Page 22 - 网络电信2018年9月刊上
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5G网络中支持URLLC业务的数据复制传输


            技术


            温萍萍，上海诺基亚贝尔股份有限公司





















                 摘要：超高可靠超低时延通信作为5G移动通信网络的三大应用场景之一，对时延和可靠性有着严格的
             要求。数据复制传输技术在保证时延情况下能够提供高可靠性的传输。文章对该技术的基本原理以及第
             三代合作伙伴计划标准化的实现进行了介绍、分析和探讨。
                 关键词：URLLC；数据复制；载波聚合；双连接




                一、概述                                             50~100ms，比5G的时延要求大约高一个数量级。将端到端的时
                2015年，ITU正式定义了5G的3类典型应用场景：（1）增                   延进行切割，包括无线侧空口时延，从基站传输到回传网络的
            强型移动宽带（enhanced Mobile Broad Band，eMBB）。（2）          某个节点上之后进入回传网络，一直进入到核心网的时延。可
            大连接物联网（Massive  Machine  Type  Communications，       以从两个角度进行考虑把时延缩短。一个是把空口时延缩短，
            mMTC）。（3）低时延、高可靠通信（Ultra Reliable and Low            另外一个要打破现有的网络架构，在新的网络架构上实现低时
            Latency  Communications，URLLC）。与此对应，第三代合作            延、高可靠业务的服务。
            伙伴计划（3rd  Generation  Partnership  Project，3GPP）也        在3GPP标准定义中，采用了多种技术来降低无线侧空口时
            定义了5G应用的三大场景：eMBB，mMTC，URLLC。URLLC作为5G               延和提高可靠性，如采用灵活参数集、mini-slot（小时隙），
            移动通信网络的三大应用场景之一，对于自动驾驶、增强现实                          无需grant（调度授权指令）的即时上行、快速调度来获得低时
            （Augmented  Reality，AR）、虚拟现实（Virtual  Reality，       延，采用多连接、分集和鲁棒的物理层设计来获得高可靠性。
            VR）、工业控制以及其他高度延迟敏感型业务的广泛应用非常                         其中基于载波聚合和双连接架构的数据复制传输被认为是一种
            关键。如果网络时延较高，URLLC类业务的正常运行就会受到影                       能够在保证时延情况下提供高可靠性的传输模式，该传输方式
            响，并会出现控制方面的误差，鉴于此，3GPP对URLLC的时延和                     是指相同数据包在不同的资源上通过不同的链路分别在用户终
                                    [1]
            可靠性方面的指标进行了定义 。                                      端和基站间进行传输，从而利用不同链路的分集增益，在接收
                1、时延指标                                           端接收到多个数据包来增加正确接收的概率。在本文后续章节
                URLLC业务的上下行用户面时延目标压低到0.5ms。                      中，对数据复制传输的基本原理和系统实现进行了详细分析。
                2、可靠性指标
                                          [1]
                3GPP对可靠性定义有着明确定义 ，即在特定时延内传送X                         二、数据复制传输基本概念
            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                              在LTE系统中，通常通过无线链路控制（Radio  Link
            （如覆盖边缘），从无线接口协议层一端L2/3SDU（层2/3服务                     Control，RLC）层的自动重复请求（Automatic  Repeat
            数据单元）入口到无线接口协议层另一端的L2/3SDU出口间传送                      Request，ARQ），媒体接入控制（Medium  Access  Control，
            数据包的时延。URLLC可靠性要求为：用户面时延1ms内，传送                      MAC）层的混合自动请求重传（Hybrid  Automatic  Repeat
            32字节包的可靠性为1~10-5。                                    Request，HARQ）技术和层1的自适应调制编码（Adaptive
                根据调研分析，目前LTE网络没有办法满足URLLC业务                      Modul  ation  and  Coding，AMC）来保证数据传输的正确性，
            时延需求。在目前已广泛部署的4G网络中，端到端时延在                           通过基站的调度来保证传输时延。HARQ使用停等协议来发送数


                                                       网络电信 二零一八年八月                                            59
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