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5G中的URLLC是個啥?

3GPP在R15版中引入以滿足ITU-R M.2083要求URLLC-超可靠低延遲通信(ultra reliable low latency communications)是5G(NR)主要應用之一。作為支持物聯網端點密集傳感器網格所需的基礎功能,URLLC是制造、能源傳輸、運輸和醫療保健領域許多獨特用例的主要推動力。由于需要支持低至5ms的端到端延遲,單個接口的延遲預算可低至1ms;也就意味着必須在上行鍊路和下行鍊路傳輸過程的每一步進行優化。

盡管這一要求超出了3GPP規範的範圍,但減少數據處理響應時間的需求也導緻了高度分布式邊緣計算策略的出現。

一、3GPP規範标準

3GPP TS38.912對5G(NR)接入技術進行了研究為标準軌道規範奠定了基礎,例如TS 38.201-202和TS 38.2011-215。這些文件詳細介紹了5G幀中采用的物理信道和調制技術。其中許多技術要麼直接解決低延遲通信,要麼定義支持低延遲數據和其他流量特征共存的方法,通常稱為多數字命理學。5G中有5個固定的OFDM(子載波間隔)參數,第1個支持與當前的4G/LTE無線電共存,所有這些都可以在發射機處混合以提高靈活性。使用參數集(u)的經典定義,子載波間隔參數可以直接與部署事件相關。例如使用15kHz間隔的700MHz宏蜂窩可實現廣泛覆蓋,或者使用120kHz間隔的28GHz毫米波微蜂窩可提供增強的移動寬帶(eMBB)。

圖1.5G(NR)無線網絡參數集

二、5G低時延實現

為解決低延遲通信問題,5G允許可變傳輸時間間隔 (TTI)可以從1ms(LTE 中固定的(兼容)設置)縮小到約140us,具體取決于頻譜效率(eMBB)或低延遲 (URLLC)是目标。也可以根據流量類型設置最大重傳次數(例如URLLC為2,eMBB為4)。另外,作為鼓勵NR允許在同一頻率上複用不同的TTI,因此可以共享頻譜,而不會因延遲敏感的流量而等待較慢的傳輸結束。用于啟用 MIMO天線陣列的技術還支持降低延遲方面的進步,特别是自包含的集成子幀,其中來自RF天線的傳輸和來自用戶設備的确認發生在同一子幀上。

三、mini slot引入

在TS 38.912中描述了對NR幀結構的另一項修改,它對URLLC的交付做出了重大貢獻。每個傳輸時隙(Ts)包括14個OFDM符号,每個OFDM符号代表一個采用正交相移鍵控(QPSK/4-QAM)或16、64或128個正交幅度調制(QAM)星座的單獨比特流。5G規範使用更寬的子載波和更高的QAM調制階數,允許我們從單個OFDM符号的子集(例如2或4個)創建一個mini slot。這提供了以精細的調度粒度為關鍵流量提供服務的能力,以減少傳輸延遲。傳輸速度越低,子載波間隔就越小,我們可以創建的每個時隙的迷你時隙就越少。雖然對毫米波的依賴可能會讓5G反對者質疑minislot的價值,但大多數早期的URLLC應用将起源于受控的企業制造環境,在這些環境中更高頻段的使用将更容易,因此更普遍。

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