөгөн баалоо ыкмасы. Navneet Kaur менен Lav Guptaнын изилдөөсү MATLAB R2025b чөйрөсүндө 5G Toolbox жана 6G Exploration Library колдонуп, 5G базасын 6G-багытталган конфигурация менен бирдей 500 m × 500 m тейлөө аймагында салыштырат. Симуляцияда 5G үчүн төрт базалык станция жана 200 колдонуучу жабдуусу (UE), 6G-багытталган сценарий үчүн тогуз базалык станция жана 400 UE колдонулган. Натыйжаларда 6G-багытталган конфигурациянын жалпы throughput көрсөткүчү 3,391 Gbpsтен 33,282 Gbpsке өссө, орточо кечигүү 2,44 msтен 0,38 msке, пакет жоготуусу %2,42ден %1,45ке жана энергия/bit мааниси 15,788 nJ/bitтен 0,936 nJ/bitке төмөндөйт. Ал эми тармактын камтуусу %80,0дан %76,8ге азаят. Бул маанилер чыныгы 6G талаа тармагынан эмес, белгилүү жана жарым-жартылай болжолдуу 6G-багытталган параметрлер менен түзүлгөн башкарылуучу система симуляциясынан алынган; демек, натыйжаларды акыркы 6G стандартынын кепилденген өндүрүмү катары чечмелөөгө болбойт.

Изилдөөнүн негизги илимий салымы “6G ылдамыраак” деген жыйынтыкты гана берүү эмес. Изилдөөчүлөр жогорураак антенна күчөтүүсү, багытталган берүү, тоскоолдукту обочолонтуу жана RIS колдоосу SINRге кандай таасир этерин; SINR жогорку MCS деңгээлдерине кантип жол берерин; мунун спектрдик натыйжалуулук менен колдонуучунун throughput көрсөткүчүн кантип өзгөртөрүн; акырында throughput, кечигүү, пакет ишенимдүүлүгү, каналдын жеткиликтүүлүгү жана энергия/bit сыяктуу системалык натыйжалар кандай калыптанарын бирдиктүү себептик модель чынжырында көзөмөлдөшөт.

Изилдөө чечүүгө аракет кылган негизги көйгөй

6G адабиятында өтө жогорку маалымат ылдамдыгы, өтө төмөн кечигүү, жогорку энергия натыйжалуулугу жана жаңы спектр аймактары сыяктуу максаттар көп талкууланат. Бирок физикалык катмарда сунушталган жакшыртуу чыныгы көп уячалуу тармакта байланыш сапатынан MAC ресурстарын бөлүштүрүүгө жана система деңгээлиндеги KPIларга чейин бирдей шарттарда кантип тараларын сандык түрдө көзөмөлдөгөн изилдөөлөр чектелүү.

Бул изилдөө 5G жана 6G-багытталган конфигурацияларды бирдей тейлөө аймагында, трафик ыкмасында, колдонуучу бөлүштүрүүсүндө, эсептөө агымында жана KPI аныктамаларында иштетип, ушул боштукту толтурууга аракет кылат. Ошентип, эки сценарийдин ортосундагы өзгөрүүлөр ар башка симуляция түзүлүштөрүнөн гана эмес, аныкталган радио, антенна, таралуу жана тыгыздык параметрлеринен келип чыгышы көздөлөт.

PHYден Системага Катмарлар Аралык Баалоо Деген Эмне?

PHYден системага катмарлар аралык баалоо — физикалык катмардагы сигнал жана таралуу шарттарынын байланышты ыңгайлаштырууга, MAC ресурстарын бөлүүгө жана система деңгээлиндеги өндүрүм көрсөткүчтөрүнө болгон ырааттуу таасирлерин бир эле эсептөө чынжырында көзөмөлдөгөн моделдөө ыкмасы. Бул изилдөөдө жол жоготуусу, LOS/NLOS, көлөкөлөнүү, Rayleigh басаңдоосу, антенна жана багыттуулук күчөтүүлөрү менен тоскоолдук алгач SINRди аныктайт; SINR тандалган MCSти жана спектрдик натыйжалуулукту, алар колдонуучунун throughput көрсөткүчүн жана кечигүүсүн, колдонуучу натыйжалары болсо жалпы throughput, камтуу, CSSR, drop катышы жана каналдын жеткиликтүүлүгү сыяктуу система KPIларын калыптандырат.

Жалпы тармак аймагы жана колдонуучу түзүмү

Эки сценарий тең 500 m × 500 m тейлөө аймагында түзүлгөн. 5G базасы төрт базалык станция менен 200 UEни, ал эми 6G-багытталган сценарий тогуз базалык станция менен 400 UEни камтыйт. UE бөлүштүрүүсү эки сценарийде тең бирдей трафик класстарын чагылдыргыдай түзүлгөн:

• %60 смартфон,
• %30 IoMT түзмөгү,
• %10 AR/VR колдонуучусу.

Бул бөлүштүрүү жалпы мобилдик трафикти, саламаттык сенсору/мониторинг трафигин жана кечигүүгө сезгич жогорку маалымат ылдамдыгындагы колдонмолорду билдирет. Изилдөө downlink багытын гана моделдейт; uplink PHY, uplink кубат башкаруусу жана uplink scheduler жүрүм-туруму симуляцияга киргизилген эмес.

5G жана 6G-багытталган физикалык конфигурация

Бул жерде маанилүү методологиялык жагдай бар: 30 GHz, 4096-QAM, сегиз мейкиндик катмары, RIS күчөтүүсү жана айрым энергия/кечигүү параметрлери “аяктаган 6G стандарты” катары колдонулбайт. Булак аларды келечектеги тармак багыттарын чагылдырган 6G-багытталган моделдөө тандоолору катары көрсөтөт.

Базалык станцияны тандоо

Ар бир UE үчүн бардык базалык станцияларга чейинки горизонталдык Евклид аралыгы эсептелип, эң жакын базалык станция тейлөөчү уяча катары тандалат:

\[ b_0=\arg\min_b d_{2D}(u,b), \qquad d_{\min}=d_{2D}(u,b_0) \]

Бул жерде \(b_0\) тейлөөчү базалык станциянын индексин, \(d_{2D}(u,b)\) болсо UE \(u\) менен базалык станция \(b\) ортосундагы горизонталдык аралыкты көрсөтөт. Башка базалык станциялар ошол UE үчүн тоскоолдук булактары катары каралат.

3B аралык жана LOS/NLOS модели

Горизонталдык аралык базалык станция менен колдонуучунун бийиктик айырмасына кошулуп, үч өлчөмдүү байланыш аралыгы эсептелет:

\[ d_{3D}=\sqrt{d_{2D}^{2}+(h_{BS}-h_{UT})^{2}} \]

LOS/NLOS классификациясы 3GPP TR 38.901ге негизделген аралыктан көз каранды ыктымалдык ыкмасы менен жүргүзүлөт. Булакта колдонулган жалпы LOS ыктымалдыгы:

\[ P_{\mathrm{LOS}}(d)=\frac{18}{d} +e^{-d/C}\left(1-\frac{18}{d}\right) \]

түрүндө. \(C\) — сценарийге жараша басаңдоо туруктуусу; изилдөөдө UMa үчүн 63, UMi үчүн 36 колдонулган. Uniform \(u\in[0,1]\) өзгөрмөсү \(P_{\mathrm{LOS}}\) маанисинен кичине болсо байланыш LOS, болбосо NLOS деп белгиленет.

LOS жол жоготуусу жалпы түрдө:

\[ PL_{\mathrm{LOS}} =a+b\log_{10}(d_{3D})+20\log_{10}(f_c) \]

менен эсептелсе, NLOS байланышында:

\[ PL_{\mathrm{NLOS}} =\max(PL'_{\mathrm{NLOS}},PL_{\mathrm{LOS}}) \]

колдонулат. Максимум операциясы физикалык жактан NLOS жоготуусунун ошол эле байланыштын LOS жоготуусунан төмөн чыгышына жол бербейт.

Көлөкөлөнүү жана Rayleigh басаңдоосу

Ири масштабдагы канал өзгөрмөлүүлүгү үчүн орточо мааниси нөл, стандарттык четтөөсү 8 dB болгон Gaussian көлөкөлөнүүсү кошулат:

\[ PL_{\mathrm{total}}=PL+X_\sigma \]

Чакан масштабдагы көп жолдуу басаңдоо үчүн Rayleigh кубат күчөтүүсү орточо мааниси бир болгон экспоненциалдык бөлүштүрүүдөн үлгүлөнөт:

\[ g_{\mathrm{Rayleigh}}\sim \mathrm{Exponential}(1) \]

жана dB аймагына:

\[ G^{dB}_{\mathrm{Rayleigh}} =10\log_{10}(\max(\varepsilon,g_{\mathrm{Rayleigh}})) \]

менен өткөрүлөт. \(\varepsilon\) сандык туруксуздуктун алдын алган кичине оң төмөнкү чек.

RIS колдоосу

Кайра конфигурациялануучу акылдуу бет (Reconfigurable Intelligent Surface, RIS) 6G-багытталган сценарийде гана детерминдик link-budget күчөтүүсү катары моделденген. Изилдөө:

• 80–300 m аралыгында +5 dB,
• 300–600 m аралыгында +2,5 dB

RIS күчөтүүсүн аныктайт. Бул маанилер стандарт белгилеген коэффициенттер эмес; булак аларды физикалык интуицияга негизделген симуляциялык жакындашуулар деп ачык аныктайт. Жалпы жол жоготуусуна таасири:

\[ PL^{RIS}_{tot}=PL_{tot}-\Delta_{RIS}(d) \]

түрүндө. Демек, RIS бул моделде чыныгы электромагниттик бетти оптималдаштыруунун кеңири симуляциясы эмес, аралыктан көз каранды кошумча link-budget күчөтүүсү.

Багытталган берүү жана тоскоолдукту обочолонтуу

Керектүү байланышка колдонулган багытталган күчөтүү:

\[ G_{dir}=10\log_{10}(\max(1,N_{\mathrm{Layers}})) \]

деп аныкталган. 6G-багытталган учурда ага кошумча +3 dB кошулат:

\[ G_{dir,6G}=G_{dir}+3\ \mathrm{dB} \]

Тоскоолдук байланыштарында багыттуулук өзүнчө обочолонтуу мүчөсү менен берилет:

\[ I_{iso}=3+1.3\log_2(\max(1,N_{\mathrm{Layers}})) \]

жана 6G-багытталган сценарийде:

\[ I_{iso,6G}=I_{iso}+5 \]

колдонулат. Булак бул коэффициенттер стандарт тарабынан аныкталбаганын; антенна геометриясы менен beamforming жүрүм-турумунун система деңгээлиндеги таасирин болжолдуу чагылдыруу үчүн тандалган моделдөө параметрлери экенин өзгөчө белгилейт.

Ресурс блогуна туура келген кубат

Базалык станциянын жалпы кубаты ресурс блокторуна тең бөлүштүрүлөт деп кабыл алынат. Нормалдаштыруу:

\[ \Delta_{RB}=10\log_{10}(N_{RB}) \]

менен жүргүзүлөт. Тейлөө сигналынын ар бир RBге туура келген кубаты:

\[ P_{\mathrm{sig,RB}} =P_{tx}-PL_{tot}+G_{BS}+G_{UE}+G_{dir} -10\log_{10}(N_{RB}) \]

түрүндө.

Бир тоскоолдук берүүчү базалык станция үчүн:

\[ P_{b,RB} =P_{tx}-PL_b+G_{\mathrm{Rayleigh},b} +G_{BS}+G_{UE}-I_{iso}-\Delta_{RB} \]

алынат жана тейлөөчү эмес бардык базалык станциялардын кубаттары сызыктуу аймакта кошулуп, жалпы inter-cell interference аныкталат.

Жылуулук ызы-чуусу жана SINR

Ар бир RBге туура келген жылуулук ызы-чуусу:

\[ N_{RB,dBm} =-174+10\log_{10}(B_{RB})+NF \]

менен эсептелет. Изилдөөдө кабылдагычтын ызы-чуу коэффициенти \(NF=7\) dB. \(-174\) dBm/Hz болжол менен 290 K температурадагы жылуулук ызы-чуусунун кубаттык спектрдик тыгыздыгын билдирет.

Сызыктуу аймактагы SINR:

\[ SINR= \frac{P_{\mathrm{sig,RB}}} {P_{\mathrm{intf,RB}}+P_{\mathrm{noise,RB}}} \]

жана отчет үчүн:

\[ \gamma_{dB}=10\log_{10}(SINR) \]

болуп эсептелет.

SINRден MCSке байланышты ыңгайлаштыруу

Ар бир MCS жазуусу SINR чеги, модуляция, символго туура келген bit жана коддоо катышы менен аныкталат:

\[ \{\gamma_{th},mod,b,R\} \]

Өтө оптимисттик тандоолорду азайтуу үчүн эсептелген SINRден 1,5 dB коопсуздук маржасы алынат:

\[ \gamma_{eff}=SINR_{dB}-1.5\ \mathrm{dB} \]

Андан кийин чек шартын аткарган эң жогорку MCS тандалат:

\[ MCS=\arg\max_k\{k:\gamma_{eff}\geq \gamma_{th,k}\} \]

BER, BLER жана PER модели

Тандалган MCS чегине карата SINR маржасы:

\[ \Delta\gamma=\gamma_{dB}-\gamma_{th} \]

деп аныкталат. BER:

\[ BER= \min\left( 0.5, \max\left(10^{-7}, BER_0\,10^{-0.2\Delta\gamma}\right) \right) \]

менен болжолдуу моделденген. Бул link-level waveform талдоосу эмес, MCSке сезгич система симуляциясынын ыкмасы.

Логистикалык BLER модели:

\[ BLER_{log}= \frac{1}{1+\exp(\alpha(\gamma_{dB}-\gamma_{th}))} \]

түрүндө. \(\alpha\) 5G үчүн 0,9 жана 6G-багытталган конфигурация үчүн 1,3 деп алынган. Бул коэффициенттер да булакта калибрлөө аркылуу тандалган моделдөө маанилери катары аныкталат.

Пакет ичиндеги bit каталарынан алынган мүчө:

\[ BLER_{bits}=1-(1-BER)^{N_{bits}} \]

жана жалпы пакет катасынын ыктымалдыгы:

\[ PER= \min\left( 0.5, \max\left(10^{-6}, 0.6BLER_{log}+0.4BLER_{bits} \right) \right) \]

деп аныкталат. 0,6/0,4 салмактары стандартка таандык эмес; алар изилдөө симуляция үчүн колдонгон калибрленген коэффициенттер.

Натыйжалуу MIMO катмары жана спектрдик натыйжалуулук

Начар байланыш шарттарында конфигурацияланган MIMO катмарларынын бардыгын натыйжалуу колдонуу мүмкүн эмес деген божомол төмөнкү ыкма менен берилет:

\[ L_{eff} =\min\left( N_L,\, 1+0.5\log_2(1+\gamma_{lin}) \right) \]

Чийки спектрдик натыйжалуулук:

\[ SE_{raw}=b\,R\,L_{eff} \]

жана акыркы байланыш спектрдик натыйжалуулугу:

\[ SE=\min(SE_{raw},14) \]

болуп эсептелет. 14 bps/Hz чеги 3GPP стандарттык чеги эмес; булакта ал өтө жогорку система баалоолорун чектеген консервативдүү симуляциялык жогорку чек катары аныкталган.

MAC катмары: ресурстарды тең бөлүштүрүү

MAC катмарында full-buffer жана equal-share scheduler абстракциясы колдонулган. Базалык станциянын жалпы PDSCH тилке кеңдиги ошол уячага туташкан колдонуучулар арасында тең бөлүнөт:

\[ B_{UE}= \frac{B_{PDSCH}}{N_{UE,onBS}} \]

Бул ыкма чыныгы өндүрүш schedulerинин убакыт-жыштык жана QoS оптималдаштыруусун моделдебейт; уяча жүгү көбөйгөн сайын ар бир колдонуучуга туура келген тилке кеңдигинин азайышын жөнөкөй жана кайра өндүрүлүүчү түрдө чагылдырат.

Throughput

Ар бир колдонуучуга туура келген throughput:

\[ T_{UE} = \frac{SE\cdot B_{UE}\cdot(1-PER)}{10^9} \quad \mathrm{Gbps} \]

жана тармактын жалпысы:

\[ T_{agg}=\sum_{u\in all}T_{UE}(u) \]

түрүндө.

Кечигүүнүн компоненттери

Slot узактыгы NR нумерологиясы менен:

\[ \mu=\log_2\left(\frac{SCS}{15\,\mathrm{kHz}}\right), \qquad T_{slot}=\frac{1\,\mathrm{ms}}{2^\mu} \]

болуп эсептелет. Булактын мисалында 30 kHz SCS 0,5 ms, ал эми 120 kHz SCS 0,125 ms slot узактыгын берет.

Иштетүү кечигүүсү моделде туруктуу түрдө:

\[ T_{proc}= \begin{cases} 1.0\,\mathrm{ms}, & 5G\\ 0.1\,\mathrm{ms}, & 6G\text{-yönelimli} \end{cases} \]

деп алынган. Бул жердеги 0,1 ms чыныгы 6G жабдыгында өлчөнгөн милдеттүү маани эмес; келечектеги тездетилген baseband иштетүүнү билдирген божомол.

Таралуу кечигүүсү:

\[ T_{prop}=\frac{d}{c}, \qquad c=3\times10^8\,\mathrm{m/s} \]

жана 1500 байттык пакет үчүн берүү кечигүүсү:

\[ T_{tx}=\frac{L_{bits}}{T_{UE}}, \qquad L_{bits}=1500\times8 \]

деп аныкталат. Жалпы:

\[ Latency=T_{slot}+T_{proc}+T_{prop}+T_{tx} \]

түрүндө. Модель кезек жана кеңири scheduler кечигүүсүн камтыбайт.

Jitter модели

Jitter:

\[ Jitter_i=\beta(1+0.5U)\ \mathrm{ms}, \qquad U\sim Uniform[0,1] \]

менен түзүлөт. \(\beta\) slot узактыгынын %10у катары тандалат: 5G үчүн болжол менен 0,05 ms, 6G-багытталган сценарий үчүн болжол менен 0,01 ms. Ошондуктан jitter натыйжасынын маанилүү бөлүгү түздөн-түз симуляцияда аныкталган убакыт пландоо божомолунан келип чыгат.

Энергия/bit модели

Номиналдык UE кубаттары түзмөк классына жараша:

• смартфон: 0,2 W,
• IoMT: 0,05 W,
• AR/VR: 0,8 W

деп аныкталган. Натыйжалуу кубат:

\[ P_{UE,eff}= \begin{cases} P_{UE}, & 5G\\ P_{UE}\times0.35\times0.90, & 6G\text{-yönelimli} \end{cases} \]

түрүндө. 0,35 жана 0,90 факторлору стандарт тарабынан берилген эмес. Биринчиси 6G-багытталган жабдык/радио натыйжалуулугу божомолун, экинчиси %10 duty-cycle жеңилдөөсүн билдирет.

Энергия/bit:

\[ E_b= \frac{P_{UE,eff}} {T_{UE}\times10^9} \quad \mathrm{J/bit} \]

болуп эсептелет. Демек, 6G тарабындагы энергия артыкчылыгына радио байланыш күчөтүүлөрү гана эмес, модель алдын ала аныктаган төмөнүрөөк натыйжалуу UE кубатынын божомолу да таасир этет.

Системанын спектрдик натыйжалуулугу

Жалпы пландалган тилке кеңдиги:

\[ B_{sched}=B_{PDSCH}\cdot N_{BS} \]

жана системанын спектрдик натыйжалуулугу:

\[ \eta=\frac{T_{agg}}{B_{sched}} \]

болуп эсептелет. Башкаруу сигналын, маалымдама сигналдарын, аталыштарды жана scheduler жүгүн көрсөтүү үчүн 5Gде %25, 6G-багытталган сценарийде %20 overhead колдонулат:

\[ \eta_{final}=\eta(1-overhead) \]

Бул учурда 5G үчүн \(0.75\eta\), 6G-багытталган түзүм үчүн \(0.80\eta\) алынат. Бул overhead маанилери да изилдөөнүн калибрленген система божомолдору.

Кирүү, жеткиликтүүлүк жана камтуу KPIлары

CSSR үчүн 4 dB SINR admission чеги колдонулган:

\[ admit=\mathbf{1}\{\gamma_{dB}>4\,\mathrm{dB}\} \]

\[ CSSR(\%)=100\cdot mean[admit] \]

Бөгөттөлүү катышы:

\[ Blocked\ Rate(\%)=100-CSSR(\%) \]

Каналдын жеткиликтүүлүгү SINR чегинен тышкары \(PER<0.10\) шартын талап кылат:

\[ access= \mathbf{1}\{\gamma_{dB}>4\,\mathrm{dB}\land PER<0.10\} \]

Камтуу usable throughput жана технологияга мүнөздүү SINR маржасы менен аныкталган:

\[ covered= \mathbf{1} \{T_{UE}>10^{-5}\land \gamma_{dB}>(4-m)\} \]

Бул жерде \(m=2\) dB 5G, \(m=3\) dB 6G-багытталган сценарий үчүн колдонулган.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Симуляцияны иштетүү чынжыры

1. 5G же 6G-багытталган сценарий тандалат.
2. Ташуучу, PDSCH, антенна, RIS, кубат жана таралуу параметрлери даярдалат.
3. Базалык станциялар менен колдонуучулар бирдей тейлөө аймагына жайгаштырылат.
4. Ар бир UE эң жакын базалык станцияга туташат.
5. Тейлөө жана тоскоолдук байланыштары үчүн жол жоготуусу, LOS/NLOS, көлөкөлөнүү жана Rayleigh басаңдоосу эсептелет.
6. 6G-багытталган сценарийде ылайыктуу аралыктарда RIS күчөтүүсү кошулат.
7. Антенна/багыттуулук таасирлери жана тоскоолдукту обочолонтуу колдонулат.
8. RB деңгээлинде сигнал, тоскоолдук жана ызы-чуу эсептелип, SINR табылат.
9. SINRден MCS, BER, BLER, PER жана спектрдик натыйжалуулук алынат.
10. UEлер тейлөөчү базалык станциялар боюнча топтоштурулуп, PDSCH тилке кеңдиги тең бөлүштүрүлөт.
11. Колдонуучунун throughput, latency, jitter жана energy/bit көрсөткүчтөрү эсептелет.
12. Натыйжалар система деңгээлинде бириктирилип, жалпы throughput, камтуу, CSSR, blocking, drop, channel availability жана RB utilization KPIлары түзүлөт.

Модуляциянын бөлүштүрүлүшү

Булактын 2-сүрөт жыйынтыктарына ылайык, 5G колдонуучуларынын %53,5и 256-QAM тандаса, %17,0ы QPSK, %8,0ы 16-QAM колдонуп, %20,0ы минималдуу MCS чегинен тышкары калат.

6G-багытталган сценарийде бөлүштүрүү жогорку модуляцияларга жылат: %34,0 4096-QAM, %12,2 1024-QAM жана %10,0 256-QAM тандайт. QPSK катышы %5,5ке түшөт. Бирок минималдуу MCSтен тышкаркы колдонуучулардын катышы %23,2ге өсөт. Булак муну 30 GHzдеги жогору таралуу жоготуусу өзгөчө алысыраак UEлерге таасир этиши менен байланыштырат.

Бул натыйжа маанилүү: 6G-багытталган түзүм бир эле учурда жогорку спектрдик натыйжалуулук мүмкүнчүлүгүн жана уяча четинде жогорку таралуу сезгичтигин көрсөтөт.

Бул Изилдөөдө 6G-Багытталган Сценарий Бардык Жагынан 5Gден Жакшыбы?

Жок. Симуляция 6G-багытталган конфигурацияда throughput, кечигүү, пакет жоготуусу, SINR, спектрдик натыйжалуулук, jitter, энергия/bit жана айрым үзгүлтүксүздүк көрсөткүчтөрүн жакшыртса да, тармак камтуусун %80,0дан %76,8ге түшүрөт. Булак бул төмөндөөнү 30 GHzдеги жогорку жол жоготуусу жана blockage сезгичтиги менен байланыштырат; базалык станцияларды тыгыз жайгаштыруу, жогорку антенна күчөтүүсү, багыттуулук жана RIS колдоосу жоготууну жарым-жартылай толуктайт, бирок толук жойбойт.

Бириктирилген система KPI натыйжалары

Throughput эмне үчүн болжол менен он эсе өсөт?

Жалпы throughput көрсөткүчүнүн 3,391 Gbpsтен 33,282 Gbpsке өсүшү бир эле PHY өзгөчөлүгүнүн натыйжасы эмес. 6G-багытталган сценарийде жалпы пландалган тилке кеңдиги 98,3 MHzтен 396,0 MHzке өсөт; тогуз базалык станция төрт базалык станцияга караганда бирдей аймакты тыгызыраак тейлейт; жогорку SINR жогорку MCSке жана көбүрөөк натыйжалуу мейкиндик катмарына жол берет; пакет катасынын ыктымалдыгы да азаят. Бул компоненттердин баары throughput теңдемесинде чогуу таасир этет.

Кечигүү эмне үчүн төмөндөйт?

Кечигүүнүн 2,44 msтен 0,38 msке төмөндөшүндө үч модель компоненти өзгөчө маанилүү. Биринчиси — 120 kHz SCSтен улам кыскараак slot узактыгы. Экинчиси — 6G-багытталган сценарийде түздөн-түз 0,1 ms деп кабыл алынган иштетүү кечигүүсү. Үчүнчүсү — колдонуучунун жогорку throughput көрсөткүчү \(T_{tx}\) берүү кечигүүсүн азайтышы. Модель кезек кечигүүсүн камтыбагандыктан, бул натыйжа толук end-to-end коммерциялык тармак кечигүүсүнө барабар эмес.

SINR жана ишенимдүүлүк

Орточо SINR 20,10 dBден 24,24 dBге өсөт. Булак муну жогорку BS/UE антенна күчөтүүлөрү, күчтүү багыттуулук, тоскоолдукту обочолонтуу жана RIS колдоосу менен байланыштырат. Жогорку SINR link adaptation баскычында жогорку MCS колдонууну көбөйтүп, BER/BLER/PER чынжыры аркылуу пакет ишенимдүүлүгүн жакшыртат.

Орточо пакет жоготуусу %2,42ден %1,45ке төмөндөйт. Call drop катышы %6,88ден %6,25ке азайса, channel availability %74,5тен %75,0га жогорулайт.

CSSR жана call blocking эмне үчүн өзгөрбөйт?

Эки конфигурацияда тең CSSR болжол менен %80, call-blocked катышы болжол менен %20. Мунун себеби моделдеги admission чечими туруктуу 4 dB SINR чегине байланышкан. Демек, натыйжа чыныгы оператор тармактарында 6Gнин чалуу орнотуу ийгилиги сөзсүз 5G менен бирдей болорун далилдебейт; ушул admission эрежеси менен түзүлгөн симуляцияда эки сценарий бирдей система KPIсына жеткенин гана көрсөтөт.

Камтуу компромисси

Камтуу 5Gде %80,0 болсо, 6G-багытталган сценарийде %76,8. Булак муну жогорку жыштыктагы аралыктан көз каранды күчтүү жоготуу менен байланыштырат. 30 GHz 3,5 GHzге караганда blockage жана path-loss жагынан сезгич. Базалык станциялардын санын тогузга жеткирүү, 25 dBi BS антенна күчөтүүсү, багыттуулук жана RIS колдоосу бул кемчиликти азайтат, бирок толук жойбойт.

Колдонуучу бөлүштүрүүлөрүнүн CDF натыйжалары

Булактын 5-сүрөтүндө 6G-багытталган CDF ийри сызыктары жалпысынан жакшыраак өндүрүм тарабына жылат. Медианалык SINR болжол менен 25–27 dB деңгээлинде болсо, 5Gде болжол менен 18–20 dB. Ар бир колдонуучу үчүн медианалык throughput болжол менен 0,05 Gbpsтен 0,12 Gbps чамасына өсөт. Спектрдик натыйжалуулуктун медианасы 5Gде болжол менен 7 bps/Hz, 6G-багытталган түзүмдө болжол менен 10 bps/Hz. Энергия/bit бөлүштүрүүсүндө да булак болжол менен 20–30 nJ/bit медианалык тилкеден болжол менен 8–12 nJ/bit тилкеге жылууну билдирет.

Бул CDF маанилери 5-сүрөттөн билдирилген болжолдуу бөлүштүрүү окуулары; аларды II таблицадагы так система орточолору менен чаташтырбоо керек.

Аралыктан көз каранды жүрүм-турум

6-сүрөт жана 7-сүрөт базалык станциядан аралык көбөйгөндө эки конфигурацияда тең байланыш сапаты өзгөрөрүн көрсөтөт. 6G-багытталган сценарийде базалык станцияга жакын колдонуучулар жогорку антенна жана багыттуулук күчөтүүлөрүнөн күчтүү пайда алышат, ал эми 30 GHzден улам алыстагы колдонуучулардын received-power динамикалык диапазону кеңирээк.

Булак 5Gде SINR көбүнчө 0–30 dB аралыгында экенин, 6G-багытталган жакын колдонуучуларда 20–40 dB маанилери байкалышы мүмкүн экенин белгилейт. 6G throughput кыска аралыктарда болжол менен 0,10–0,25 Gbps аралыгына өссө, 5G маанилери көбүнчө 0,05 Gbpsтен төмөн калат. 6G-багытталган колдонуучулардын көбүнүн кечигүүсү 1 msтен төмөн болсо, 5G бөлүштүрүүсүндө болжол менен 2–6 ms аралыгы байкалат.

Бирок бул сүрөттөрдүн чийки сандык маалымат чекиттери PDFде таблица түрүндө берилген эмес. Ошондуктан графикте көрүнгөн болжолдуу маанилер кайра түзүлө турган Verianla графигинде так өлчөө чекиттери катары колдонулбашы керек.

Катмарлар аралык себеп-натыйжа чынжыры

Изилдөө колдогон жыйынтыктар

• Аныкталган симуляция чөйрөсүндө 6G-багытталган конфигурация 5G базасына караганда кыйла жогорку жалпы throughput түзөт.
• Аныкталган slot жана processing-delay модели астында орточо кечигүү кыйла төмөндөйт.
• Жогорку багыттуулук, антенна күчөтүүсү, тоскоолдукту обочолонтуу жана RIS күчөтүүсү менен орточо SINR жогорулайт.
• Жогорку SINR жогорку MCS тандоого жана жогорку спектрдик натыйжалуулукка мүмкүндүк берет.
• Пакет жоготуусу жана call-drop катышы симуляцияда азаят.
• 30 GHz таралуу жоготуусунан улам камтуу бир аз төмөндөйт.
• Өндүрүм айырмасы бир параметрге эмес, PHY, link, MAC жана система деңгээлиндеги өзгөрүүлөрдүн биригишине байланыштуу.

Изилдөө колдобогон жыйынтыктар

• Бул изилдөө чыныгы коммерциялык 6G тармагынын өлчөөсү эмес.
• 4096-QAM, RIS күчөтүүсү, processing delay, энергияны азайтуу факторлору жана айрым directional-isolation коэффициенттери акыркы 6G стандарты катары ырасталган эмес.
• Натыйжалар 6G бардык географияда же бардык жайгаштыруу сценарийинде 5Gден артык болорун далилдебейт.
• Uplink моделденбегендиктен, эки багыттуу end-to-end тейлөө жүрүм-туруму далилденген эмес.
• Динамикалык трафик, кеңири scheduler, queueing, mobility жана handover моделденген эмес.
• RIS чыныгы электромагниттик канал/бет оптималдаштыруусу катары чечилген эмес, детерминдик dB күчөтүүсү түрүндө берилген.
• Энергия/bit жетишкендиги радио шарттарынан гана жаралбайт; 6G үчүн аныкталган 0,35 × 0,90 натыйжалуу кубат факторунун түз таасири да бар.
• Симуляция натыйжаларын чыныгы талаа өндүрүмү же оператор SLA кепилдиги катары чечмелөөгө болбойт.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

Түпнуска изилдөө: From PHY to System: A Standards-Aligned Cross-Layer Framework for Quantitative Evaluation of 5G and 6G-Oriented Wireless Networks

Авторлор: Navneet Kaur; Lav Gupta

Булактын түрү: Изилдөө preprintи.

Рецензия абалы: Рецензиядан өткөн эмес. Булак PDF муну “This preprint research paper has not been peer reviewed” деген сөз менен ачык билдирет.

Платформа: SSRN.

DOI: 10.2139/ssrn.7208052

SSRN каттоо күнү: 30-июль 2026.

Авторлордун мекемелери: Булак PDFде көрсөтүлгөн эмес; SSRN жазуусу да аффилиацияны бербейт.

Лицензия: Булакта ачык Creative Commons же ушуга окшош кайра колдонуу лицензиясы көрсөтүлгөн эмес. Ошондуктан түпнуска сүрөттөрдү түз көчүрүүнүн ордуна илимий байланыштарды жана ачык сандык маалыматтарды сактаган Verianlaга мүнөздүү кайра чиймелер тандалышы керек.

Симуляция платформасы: MATLAB R2025b; MathWorks 5G Toolbox; MathWorks 6G Exploration Library.

Негизги стандарт/модель шилтемелери: ITU IMT-2030 багыттары, 3GPP TR 38.901 UMa/UMi таралуу моделдери жана NR негизиндеги ресурс блогу/нумерология ыкмасы.

Негизги методологиялык чек: Изилдөө чыныгы 6G талаа тармагы, чыныгы 6G стандартына шайкештик сыноосу же end-to-end эки багыттуу тармак эксперименти эмес. 6G-багытталган сценарийдеги ар түрдүү коэффициенттер жана өндүрүм божомолдору булак тарабынан симуляция максатында калибрленген же физикалык жактан негизделген маанилер катары аныкталган. Ошондуктан 5G–6G салыштыруусу аныкталган модель шарттарынын ичинде гана чечмелениши керек.

Келечектеги изилдөө: Булак uplink моделдөө, динамикалык трафик, mobility-aware scheduling, AI колдогон link adaptation жана beam management менен гетерогендүү көп катмарлуу тармак топологияларын келечектеги кеңейтүүлөр катары сунуштайт.