5G如何实现超低时延？.docx

几代通信技术带给用户的感受,让人更容易解读为无线通信技术在传输速率上的突飞猛进。然而与 3G、4G网络相比,5G还有一个非常重要的特性是数据传输中的超低时延。在5G开始研究之初,便明确了 5G问世的一个非常重要使命就是充分激发并释放垂直行业应用的潜力。从自动驾驶到工业控制,这些美好的梦想一一照进照现实都离不开 5G的超低时延特性。更有业界专家认为如果没有超低时延特性, 5G只能算是4G+。对于5G超低时延,读者一定会有这样那样的疑问, 让我们一边提问一边尝试回答, 希望能够带给大家一些有意义的信息。为什么4G时延无法满足这些应用的要求?举个例子,对于自动驾驶,时延直接影响车辆在响应操作前移动的距离。 现4G网络平均50ms时延条件之下,时速100公里的汽车,。不要小看这1米多的距离,在危急时刻,每增加一厘米都意味着多一分生命危险。因此由于道路交通事关人身安全,控制指令,尤其是制动指令抵达车辆的时间要求达到1毫秒的级别,即控制指令自发出到抵达车辆仅前进了3cm。5G究竟需要多低的时延?ITU、IMT-2020推进组等国内外5G研究组织机构均对5G提出了毫秒级的端到端时延要求,理想情况下端到端时延为1ms,典型端到端时延为5-10ms左右。我们目前使用的4G网络,端到端理想时延是10毫秒左右,LTE的端到端典型时延是50-100ms,这意味着5G将端到端时延缩短为4G的十分之一。而3G的端到端时延是几百毫秒量级。这里,端到端时延的定义是:数据包从离开源节点的应用层时算起一直到抵达并被目的节点的应用层成功接收一共经历的时间长度。 并且,根据业务模型不同, 端到端时延还可分为单程时延和回程时延, 其中回程时延还需加上发射端正确接收到应答数据包所需的时延。因此,端到端时延包括空口时延、核心网时延以及 PDN网络时延。那么,5G通过哪些技术实现超低时延呢?既然端到端时延由多段路径上的时延加和而成,仅靠单独优化某一局部的时延都无法满足1ms的极致时延要求,因此 5G超低时延的实现需要一系列有机结合的技术。 5G低时延的实现将主要遵循这样的思路, 一方面要大幅度降低空口传输时延, 另一方面要尽可能减少转发节点,并缩短源到目的节点之间的 “距离”。此外,实现 5G低时延还需兼顾整体,从跨层考虑和设计角度出发,使得空口、网络架构、核心网等不同层次的技术相互配合,让网络能够灵活应对不同垂直业务的时延需求。目前,超低时延的完整技术方案尚不明朗,小编这里给出可能在未来扮演重要作用的关键技术。新型帧结构套用小编团队中物理层大牛的原话, “Framestructure 是无线通信的核心,直接决定了系统的功能设计与服务水平 ”。为了有效降低空口时延, 在3GPP正在进行NR的研究项目,在帧结构方面,将考虑采用更短的子帧长度,并在同一子帧内完成 ACK/NACK反馈。美国运营商Version在近期公布的 5G标准中也遵循了相同的设计思路。终端直接通信D2D并不是5G的新技术了,但是D2D注定要在5G中发扬光大。传统通信方式中,数据包要经过数个网络节点,每次转发都意味着时延的增加。而终端直接通信的通信模式不需要透过网络传递就可实现设备相互之间的通信, 使得其应用于车联网等领域具有先天优势。核心网功能下沉4G网络中,LTE移除了3G中的RNC,