幾代通信技術(shù)帶給用戶的感受，讓人更容易解讀為無線通信技術(shù)在傳輸速率上的突飛猛進(jìn)。然而與3G、4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G還有一個(gè)非常重要的特性是數(shù)據(jù)傳輸中的超低時(shí)延。在5G開始研究之初，便明確了5G問世的一個(gè)非常重要使命就是充分激發(fā)并釋放垂直行業(yè)應(yīng)用的潛力。從自動(dòng)駕駛到工業(yè)控制，這些美好的夢(mèng)想一一照進(jìn)照現(xiàn)實(shí)都離不開5G的超低時(shí)延特性。更有業(yè)界專家認(rèn)為如果沒有超低時(shí)延特性，5G只能算是4G+。

對(duì)于5G超低時(shí)延，讀者一定會(huì)有這樣那樣的疑問，讓我們一邊提問一邊嘗試回答，希望能夠帶給大家一些有意義的信息。

為什么4G時(shí)延無法滿足這些應(yīng)用的要求？     

舉個(gè)例子，對(duì)于自動(dòng)駕駛，時(shí)延直接影響車輛在響應(yīng)操作前移動(dòng)的距離�，F(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)平均50ms時(shí)延條件之下，時(shí)速100公里的汽車，從發(fā)現(xiàn)障礙到啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)仍需要移動(dòng)約1.4米。不要小看這1米多的距離，在危急時(shí)刻，每增加一厘米都意味著多一分生命危險(xiǎn)。因此由于道路交通事關(guān)人身安全，控制指令，尤其是制動(dòng)指令抵達(dá)車輛的時(shí)間要求達(dá)到1毫秒的級(jí)別，即控制指令自發(fā)出到抵達(dá)車輛僅前進(jìn)了3cm。

5G究竟需要多低的時(shí)延？

ITU、IMT-2020推進(jìn)組等國內(nèi)外5G研究組織機(jī)構(gòu)均對(duì)5G提出了毫秒級(jí)的端到端時(shí)延要求，理想情況下端到端時(shí)延為1ms，典型端到端時(shí)延為5-10ms左右。我們目前使用的4G網(wǎng)絡(luò)，端到端理想時(shí)延是10毫秒左右，LTE的端到端典型時(shí)延是50-100ms，這意味著5G將端到端時(shí)延縮短為4G的十分之一。而3G的端到端時(shí)延是幾百毫秒量級(jí)。

這里，端到端時(shí)延的定義是：數(shù)據(jù)包從離開源節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用層時(shí)算起一直到抵達(dá)并被目的節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用層成功接收一共經(jīng)歷的時(shí)間長度。并且，根據(jù)業(yè)務(wù)模型不同，端到端時(shí)延還可分為單程時(shí)延和回程時(shí)延，其中回程時(shí)延還需加上發(fā)射端正確接收到應(yīng)答數(shù)據(jù)包所需的時(shí)延。因此，端到端時(shí)延包括空口時(shí)延、核心網(wǎng)時(shí)延以及PDN網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。

那么，5G通過哪些技術(shù)實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延呢？

既然端到端時(shí)延由多段路徑上的時(shí)延加和而成，僅靠單獨(dú)優(yōu)化某一局部的時(shí)延都無法滿足1ms的極致時(shí)延要求，因此5G超低時(shí)延的實(shí)現(xiàn)需要一系列有機(jī)結(jié)合的技術(shù)。5G低時(shí)延的實(shí)現(xiàn)將主要遵循這樣的思路，一方面要大幅度降低空口傳輸時(shí)延，另一方面要盡可能減少轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，并縮短源到目的節(jié)點(diǎn)之間的“距離”。此外，實(shí)現(xiàn)5G低時(shí)延還需兼顧整體，從跨層考慮和設(shè)計(jì)角度出發(fā)，使得空口、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、核心網(wǎng)等不同層次的技術(shù)相互配合，讓網(wǎng)絡(luò)能夠靈活應(yīng)對(duì)不同垂直業(yè)務(wù)的時(shí)延需求。

目前，超低時(shí)延的完整技術(shù)方案尚不明朗，小編這里給出可能在未來扮演重要作用的關(guān)鍵技術(shù)。

新型幀結(jié)構(gòu)

套用小編團(tuán)隊(duì)中物理層大牛的原話，“ Frame structure 是無線通信的核心，直接決定了系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)與服務(wù)水平”。為了有效降低空口時(shí)延，在3GPP正在進(jìn)行NR的研究項(xiàng)目，在幀結(jié)構(gòu)方面，將考慮采用更短的子幀長度，并在同一子幀內(nèi)完成ACK/NACK反饋。美國運(yùn)營商Version在近期公布的5G標(biāo)準(zhǔn)中也遵循了相同的設(shè)計(jì)思路。

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5G如何實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延？.pdf