中國聯通：5G URLLC技術白皮書（32頁）.pdf

1、 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 中國聯通 2019 年 11 月 目 錄 1 引言 . 1 2 URLLC 發展趨勢 . 1 2.1 業務發展 . 1 2.2 技術發展 . 2 3 URLLC 場景端到端技術保障方案 . 3 3.1 無線網 URLLC 關鍵技術 . 3 3.1.1 無線網絡的靈活配置 . 3 3.1.2 低時延增強技術 . 4 3.1.3 高可靠增強技術 . 9 3.2 核心網 URLLC 增強技術 . 10 3.2.1 低時延保證 . 10 3.2.2 高可靠保證 . 13 3.3 傳輸網 URLLC 保障技術 . 15 3.3.1 層 3 VPN 邊緣部署 .

2、16 3.3.2 分組設備低時延轉發 . 17 3.3.3 SR 隧道選取 . 17 4 URLLC 場景網絡部署方案 . 17 4.1 端到端網絡切片方案 . 17 4.2 邊緣云方案 . 18 4.3 核心網功能單元部署方案 . 20 4.4 無線網部署方案 . 21 4.4.1 URLLC 軟件功能適配方案 . 21 4.4.2 面向用戶的 5G URLLC 無線網絡方案 . 22 5 關鍵問題及挑戰 . 25 6 總結與展望 . 26 縮略語. 28 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 1 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 1 引言 隨著無線網絡用戶以及流量紅利的消退，

3、運營商在網絡演進規劃中， 單純提 升已有用戶的現有業務體驗已無法滿足未來發展的需求。 而在無線網絡更新迭代 的過程中，與行業應用相結合，利用無線網絡提升行業生產力以及服務能力的訴 求也愈發強烈。 5G 在網絡架構及軟件功能設計之初，充分考慮了行業應用對于無線網絡性 能指標的需求， 完備的軟件功能與飛速提升的硬件能力相結合， 使得5G在容量、 頻譜效率、時延及可靠性等多項關鍵指標方面都取得了極大的性能提升。因此， 在典型的 eMBB、mMTC 以及 URLLC 場景下，5G 網絡將可以充分滿足不同特 征應用的網絡服務需求。 中國聯通一直致力于推動 5G 技術發展以及網絡商業化部署， 并針對典型的

4、 eMBB 場景，發布了一系列研究成果以及后續規劃。本白皮書面向 5G 網絡 URLLC 典型應用場景，介紹了端到端 URLLC 的關鍵技術以及潛在的網絡部署 方案，旨在通過 5G 網絡升級支持 URLLC 技術，提升中國聯通 5G 網絡的品牌 競爭力，實現在行業領域的突破，完成網絡精細化運營的目標。 2 URLLC 發展趨勢 2.1 業務發展 無線移動通信網絡歷經由 1G 模擬通信到 2/3/4 G 數字通信的發展歷程后， 網絡承載的業務也實現了話音業務為主、 話音與流量業務并重以及流量業務為主 的發展道路變遷。4G 時代，移動互聯網業務飛速發展，移動互聯網應用百花齊 放，運營商的流量收入也

5、正式躍居話音收入之上。 5G 時代，秉行“技術驅動業務”的發展理念，結合已有的網絡運營經驗以 及業務特點，ITU 提出了 eMBB、URLLC 以及 mMTC 三大 5G 典型應用場景， 在無線網絡以速率、容量為主的關鍵指標上，引入了對時延、可靠性以及連接數 等不同網絡指標的需求。因此，相比傳統的移動通信網絡，5G 網絡面向的用戶 以及可承載的業務將發生顛覆性的改變。 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 2 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 增強移動帶寬 eMBB 海量機器通信 mMTC 超可靠低時延 URLLC 高清視頻 移動辦公 AR/VR 自動駕駛 工業控制智能家居 智慧城

6、市 圖 1 5G 典型應用場景 URLLC 場景主要包含了對網絡時延以及可靠性有超常規需求的應用，典型 業務主要分布于工廠、電力以及交通等垂直行業領域。而即使對單一的垂直行業 分析，每一行業內不同的應用也具有不相同的網絡需求。因此，網絡對 URLLC 技術升級的同時，也需要運營商綜合考慮運用 MEC、網絡切片等關鍵技術，制 定多樣化的網絡部署方案，以適配不同的行業和應用。面向 URLLC 業務的網絡 發展也將打破同質化網絡的運營商間競爭關系， 為通信行業的發展開拓全新的市 場空間。 URLLC 業務發展的前景是美好的， 但前路也將是坎坷的。 5G 網絡提供了突 破原有移動通信行業局限性的可能，

7、 真正實現無線通信和垂直行業領域的深入融 合，需要運營商深入挖掘行業需求，與自身網絡建設和運維管理的優勢相結合， 提供真正匹配行業用戶需求的端到端解決方案，充分發掘 5G 網絡的新價值。同 時，運營商在開拓 URLLC 新業務的道路上，也需要行業上下游合作伙伴的共同 努力和協作。 2.2 技術發展 5G 網絡 URLLC 場景最重要的性能指標為通信時延以及可靠性。ITU 定義 的 5G 網絡 URLLC 場景下的時延與可靠性指標為： 時延：時延：用戶終端與基站設備單向的用戶面通信需要具備達到極限時延 1 ms 的能力； 可靠性：可靠性：城區宏站場景下，32 bytes 的層 2 SDU 數據包

8、在覆蓋邊緣的信 道質量下，1 ms 內成功傳輸的概率為 99.999%； 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 3 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 因此，為了滿足 ITU 定義的 URLLC 場景極限性能指標，5G 網絡的空口設 計進行了充分的考慮：空口時延增強主要考慮了增大子載波間隔、 縮小時域最小 調度單元的底層設計；針對上行調度授權、上下行傳輸反饋等多種通信流程面向 低時延通信進行了優化；此外，5G 空口提供了上下行鏈路的資源搶占機制，以 縮短 URLLC 業務在緩存區的等待時延。而可靠性增強，除調制編碼方案的增強 外， 主要通過冗余傳輸實現可靠性的保障，其中包括了協議棧高

9、層數據包的復制 備份以及物理層重復傳輸等多種方案。 除了無線側的增強技術，中國聯通在 URLLC 場景下，將整體考慮端到端的 URLLC 業務保障方案，其中包括核心網的 QoS 保障策略、鏈路冗余策略、網元 下沉策略以及傳輸網的擁塞控制以及快速轉發等技術方案，此外，也將與中國聯 通的 MEC、網絡切片等部署方案相結合，打造定制化的通信網絡，按需滿足 URLLC 通信需求。 3 URLLC 場景端到端技術保障方案 3.1 無線網 URLLC 關鍵技術 3.1.1 無線網絡的靈活配置 “靈活”是 5G 網絡的重要特征之一，為了支持低頻、中頻以及毫米波多種 頻段和不同帶寬的通信，在考慮設備實現復雜度

10、的情況下，5G 網絡定義了靈活 可配的多種子載波間隔：低中頻支持 15 kHz、30 kHz、60 kHz 的子載波間隔配 置，而毫米波頻段可以支持 60 kHz、120 kHz 的子載波間隔配置。子載波間隔的 大小決定了最小的 OFDM 符號長度，因此，更大的子載波間隔也更有利于單位 調度時延的降低，有利于 URLLC 通信的低時延保障。 “控制+業務” 的傳輸機制是蜂窩通信網絡設計的重要原則， 5G 在無線接入 網的上下行控制信道方面，設計了不同能力的配置方案。下行控制信道通過 CORESET（Control Resource Set, 控制資源集）承載，而 CORESET 在時域以及 頻

11、域均支持靈活起始 OFDM 符號、靈活子載波的配置，時域的靈活配置可以縮 短控制信息與數據信息的時間間隔，有利于時延降低。此外，上行控制信道支持 短格式 UCI 的傳輸，通過配置短格式 UCI，有利于降低 URLLC 業務數據的反饋 時延，優化業務時延的體驗特性。 參考信號的合理設計是實現無線通信系統可靠傳輸的重要保障，5G 網絡采 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 4 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 用 DMRS 輔助完成信道估計以及信息解調，保障信息傳輸的可靠性。在 DMRS 的設計中，控制信道以及數據信道均包含了 DMRS，尤其是針對數據信道，支持 前置的 DMRS 配

12、置方案，通過提早接收機開始信道估計的時間，可以有效降低 數據解碼所需時間。此外，5G 網絡支持多個 DMRS 發送時刻的配置，通過增加 DMRS 時域密度，可以提高數據傳輸的可靠性。 此外，雙工方式、TDD 幀結構、BWP 等不同的 5G 網絡部署配置方案，會 對業務體驗帶來不同的網絡時延以及可靠性影響。通過合理配置 5G 網絡功能和 參數，一定程度上也有利于 5G 網絡在 URLLC 場景中的部署。 3.1.2 低時延增強技術 3.1.2.1 非時隙調度 4G 與 5G 網絡均支持在時域采用連續的 14 個 OFDM 符號為粒度，進行業 務數據傳輸。以 15 kHz 的子載波間隔為例，每次調

13、度占用的時長為 1 ms，而即 使在 30 kHz 的子載波間隔情況下，14 個 OFDM 符號的占用時長仍需 0.5 ms，對 于有極低時延需求的 URLLC 業務，該調度粒度仍然有優化的必要。 實現業務的“隨到隨傳”在部分 URLLC 場景下是至關重要的，5G 網絡在 業務的調度機制中制定了基于 slot 以及 mini-slot 的調度方案，兩種調度方案的 主要區別在于一次調度中包含的 OFDM 符號數以及調度的起始位置?；?mini- slot 的業務調度可以實現在上下行鏈路中采用較少的 OFDM 數這種更小的調度 粒度完成業務的傳輸，而且調度起始位置不需要與時隙起始位置對齊，可以靈

14、活 配置調度起始位置，降低業務傳輸所占用的時間。3GPP 定義的基于 slot 及 mini- slot 傳輸的配置如下表所示： 表 1 基于時隙與非時隙調度的配置 調度方案調度方案 普通循環前綴普通循環前綴 擴展循環前綴擴展循環前綴 起始符號 調度符號 起始符號 調度符號 下下行行 slot 級調度 0,1,2,3 3,14 0,1,2,3 3,12 mini-slot 級調度 0,12 2,4,7 0,10 2,4,6 上上行行 slot 級調度 0 4,14 0 4,12 mini-slot 級調度 0,13 1,14 0,12 1,12 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 5 版權

15、所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 3.1.2.2 配置授權調度 基站作為蜂窩無線接入網的控制單元， 負責所有上下行業務的數據調度。 終 端存在上行調度需求時，需要向基站申請調度授權，以獲取相關的調度參數以及 時頻域資源等信息。5G 網絡支持傳統的業務調度機制，該機制下終端與基站的 調度請求及授權交互需要跨越多個時隙，在 URLLC 場景下，該機制將帶來較大 的數據發送等待時延。 上行配置授權調度機制采用了基于非動態授權的業務傳輸方案，基站發送 RRC 消息對上行傳輸的周期、時頻域資源、MCS 等參數進行配置，通過激活相 關授權，在業務數據到達后，終端即可以進行多次上行傳輸。5G 網絡支持

16、 Type 1 及 Type 2 兩種配置授權激活方案，其中，Type 1 方式下，終端在接收到 RRC 消息后，根據時域偏置進行授權配置的激活；Type 2 方式下，終端通過接收 DCI 消息激活配置授權。 調度申請 調度授權 業務傳輸 調度申請 調度授權 業務傳輸 調度授權 . 調度授權 . RRC配置授權 業務傳輸 . RRC配置授權 業務傳輸 . 業務傳輸業務傳輸 業務傳輸業務傳輸 RRC配置授權 DCI配置授權 激活 RRC配置授權 DCI配置授權 激活 業務傳輸 . 業務傳輸 . 業務傳輸業務傳輸 業務傳輸業務傳輸 傳統業務調度流程配置授權業務調度流程 Type 1Type 2 傳

17、統業務調度流程配置授權業務調度流程 Type 1Type 2 配置授 權激活 配置授 權激活 圖 2 配置授權調度 3.1.2.3 傳輸反饋增強 3.1.2.3.1 基于 CBG 的 HARQ-ACK 5G 網絡的業務數據支持以 TB（Transmission Block，傳輸塊）為粒度進行調 度傳輸，一個 TB 可能包含非常多比特，LDPC 編碼下，TB 中的一個 CB（Code Block，編碼塊）最大可以有 3840 或 8448 比特，而一個 TB 可以包含數十個以 上的 CB。在 TB 傳輸發生錯誤的情況下，存在一個 TB 內部可能只有少數 CB 產 生誤傳的情況， 以基于 TB 的

18、 HARQ 機制進行完整傳輸塊的重傳， 會造成物理層 資源的浪費。 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 6 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 通過將 CB 分組形成 CBG （Code Block Group， 編碼塊組） ， 以 CBG 為粒度， 設計基于 CBG 的 HARQ 機制進行重傳，可以僅重傳包含錯誤 CB 的 CBG。因 此，基于 CBG 的反饋可以降低重傳的資源消耗，間接提升網絡的頻譜效率。此 外，在資源復用的場景下，基于 CBG 的反饋可以在保障 URLLC 業務低時延的 同時，降低 eMBB 業務的受影響程度。 一個 TB 中可配置的 CBG 數量包括： 表

19、2 CBG 配置 單碼字單碼字 多碼字多碼字 可配置最大可配置最大 CBG 數量數量 2,4,6,8 2,4 3.1.2.3.2 無序 HARQ-ACK 在 URLLC 類業務與常規 eMBB 業務并發的場景下， 若配置 URLLC 類業務 具有更高的處理與反饋優先級，存在 URLLC 類業務后到但需要優先處理與反饋 的需求。5G 網絡支持相應場景下無序的 HARQ-ACK 反饋過程。 業務 數據1 業務 數據1 業務 數據2 業務 數據2 業務 數據2 反饋 業務 數據2 反饋 業務 數據1 反饋 業務 數據1 反饋 圖 3 無序 HARQ-ACK 流程示意圖 在無序的 HARQ-ACK 反

20、饋進程中，考慮用戶終端處理能力受限的情況，終 端在處理后到的業務數據 2 并完成反饋的過程中， 先到的業務數據 1 可能會存在 不能完成處理的情況。目前，終端存在 4 種潛在的行為約束方案，相關的技術細 節正在完善過程中，未來存在方案收斂的需求。 方案一：方案一：終端以處理業務數據 2 為常態，業務數據 1 可以丟掉，也可以 保留； 方案二：方案二：終端需要無條件的滿足處理業務數據 1 和業務數據 2 的能力； 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 7 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 方案三：方案三：在一定條件下，終端需要同時處理業務數據 1 和業務數據 2， 例如：采用載波聚合

21、能力。該條件需要以終端能力上報為準，如果條件 不滿足，終端的行為不定義； 方案四：方案四：終端丟棄/終止業務數據 1： 選項一：終端總是丟棄業務數據 1； 選項二： 需要定義相關調度條件， 如果不滿足， 終端丟棄業務數據 1； 對于多種業務混合調度的場景， 根據業務的時延敏感程度， 綜合考慮業務調 度的順序，而非單一的根據業務調度信令的先后順序進行業務調度與反饋，實現 調度與反饋的增強，可以從策略上提供了對于時延需求敏感的 URLLC 業務的優 先傳輸機制，增加了 URLLC 業務在混合業務傳輸場景下傳輸的性能保障。 3.1.2.3.3 時隙內多 HARQ 反饋 面向 URLLC 業務，在單次

22、傳輸失誤的情況下，降低數據傳輸反饋的時延， 在業務時延允許范圍內完成重傳是提升用戶業務體驗的重要方案之一。 隨著 5G 網絡對非時隙調度的支持，在終端業務并發的場景下，可以在一個 時隙內完成多次基于 mini-slot 的數據傳輸， 因此， 在一個時隙內完成對多次基于 mini-slot 傳輸數據的反饋是優化反饋時延的重要方向之一。 提升可攜帶 HARQ 的 PUCCH 數量以及每個 PUCCH 中可攜帶的 HARQ 碼本數量可以實現時隙內多 HARQ 的反饋，方案具體細節的制定工作目前仍處于研究討論過程中。 時隙內多 HARQ 反饋機制的增強設計， 意味著 5G 網絡對 URLLC 業務低時

23、 延特性支持度更加成熟， 也可以提升 5G URLLC 網絡應對不同 URLLC 應用場景 的靈活性與普適性。 3.1.2.4 下行資源復用 5G 網絡下，低優先級業務與高優先級業務存在并發的場景，低優先級業務 的時延容忍度較高，可以采用基于 slot 的調度方式，當高優先級業務觸發后，為 滿足其業務的時延需求， 網絡可以將已分配用于低優先級業務調度的空口資源復 用于高優先級業務，保障高優先級業務的隨到隨傳。在資源復用的場景下，低優 先級類業務將受到影響，因此，需要網絡發送相關的 PI（Preemption Indication， 搶占指示）信息，向低優先級業務的終端指示業務潛在的受損風險。

24、中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 8 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 業務 數據 業務 數據 搶占 指示 業務 數據 業務 數據 搶占 指示 圖 4 下行資源復用示意圖 下行的資源復用需要考慮同一終端內部的資源復用以及不同終端間的資源 復用。 在下行資源復用的場景下，可以由網絡向低優先級業務的終端發送專有的 DCI Format 2_1 格式的信息進行復用資源的指示，該格式 DCI 指示了低優先級 終端被搶占的資源情況，該 DCI 可以由高層進行配置。 下行動態資源復用的機制為 eMBB 業務與 URLLC 業務共存場景下業務傳 輸提供了有效的資源保障與復用方案，提升了業務共

25、存場景下的資源利用效率， 并保證了 URLLC 業務的低時延特性， 同時也將對于 eMBB 業務終端的影響降到 了最低。 3.1.2.5 上行資源復用 5G 網絡支持上行的資源復用機制，相比于下行的資源復用機制，上行資源 復用需要結合終端行為完成動態調度處理，因此，設計難度遠比下行復雜，目前 上行動態資源優先與復用的機制正在完善過程中。 上行資源復用確定了兩種不同的復用方案。第一種是設立上行發送取消機 制：以保障低時延業務優先傳輸為原則，基于上行取消的信令指示，當業務資源 發生沖突時，優先級較低的業務可通過發送上行取消指示，取消正在傳輸的上行 數據或還未開始的上行數據。其二為通過動態功率提升的

26、方式，增大優先級較高 的業務的發射功率，而優先級較低的業務則保持原有發射功率不變。兩種方案可 以由運營商依據應用場景以及部署需求自由選擇。 相比傳統上行僅采用時頻資源的硬分割方案來保障業務調度的傳輸方式， 引入上行動態資源的優先與復用機制可以進一步提升URLLC業務調度的靈活性 與網絡資源利用效率。 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 9 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 3.1.3 高可靠增強技術 3.1.3.1 下行控制消息增強 在業務調度與發送的過程中，靈活與適配的 DCI 設計是數據傳輸的基礎。 對于 URLLC 業務，針對其業務調度特性的 DCI 設計也可從另個一個方面

27、保障 URLLC 的業務特性。 URLLC 場景下，考慮了專有的上下行 URLLC 業務調度的 DCI 設計方案。 首先從可靠性方面，減小 URLLC 業務調度所使用的 DCI 的最小比特數，可以降 低對物理層資源的需求，且在相同聚合等級下可以支持更低的碼率，進一步增加 了傳輸的可靠性并緩解控制消息調度阻塞的概率。而在靈活性方面，設計了更多 可配置的 DCI 域， 使得 URLLC 業務調度在不同場景下都可得到適配。對于下行 控制消息的增強工作仍需要完善研究工作。 3.1.3.2 調制與編碼方案增強 調制與編碼方案是影響數字通信可靠性的重要因素，5G 網絡面向保障 90% 以及 99.999%

28、的可靠性要求，分別設計了 5 套上行、3 套下行可用的調制編碼方 案。在 URLLC 場景下，為了滿足 99.999%的可靠性要求，引入了 /2 BPSK 的調 制方案，同時可以支持更低的編碼效率，通過降低 MCS 等級的方案，可以在惡 劣信道環境以及邊緣覆蓋中進一步增強 URLLC 單次業務傳輸的可靠性。此外， 提高單次傳輸的可靠性，可以降低業務對重傳的需求，從而間接減小業務時延。 3.1.3.3 重復傳輸 3.1.3.3.1 物理層重復傳輸 數據采用不同冗余版本進行重傳是 HARQ 過程的典型特征。5G 網絡在 URLLC 場景下，在無傳輸反饋的前提下，可以將不同冗余版本的數據在物理層 不

29、同時隙重復傳輸。而通過該物理層重復傳輸機制，接收端可以獲取額外的分集 與數據合并增益，從而實現對傳輸數據可靠性的提升。后續為了支持對極限時延 需求業務的可靠性增強，可以考慮進一步在 mini-slot 機制下實現物理層的重復 傳輸機制。 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 10 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 3.1.3.3.2 PDCP 層數據復制 PDCP 數據復制是 5G 網絡高層基于載波聚合或雙連接提升可靠性的傳輸方 式。該傳輸方式下，相同的數據包將會被復制為多份，經不同的無線空口資源進 行傳輸，從而在接收端可獲取相應的分集增益以提升傳輸可靠性。 PDCP 數據復制，會

30、在 PDCP 層將同一份數據包復制多份，映射到不同的邏 輯信道，對應不同的 RLC 實體，原始的 PDCP 數據包和復制的 PDCP 數據包將 會在不同的載波上進行傳輸。當在載波聚合的場景下，不同的邏輯信道屬于相同 的 MAC 實體，而在雙連接的場景下，不同的邏輯信道屬于不同的 MAC 實體。 PDCPPDCP RLCRLCRLCRLC MACMACMACMAC PDCPPDCP RLCRLCRLCRLC MACMAC 圖 5 PDCP 層數據復制流程示意圖 對于 URLLC 而言，PDCP 數據復制也是在時延保證的基礎上進行可靠性提 升的一種手段，相對于重復發送對于時延的控制更為靈活。然而，

31、也為可靠性的 提升犧牲了一定的無線資源，降低了無線資源的利用效率。在 5G NR 標準的演 進中，在進一步優化 PDCP 數據復制機制，如加大了復制數據包的最大份數；設 置更為靈活的數據包復制、丟棄等處理機制，以提升資源利用效率。 3.2 核心網 URLLC 增強技術 3.2.1 低時延保證 無線網絡端到端時延包括了終端到基站的空口時延以及基站到核心網 UPF 的之間的傳輸時延， 此外， 還包括各類業務的業務計算與處理時延、 UPF 到 LADN 本地網內的傳輸時延以及 LADN 內部的擁塞時延?？湛跁r延可以通過無線側 URLLC 增強技術進行優化；業務計算與處理時延可以優化業務自身流程和計算

32、 處理單元結構來完成； LADN 本地網內部的擁塞情況主要影響信令下發和業務結 果上傳，需要優化 LADN 內部網絡架構和信令流程來實現。本節主要聚焦核心 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 11 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 網低時延保證的幾種方法。 3.2.1.1 用戶面網元下沉 基站到核心網 UPF 之間的傳輸時延，主要受到 UPF 網元部署位置的影響。 目前， UPF 可選的部署位置覆蓋整個通信云， 包括各級區域 DC 與邊緣 DC。 UPF 部署位置越高，其服務業務覆蓋范圍就越廣，同時基站與 UPF 交互所需的時延 也越大。 為了支持低時延通訊， 應該盡可能的減少基

33、站到 UPF 之間的轉發跳數、 傳輸光纖長度和匯聚網元的數目，以降低基站到核心網之間的傳輸時延。因此， 需要將 UPF 盡量部署在靠近基站的位置， 從物理上降低基站到 UPF 的傳輸距離， 同時保證傳輸不上承載網，減少擁塞的可能性。但 UPF 下沉也會導致核心網用 戶面網元的覆蓋范圍受限，且需要進行低層級機房的按需改造，一定程度會加大 5G 網絡的建設成本。 3.2.1.2 控制面網元下沉 為了滿足 URLLC 場景下控制面信令的實時處理需求，可以在部分場景考慮 將 SMF、AMF 等控制面網元，同 UPF 一起下沉部署，部署于邊緣云平臺，實現 UPF、SMF 等眾多虛擬化網元與 MEC 業務

34、的共平臺部署?？刂泼婢W元的下沉可 以實現用戶面控制面同位置部署， 避免控制面信令回傳受傳輸時延和承載網擁塞 的影響，保障實時信令交互和處理。 3.2.1.3 控制與轉發分離 控制和轉發分離是支持低時延通信的潛在關鍵技術之一?？刂坪娃D發分離 的 PFCP 協議定義了如下規則：數據包檢測規則 PDR、數據包轉發規則 FAR、用 量上報規則 UUR、 緩存處理規則 BAR、 QoS 執行規則 QER 和多接入規則 MAR。 控制面 SMF 根據 PCF 提供的面向 URLLC 通信場景的策略和本地配置，可以生 成相關規則并發送給 UPF，更好的保障端到端通信時延與可靠性。 3.2.1.4 邊緣計算

35、5GC 從設計之初即考慮對邊緣計算的支持，定義了多種機制，包括通過上 行分類器或者分流點進行上行數據分流機制、應用觸發數據分流機制、用戶面變 化上報、 本地接入數據網絡等， 因此 5GC 將比 4G 核心網更好地支持邊緣計算。 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 12 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 但邊緣計算也需要端到端的支持情況，從終端、網絡到業務，從基礎設施資源管 理到應用的動態編排以及應用的移動性角度考慮， 還有諸多關鍵問題需要進一步 解決，相關標準也正在加快制定中。 目前，5G 對于邊緣計算的支持僅限于連續性保證和本地分流等功能， URLLC 場景下需要邊緣側具有較強

36、的路由快速轉發、本地低時延高效處理、用 戶面增強等功能，需要進一步完善相關技術與研究與驗證。 N11 UE AN DN N1 N2 N4 N4 N4 N6 N6 DN N9 N9 N3 UPF Uplink Classifier Branching Point AMF SMF UPF PDU session anchor 1 UPF PDU session anchor 2 圖 6 邊緣計算架構示意圖 3.2.1.5 QoS 增強 3.2.1.5.1 5QI 的定義 為了輔助支持空口的低時延，3GPP 定義了一些新的 5QI，針對垂直行業的 應用，還定義了新的以時延為主的 GBR 類型，該類型

37、通訊主要特征應對周期性 突發的數據傳輸，新增一個 QoS 參數用于指示最大突發性數據量。針對不同垂 直應用，定義了 82、83、84 和 85 等新的 5QI，建立 PDU 會話的過程中，基站 可以根據新的 5QI 進行資源調度，以支持空口低時延高可靠通信。 3.2.1.5.2 QoS 監控 QoS 監控可以完成終端和 PSA UPF 之間數據包時延的測量，包括無線空口 以及無線基站與 PSA UPF 之間的上行/下行數據包時延。 通過時延的監控和測量， 可以實施對 URLLC 業務進行低時延的保障。其中，無線接口的時延由 NG-RAN 提供， 而無線基站與 PSA UPF 之間的時延可在 2

38、 個級別進行監控， 即終端每 QoS 流級別和每 GTP-U 路徑級別。 中國聯通 5G URLLC 技術白皮書 13 版權所有 中國聯通網絡技術研究院，2019 終端終端每每 QoS 流流級別級別的的 QoS 監控方案監控方案 PCF可以根據AF的QoS 監控請求為業務數據流生成授權的QoS 監控策略， PCF 將該策略包含在 PCC 規則中發送給 SMF。 SMF 在 PDU 會話建立或修改過程中向 NG-RAN 和 PSA UPF 發送 QoS 監控 請求。根據該請求，NG-RAN 監控無線空口的上行/下行數據包時延，并將測量 結果上報 PSA UPF； PSA UPF 和 NG-RAN

39、 監控二者之間的時延。 最終， PSA UPF 可以依據上述 2 個時延計算出自身與終端之間的上行/下行數據包時延。如果該 時延滿足特定的條件，如達到了向 SMF 發送報告的閾值門限，則 PSA UPF 將時 延上報 SMF。 通常， NG-RAN 和 PSA UPF 之間可能時間同步， 也可能不同步。 若 NG-RAN 和 PSA UPF 時鐘同步，則 NG-RAN 和 PSA UPF 可以根據 GTP-U 頭中的時間戳 和本地時間計算二者之間的單向數據包時延。 若時鐘不同步， 則為觸發監控過程， PSA UPF向NG-RAN發送下行監控數據包， 并在數據包的GTP-U頭中包括QFI、 TE

40、ID、序列號和 QMP 指示，同時記錄發送數據包的本地時間。NG-RAN 接收到 下行監控數據包，記錄 GTP-U 頭中的序列號和接收到數據包的本地時間，然后 監控自身和終端之間的數據包時延。 GTP-U 路徑級的路徑級的 QoS 監控方案監控方案 該方案中，SMF 通過 N4 接口和 N2 接口分別向 UPF 和 NG-RAN 節點發送 QoS 監控策略，UPF 和 NG-RAN 根據該策略執行 QoS 監控。 為了監控傳輸路徑時延的變化，GTP-U 的發送者周期性地計算 RTT 以及對 比累計數據包時延和本地存儲的 QoS 參數中的期望時延，如果高于期望時延， 則 GTP-U 發送者向控制面網絡功能， 如 SMF 或 OA&M 功能發送 QoS 監控告警 信令。其中，RTT 是 GTP-U 發送者和 GTP-U 接收者之間的往返時延，該時延可 以基于 Echo 請求/應答消息完成測量，累計數據包時延是 RTT/2、本地處理時延 和直接上游 GTP-U 發送者提供的累計數據包時延的總和。 3.2.2 高可靠保證 在 5G 端到端通信達有高可靠