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URLLC应用场景及其关键技术

一、?概述

工信部5G技术研发试验第二阶段“技术方案验证”中，低时延高可靠(URLLC)是一个重要的测试场景。2017年中国国际信息通信展的第二届5G创新发展高峰论坛上，IMT-2020(5G)推进组发布了第二阶段测试结果。

那么，URLLC测试结果如何解读和连接，其应用场景和关键技术又有哪些哪？

2017/9/18~20在芬兰赫尔辛基举行的IEEE通信和网络标准化工作会议上，爱立信主任级研究专家JannePeisa博士作了“5GURLLC通信技术”的讲座，本文借助其演讲文稿，对URLLC应用场景、指标需求以及关键技术进行分析。

/files/2017/08/Janne_Peisa_Ericsson_CSCN2017.pdf

二、?二阶段URLLC测试结果

低时延高可靠测试要求在大量数据包的基础上(10^7)统计空口传送时延和丢包率，以确定时延和可靠性指标。根据ITU要求，空口时延应小于1ms，因此丢包率指标是在1ms时延的基础上进行统计的。比如，用户面下行传输丢包率的计算公式是，以成功传输并满足用户面下行单向时延小于1ms的包的数量除以总的测试包数量，得到下行传输丢包率。1ms的空口时延大致包括下行传输、上行传输、缓存、UE处理、BTS处理、传输链路时延等阶段。

测试规范中建议采用思博伦仪表进行收发包测试和统计。

设备规范中所要求的性能指标为：

5个测试厂家的配置各不相同，如TTI长度多种多样，如0.125ms、0.2ms、0.25ms以及0.5ms等。子载波间隔也有所不同，包括30/60KHz等，编码方式有Polar、LDPC以及Turbo等，且均采用了自包含帧结构。

测试结果表明，各厂家单向空口时延均小于0.64m，可靠性99.999%，满足ITU要求。

三、?JannePeisa博士讲座内容：5GURLLC技术

1．?5GURLLC应用场景

1.1??5G是应用场景驱动型技术

5G包括三大应用场景，即增强移动宽带(eMBB)、海量大连接(mMTC)以及重要大连接(cMTC)。其中，cMTC也称为低时延高可靠类业务，而URLLC的称呼也更流行。

eMBB包括以下各类场景及应用：家庭、企业、场馆、移动/固定/无线、非SIM设备、智能手机、VR/AR、4K/8KUHD、广播等。

mMTC特点是低成本、低能耗、小数据量、大量连接数。它包括以下各类场景及应用：智能抄表、智能农业、物流、追踪、车队管理等。

URLLC特点是高可靠、低时延、极高的可用性。它包括以下各类场景及应用：工业应用和控制、交通安全和控制、远程制造、远程培训、远程手术等。

1.2??用户场景与其支撑技术协同演进

各场景所对应的应用和相关技术也在不断演进中，图中对当前、5G路上、5G体验等阶段的场景和技术进行分析对比。

以eMBB、自动驾驶、制造业、能量和公共事业、健康管理为例，分析了当前、演进(5G路上)以及未来(5G体验)的业务特点及相关技术。列表翻译如下：

目前关键支撑技术主要是：网络多标准、Cat-M/NB-IoT、云华的优化网络功能和VNF编排等。

5G演进路上涉及的相关技术有：G比特LTE(TDD、FDD、LAA)、mMIMO、网络切片、动态业务编排、预防性分析等。

5G时代的关键技术有：5GNR、虚拟化RAN、联合网络切片、分布云、实时机器学习/AI等。

1.3??URLLC应用场景

图中坐标上，纵轴为端到端(E2E)时延，横轴为失败率(即可靠性)。

可靠性定义如下，一定时延范围内，由于包传送错误、丢失或者太迟而未成功传送的包的失败率。

图中给定的几种业务的时延和和可靠性要求陈述如下：

远程控制：时延要求低，可靠性要求低。

工厂自动化：时延要求高，可靠性要求高。

智能管道抄表等管理：可靠性要求高，时延要求适中。

过程自动化：可靠性要求高，时延要求低。

车辆自动指引/ITS/触觉Internet：时延要求高，可靠性要求降低。

2016年5月相关演讲稿中提供了如下信息，更为具体和形象。但是其中也仅指明了时延指标，可靠性要求没有提供，所以还需要与上述坐标图一起对比分析。

2．??URLLC性能指标

3GPPTR38.913对URLLC的时延和可靠性方面的指标进行了定义。

对于URLLC，用户面上行时延目标是0.5ms,下行也是0.5ms。

可靠性定义为在特定时延内传送X字节数据包的成功率。这里的时延是指在特定信道质量条件下(如覆盖边缘)，从一端L2/3SDU入口到无线接口协议层的另一端的L2/3SDU出口间传送小包的时延。

通常URLLC一次传送的可靠性要求为：用户面时延1ms内，传送32字节包的可靠性为1~10^(-5)。

注：图中2个五角星表示时延和可靠