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近日,在IMT-2020(5G)推进组的指导下,中信移动成功完成了“5G增强技术R&D测试中uRLLC关键技术”的测试,这也是IMT-2020(5G)推进组今年首次启动uRLLC(高可靠低时延)测试。
值得注意的是,本次测试的主要内容包括两部分。首先,在现有的eMBB帧结构中加入uRLLC功能,验证uRLLC相关功能是否正常工作,包括将调度粒度从时隙级调整到符号级以降低时延,并应用高聚合PDCCH、高可靠、低比特率CQI/MCS表的数据主动重复传输技术,保证传输的可靠性;二是验证加入uRLLC功能后,网络性能的增益,如空端口延迟和空端口传输可靠性。
作为第五代移动通信标准,5G的愿景是实现万物互联,而不是像前几代移动通信标准那样只提升速度。因此,面向场景的适配是5G发展的核心方向。在5G起航的这一年,uRLLC测试的启动引起了业界的高度关注。
第十代通信技术,万物互联的5G时代,综合考虑了峰值速率、用户体验率、频谱效率、移动性、时延、连接密度、网络能效、流量密度等技术指标。在复杂的性能指标下,5G的发展显然不仅仅是为了满足个人业务发展的需求。所以5G分为三个应用场景,eMBB(增强移动带宽)、mMTC(海量连接)和uRLLC(高可靠低时延)。
其中,mMTC主要针对物联网的一些典型场景,eMBB则是以超高清流媒体为代表的相关业务,而uRLLC则侧重于要求5G高效低时延的业务,如车联网、自动化业务等。
据报道,uRLLC是蜂窝通信的一个特殊用例,包括一组适用于低延迟和高可靠性应用的功能。5G建网之初,不同于经常被提及的eMBB和mMTC,uRLLC的发展进程似乎并不温不火。业内普遍认为,5G引入了机器对机器(M2M)通信和海量类机器通信(mMTC)的新范式,自治系统将控制、通信、测量、存储和分析海量数据。
然而,uRLLC的目标是使其特性和网络功能在极端的可靠性标准下运行,并使关键基础设施和计算机之间的往返延迟小于1毫秒。
因此,去年6月,5G国际标准第二版(Rel-16)正式冻结,R16标准增强了对高可靠、低时延的uRLLC业务场景的支持。其中,uRLLC的应用场景要求端到端时延小于十毫秒,可靠性也会要求六个九。
可以说,R16标准完成后,5G已经从人与人的连接扩展到人与物的连接,物与物的连接,万物互联成为可能。对于工业、医疗、无人驾驶等具有高可靠性和低时延传输要求的行业,uRLLC具有巨大的市场潜力和应用价值。
目前业内的共识是,行业内对uRLLC的需求主要分为两类,即分组控制类的uRLLC业务和大上行视频类的uRLLC业务。前一种业务的主要特点是数据包小,带宽要求低,但对时延和可靠性要求高。典型场景包括智能制造行业机器间的协同自动控制、智能电网中的差动保护等。后一种业务的主要特点是上行数据包大,带宽要求高,而下行控制信令对时延和可靠性要求高,如智能港口的龙门吊,智能医疗中的桥式起重机远程控制,远程操作等。
以5G智能工厂为例,作为分组控制uRLLC业务的典型场景,5G智能工厂将大大改善工作条件,减少生产线的人工干预,提高生产过程的可控性,提高企业的生产效率和产品质量。
然而,对于工业领域来说,高可靠性、低延迟的通信系统是非常重要的。工业领域的设备投入是巨大的,无论是机床、生产线还是机械设备。生产过程中的故障导致的停工往往会影响整条生产线,甚至整个产品交付周期。
因此,随着5G uRLLC的引入,终端设备可以通过在自动化机械设备的相应部件上安装5G通信模块,实时发回采集的数据或图像,控制终端可以基于接收到的状态信息进行分析和决策,并反馈给终端设备,从而将典型闭环模式下的控制过程周期降低到ms级,提高可靠性。
在智慧医疗领域,是大上行视频的uRLLC业务的典型场景。
众所周知,传统医疗行业通常采用有线连接进行数据传输,建设和维护成本高,移动性差。而5G网络具有超高的带宽和毫秒级的传输时延,这样就不用担心图像和音频传输的问题,可以有效满足医疗过程中安全、可靠、快速实施的要求。
以远程机器人手术为例,该方案依靠机器人、定位和传感技术实现自动或半自动手术。延误或误操作会造成严重后果,甚至危及生命。此外,远程手术需要实时返回患者、探针等的图像。,所以需要大带宽才能流畅传输视频流,这也是uRLLC的核心优势。
但需要指出的是,不同行业、不同类型的业务对网络能力的要求是不同的。为满足行业对uRLLC场景的迫切需求,行业各方应积极行动起来,加快大上行、极时延、超低可靠性等相关技术和产品的研发。
今年是5G应用快速普及之年。目前,我国5G产业、网络建设和用户规模具有一定的领先优势,但5G应用发展仍面临终端和网络供给能力不足、应用标准缺失等问题。因此,今年7月,十部门联合发布了《5G应用扬帆行动计划(2021-2023)》,旨在不断加强优质科技产业供给,随后
目前,面向URL的LC场景主要体现在三个维度:速率、延迟和可靠性。因此,通过在分级上行、分级时延和分级可靠性方面提供网络能力,可以更好地满足行业对“大上行、极限时延和超高可靠性”的需求。
因此,针对行业应用对上行容量和上行覆盖的不同需求,可以利用5G专用帧结构、SUL上行增强、上行载波聚合等关键技术辅助各种组网方式,共同提升上行容量。
根据行业应用对传输时延的不同要求,可以在空端口时延和传输时延两个方面使用Mini-slot、uRLLC抢占、智能基站分流等时延降低技术,分级可以满足行业对时延的要求。
“面对行业不断增长的需求,上下游行业需要提前做好技术和规划上的准备。”业内人士指出,通过各种标准技术和实现手段的灵活组合,5G网络完全可以满足各行各业的需求,促进数字经济的快速发展。
建网不是目的,应用才是核心。诚然,5G应用在各个领域的技术特点、需求场景、专业门槛都有很大差异。要充分发挥行业和信息通信行业的力量,形成合力、共同推动,形成IT(信息技术)、CT(通信技术)、OT(运营技术)深度融合的新生态,提高5G的应用效果。
因此,uRLLC要想高质量发展,需要行业数字化相关各方的共同努力,从而明确行业对高可靠、低时延业务的需求,完善使能技术体系,不断提升5G网络的大上行、极限时延、超高可靠能力,加速行业应用的快速落地,从而形成新一代信息技术全面应用的正向循环。