中国移动-面向URLLC场景的无线网络能力白皮书-2020.11-23页_1mb

“智简5G”系列白皮书：面向URLLC场景的无线网络能力分析

核心内容概述

本白皮书由中国移动通信有限公司研究院、中移（上海）产业研究院、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、联发科技股份有限公司等联合编写，旨在探讨5G网络在URLLC（超可靠低时延通信）场景下的能力体系与技术实现路径。白皮书围绕小包控制类和大上行视频类URLLC业务需求展开，提出面向这些场景的无线网络分级能力体系，并结合具体技术手段进行实现，以满足工业、医疗、港口等行业的特殊通信需求。

主要观点

行业需求分类

URLLC业务需求主要分为两类：

• 小包控制类：数据包较小，带宽要求低，但对时延和可靠性要求极高，典型应用包括智能制造中的机器间协同自动控制、机器人外挂I/O无线化、运动控制等。
• 大上行视频类：上行数据包较大，带宽和时延要求高，典型应用包括智慧港口中的龙门吊/桥吊远程控制、智慧医疗中的远程超声和远程手术等。

网络能力体系

5G网络通过提供分级上行能力、分级时延能力和分级可靠性能力，满足不同行业对URLLC的差异化需求：

• 分级上行能力：根据行业需求，上行能力可划分为四档，从<300Mbps到≥700Mbps。
• 分级时延能力：端到端时延可划分为四档，从>25ms到≤5ms。
• 分级可靠性能力：可靠性可划分为四档，从≤90%到99.9999%及以上。

无线使能技术

为实现上述能力，白皮书提出了一系列无线使能技术，涵盖大上行、极致时延和超高可靠三大方向：

大上行使能技术

• 3U1D1S帧结构：通过调整帧结构，提升上行资源占比，实测单载波上行峰值可达747Mbps。
• 上行载波聚合（CA）：聚合多个频段资源，提升上行速率和容量，如2.6G+4.9G跨频段聚合可实现500Mbps上行峰值。
• SUL（补充上行）：利用低频段资源提升上行边缘速率和小区容量。

极致时延使能技术

• Mini-slot：缩短调度颗粒度，降低空口时延。
• 免调度：直接在基站预分配资源上进行传输，减少时延。
• 1D1S帧结构：在4.9GHz频段支持1ms帧结构，降低TDD切换带来的时延。
• 基站分流：通过UPF下沉和基站内分流，降低传输时延至20ms以内。
• URLLC抢占：在资源冲突时优先保障URLLC业务，提升可靠性。

超高可靠使能技术

• 控制信道增强：采用更大的聚合等级和长格式，提升控制信息传输可靠性。
• 低码率传输：定义低码率MCS/CQI表，以降低码率换取高可靠性。
• 重复传输（Repetition）：通过重复发送数据包，提升传输容错性。
• PDCP复制（Duplication）：建立冗余传输路径，提升数据传输可靠性。

关键信息

技术路标

中国移动提出分阶段推进URLLC相关技术的商用化：

• 大上行技术路标：逐步引入3U1D、CA、SUL等技术。
• 极致时延技术路标：结合mini-slot、免调度、1D1S帧结构、基站分流、URLLC抢占等技术。
• 超高可靠技术路标：通过控制信道增强、低码率传输、重复传输、PDCP复制等技术提升可靠性。

应用价值

• 智能制造：降低设备维护成本，提升生产效率与安全性。
• 智慧港口：减少人力成本，提升远程操作的安全性与实时性。
• 智慧医疗：支持远程超声与远程手术，提升医疗服务质量与安全性。

产业呼吁

白皮书强调，产业界需加快完善大上行、极致时延、超高可靠的技术体系，推动URLLC应用的端到端成熟，助力5G全面引领行业数字化转型。

总结与展望

本白皮书系统阐述了5G网络在URLLC场景下的能力体系、使能技术与技术路标，为中国移动在推动5G行业应用方面的战略提供了技术依据。未来，随着URLLC技术的不断发展，5G网络将更深入地赋能各垂直行业，实现数字化、自动化、智能化的全面升级。中国移动呼吁产业界共同推进相关技术与产品的发展，推动5G行业网络的成熟与落地，助力我国在5G技术领域实现全面引领。