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5GNR网络端到端时延优化

【摘要】目前中国电信5G网络已经开始运行，在网络实际运行的过程中，时延是最明显的感

知指标，5G时延和4G相比，从20ms降低至1ms，有着非常大的提升，也是

URLLC（Ultrareliableandlowlatencycommunication）超可靠且超低的时延业务所

需求的。本案例结合影响时延的各个网元节点，对时延优化进行深入分析，并结合地市实

际情况进行问题处理，从端到端对影响时延的各个因素进行总结排查，并解决问题。

【关键字】时延、端到端

【业务类别】参数优化

1.问题描述

5G网络的1毫秒时间延迟，最初是由ITUIMT-2020M.2410-0（4.7.1）关于IMT-

2020系统的设计最小需求中提到的。其适用的范围是URLLC（Ultrareliableandlow

latencycommunication）超可靠且超低的时延业务，这里的时延是针对用户面时延。

用户面时延，是指我们平时使用手机发送数据的时间延迟，区别于控制面时延：手

机注册网络或者状态转换经过的信令流程所花费的时间（控制面时延不做讨论）。另外，1

毫秒指的是无线网络空中接口（手机和基站之间，不包括核心网，互联网等网络节点）的

双向延迟时间。

图1-1：双向延迟

双向延迟（RoundTripTime,RTT），指的是信息从发送方到达接收方，加上接受方

发信息给发送方所花费的总时间。双向延迟在工程中更加常见，因为我们可以只在信息发

送方或者接收方的其中一方就可以测量到双向延迟（利用ping等工具）。

在5G网络中，时延是一个重要的关注点，如何优化改善网络时延，是需要重点关注的

方面。

2.分析过程

5GURLLC满足极低时延极高可靠业务，2016年，3GPP开始了5G的需求分析和研究项

目，为了满足ITU所设置的URLLC极高的可靠性和极低的时延要求，在5G的需求研究项目

TR38.913Studyonscenariosandrequirementsfornextgenerationaccesstechnologies

中的用户面KPI中针对URLLC业务用户面时延定义了上行0.5ms和下行0.5ms的要求，加起

来正好是1ms的双向时延。

需求的定义明确了，接下来进入了研究如何实现技术需求的阶段，2016年3月，3GPP

TSGRAN71次会议通过了TR38.912StudyonNewRadio(NR)accesstechnology，这

项研究工作致力于提出可行的无线技术来满足ITU-2020制定的5G需求。而从研究项目伊

始，URLLC就做为一项不可缺少的5G需求被考虑进来。

从2016年的研究项目开始到2018年中第一版本5G标准（release15NSASA）的出

炉，低时延的设计贯穿了整个5G无线系统，我们就从用户面的每个层（物理层PHY，媒体

接入控制层MAC，无线链路控制层RLC）看看为了实现1ms的目标都做了怎样的努力。

5G中物理层的主要作用是：编解码，调制/解调，多天线映射等。

因为低时延是与URLLC的另一部分需求：极高的可靠性（99.999%）被共同捆绑在一起

的。如果单单考虑低时延会比低时延高可靠简单很多，因为要满足极高的可靠性惯常采用

更多的控制信令开销，重传，冗余，这些手段往往会提升时间延迟的水平。所以如何在保

证可靠性的同时改善时延水平在物理层的设计中是难上加难。5G物理层用了哪些手段来改

善时延呢？

图2-2：物理层

2.1包结构

在4GLTE的时延分析中提到过的系统处理时间在时延中所占的分量比较大，而且改善较

为不易。这部分时延包括了接收包，获取