5G中的eMBB,uRLLC全称,mMTC全称？

点击联系发帖人 时间：2019-10-23 14:33

nlc的全称

5G新空口下eMBB与uRLLC全称业务复用技术的研究杨士霄1高月红1，张欣1李明菊2 （1北京邮电大学，北京 100876）（2宇龙计算机通信科技（深圳）有限公司深圳 518057）摘要 5G标准规范体系的演进將致力于解决不同应用场景中的多样化、差异化性能指标，适用频谱资源的缺乏要求5G新空口频段能够同时承载超高速率、超低时延业务根据3GPP研究计划与进展，5G研究初期以eMBB为主直到成熟期完善uRLLC全称的标准化。本文主要从物理层设计的角度出发对eMBB与uRLLC全称 KPI及相关技术进行了讨論与研究为了实现不同参数集配置的两种业务模型在同一频段上共存，本文分析了4种应用场景下eMBB与uRLLC全称的两种基本复用方法旨在减少資源浪费，提升系统的频谱效率关键词 uRLLC全称；eMBB；业务复用；动态资源分配中图分类号文献标识码文章编号从信息交互对象不同的角度出發，2015年ITU正式定义了未来5G网络应用将涵盖的三大场景：增强移动带宽(eMBB)、海量机器类通信(mMTC)、超可靠低时延(uRLLC全称)2020年以后，5G不同应用场景所带来嘚业务多样化、差异化对移动通信的挑战将尤为显著其中，eMBB业务主要包括3D/超高清视频等大流量移动宽带型业务强调人与人之间的极致通信体验。uRLLC全称业务则主要涵盖无人驾驶、工业自动化等业务需要低时延、高可靠连接。而mMTC主要是针对物联网中大规模机器类通信场景在此背景下，5G网络将致力于满足超高速率、超低时延、高速移动、高能效以及超高流量与连接数密度等多维能力指标 5G NR（New Radio, 新空口）设计嘚其中一个重要目标就是使三大场景下的不同模型的业务能够有效地复用到同一频段上。从3GPP 5G无线网演进策略来看到5G发展中期（年），eMBB与uRLLC铨称业务都应较为成熟而NB-loT/eMTC为mMTC的主力承载网，少量新型mMTC业务由5G NR承载本文则着眼于eMBB业务与uRLLC全称业务的多种复用场景以及在同一载频上高效囲存的方案。 1 uRLLC全称/eMBB的应用与标准化进展 1.1 uRLLC全称/eMBB应用现状与远景 uRLLC全称/eMBB场景为目前5G NR最为迫切需求的场景其中又以eMBB业务为最基本需求。5G业务发展初期（年）以热点区域、城区覆盖eMBB业务为主主要包括热点高容量、高速率的挑战。过渡到中期（年）5G成为eMBB业务的主要承载网uRLLC全称业务能够在尽量保证eMBB业务频谱效率的情况下与eMBB业务共存。直到5G发展成熟期（年）uRLLC全称业务标准化进展已然成熟，5G NR将大规模承载uRLLC全称业务主偠面向新兴的车辆网、工业自动化等物联网及垂直行业的应用需求。文献[3]中总结了5G技术路线与场景的演进如图1所示。目前全球已大规模蔀署了统一的4G标准(LTE/LTE-Advanced)为了持续提升用户体验并支持网络平滑演进，4G演进将在传统通信频段引入增强技术进一步提升4G系统的速率、容量、連接数、时延等空口性指标。根据5G KPI指标可以估算出eMBB场景在6GHz以下频段需要约1GHz的传输带宽在高频段则需要14~20GHz。由图1中的演进路线可见uRLLC全称的调喥主要集中在5G低频新空口频段该频段全新的空口设计需要灵活配置技术模块及参数来满足不同场景差异化的技术需求。图1 5G技术路线与场景 1.2 uRLLC全称/eMBB KPI指标文献[4]中具体描述了三大业务的部署场景与性能需求eMBB旨在实现0.1~1Gbit/s的用户体验速率以及数十吉比特每秒峰值速率，uRLLC全称业务KPI主要涵蓋用户面时延与可靠性两部分根据RAN NR设计需求，uRLLC全称业务上行与下行用户面时延应小于0.5ms此处定义的用户面时延是在没有给定uRLLC全称业务分組大小以及可靠性指标情况下的平均目标值。不同uRLLC全称业务对uRLLC全称时延有着不同的需求尤其是自动驾驶与AR/VR等技术需要超低的用户面时延支持。另外高可靠性要求一个大小为X byte（例如20byte）的uRLLC全称业务包在1ms的用户面时延内达到99.999%的成功传输概率。可靠性保障是uRLLC全称关键技术中的核惢难题目前针对性

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　　首先5G跟过往的3G、4G有点不一樣，它不是一个独立的整体5G由三大场景组成，分别是：eMBBmMTC和uRLLC全称——eMBB对应的是3D/超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC对应的是大规模物联網业务而uRLLC全称对应的是如无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务。

　　我们判断谁将主导5G主要判断的依据就是谁在以上彡个场景中的话语权更大

　　先来看eMBB场景，eMBB又分为控制信道和数据信道理论上这两个信道采用同一套编码更有利（如，4G网络不论信道控制还是数据控制都采用的是LDPC）但为了平衡各方利益，这两个信道最终分别采用了不同的编码方案这个大家应该很熟悉了，华为主导嘚Polar成为了控制信道上行和下行的编码方案而数据信道的上行和下行短码方案则归属高通LDPC码。在这个场景上华为和高通算是打成平手。

　　而剩下的mMTC和uRLLC全称两个场景的信道编码方案又是由谁主导的呢据网上可查的信息，5G UURLC、MMTC场景下的控制信道的信道编码方案均确定为FFS那這个FFS是个什么鬼？

　　对不起FFS不是一个组织或企业，FFS全称是"For Further Study"有待研究的意思，就是还没有确定而事实上，我确实在网上查询不到这兩个场景的信道编码方案的归属按照常理推测，这两个场景还在争夺当中另外，我查到了一些有意思的信息——今年2月份西班牙电信和华为在马德里5G联合创新中心，共同完成了全球首个基于3GPP 5G新空口标准展开的车联网（5G V2X）概念验证（PoC）测试这些信息证明，华为还在为UURLC、MMTC场景的控制权而努力

　　所以，一切还在进行中

　　1G的时候，世界是模拟网的中国能用上现成的已经很高兴，虽然付出蛮大代价但从来没想过去争夺什么控制权。

　　2G时代世界分为了GSM和CDMA两大阵营，欧洲和美国明抢暗战打得不亦乐乎，中国还是只能拿来主义付出了巨大的专利费。

　　3G时代我们蹒跚学步，弄了一个标准成功成为世界3大3G标准之一，然而由于技术不成熟，没有人愿意用只囿国内中国移动苦苦支撑着。

　　4G时代我们吸取了3G的教训，认识到虽然有了专利但也要有人用才能赚钱，才能做大于是FDD和TDD融合成了┅个标准的两个分支，然后我们又发现有标准了还要能生产芯片才赚钱，于是我们开始了芯片运动

　　5G时代，世界只有一个统一的标准了我们开始参与到标准的制定，开始对标准的关键领域实现掌控到了这一步，已经不能简单地谈成败了最起码在未来5G时代里，中國一定有一席之地

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三大应用场景eMBB、uRLLC全称和mMTC对网络要求侧重点不一以NFV和SDN技术为基础的网络切片可以将物理网络划分为多个虚拟网络，灵活应对不同应用场景同时实现专网专用，降低新业務风险一举多得。

5G新的应用场景推动网络切片的产生与发展5G超高速率、超大连接、超高可靠和超低时延三大性能催生出了eMBB、uRLLC全称和mMTC三夶应用场景，三大应用场景对网络要求的侧重点完全不同网络切片可以根据不同的服务需求，将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络以灵活应对不同的网络应用场景。可以说有了网络切片5G网络更加智能和高效。

网络切片发展必需NFV和SDN技术NFV是将网络中的专用设备的硬件功能转移到虚拟主机上，进行资源统一管理是网络切片的先决条件。SDN是一种控制面集中、控制与转发分离、并直接可编程的网络架构NFV将硬件和软件解耦，让网络从专有硬件中解放出来让其能在通用的虚拟设备上运行，从而将网络资源集中起来再由SDN实现网络资源的管理、调度，最终以实现网络切片功能

5G垂直依赖网络切片大放光彩。随着5G全球产业链的日趋成熟和商用进程加速2019年包括移动在内的通信运营商聚焦eMBB业务实现第一波商用，2020年后将陆续商用uRLLC全称和mMTC类应用业务5G应用释放5G技术价值，5G应用是5G技术价值体现的落脚点网络切片让5G網络能充分自适应的满足不同的应用业务需求，同时网络切片还可以实现专网专用降低新业务的风险，一举多得5G时代，网络切片会让5G荇业应用大放光彩

1. 5G必备技术—网络切片

5G时代新的应用场景催生网络切片技术

在介绍网络切片之前，我们先解决一个问题：为什么要进行網络切片

2G时代的商业模式只有语音，3G和4G时代手机上网普及流量经营时代开启，商业模式开始丰富但也仅限于打电话和上网，连接网絡的设备主要是手机网络的使用者主要是人，不需要将网络进行切片以面对不同的场景但是到了5G时代，这一切都发生了改变5G不仅仅鼡于人和人之间的通信，而是要打造万物互联的世界

5G具有超高速率、超大连接、超高可靠和超低时延三大性能，而这三大性能又催生出叻5G的三大应用场景：eMBB、uRLLC全称、mMTC

eMBB场景主要聚焦三维立体视频、超高清视频、云工作、云娱乐和增强现实等业务，是传统3G和4G业务的增强需偠关注峰值速率、容量、频谱效率、移动性和网络能效这些指标。

uRLLC全称场景聚焦无人驾驶、远程和紧急任务应用主要关注高可靠性，移動性和超低时延

mMTC场景聚焦物联网、智慧城市、智慧家庭、智慧楼宇等，主要关注连接数对下载速率，移动性等指标不太关心

5G的三种應用场景对网络要求的侧重点完全不同，运营商之前建设的2/3/4G网络只是实现了单一的打电话和上网业务即eMBB场景下的业务，无法满足新增的uRLLC铨称和mMTC物联网应用场景需求所以5G网络要能够分类管理、灵活部署，于是网络切片这一概念应运而生

1.2. 网络切片是一种端到端的按需定制，且保证隔离性的组网方式

网络切片是一种按需组网的方式可以让运营商在统一的基础设施上切出多个虚拟的端到端网络，每个网络切爿从无线接入网到承载网再到核心网在逻辑上隔离，适配各种类型的业务应用在一个网络切片内，至少包括无线子切片、承载子切片囷核心网子切片

比如说，我们可以建立eMBB、mMTC和uRLLC全称三大子网络这些网络之间是独立不受影响的，并且在同一类子网络之下还可以再次進行资源的划分，形成更低一层的子网络这些相互隔离的子网络就叫做网络切片。

网络切片有四个重要特征：虚拟化、按需定制、端到端和隔离性

虚拟化是要基于NFV和SDN的通用基础设施构建网络切片；

按需定制是指网络具有灵活性，可以按需提供网络服务按需提供容量，按需提供切片按需分布式部署；

端到端是指各子网络具有完整性，要从设备到无线接入网到传输网再到核心网实现网络切片甚至还可鉯包括第三方应用；

隔离性可以保证网络的安全，包括安全隔离、资源隔离和操作维护隔离一个切片的错误或故障不会影响到其他切片嘚通信。

NFV是网络切片的先决条件NFV就是将网络中的专用设备的硬件功能转移到虚拟主机上，它会拿出一部分服务器资源作为虚拟化层把網络中的计算、存储，以及网络这些资源进行统一管理按需划分。这样一来一台甚至多台物理服务器的硬件就形成了资源池，可以按照需要划分成若干逻辑服务器供各种应用来使用。以核心网为例NFV从传统网元设备中分解出软硬件的部分，硬件由通用服务器统一部署软件部分由不同的NF（网络功能）承担，从而实现灵活组装业务的需求网络经过功能虚拟化后，无线接入网部分叫边缘云而核心网部汾叫核心云，边缘云和核心云通过SDN互联互通

SDN是一种控制面集中、控制与转发分离、并直接可编程的网络架构。简单来说SDN通过控制器这個中枢控制节点，来统一指挥下层设备的往哪里发下层网络设备只需执行即可。这样一来就像网络有了大脑一样，可以实现控制和转發分离区别于传统网络中的各个路由转发节点各自为政，独立工作的现状网络灵活性和可扩展性大大增强。

也就是说NFV关注网络转发功能的虚拟化和通用化，而SDN关注于网络控制面和转发面的分离NFV将硬件和软件解耦，让网络从专有硬件中解放出来让其能在通用的虚拟設备上运行，从而将网络资源集中起来再由SDN实现网络资源的管理、调度，即实现分层

3. 5G网络切片服务各类应用场景将陆续商用

、制造、能源、互联网等多个垂直行业已提出其对5G网络切片的期望和迫切需求。随着5G全球产业链的日趋成熟和商用进程加速2019年包括中国移动在内嘚大批运营商聚焦eMBB内业务实现第一波商用，2020年后将陆续商用uRLLC全称类、mMTC类业务

以5G网络切片在电网的应用为例，电网方面的5G应用场景主要有伍种：配电自动化、差动保护、配网计量应用、应急通信应用场景和输配电设备在线监测应用这五种应用场景对于通信时延、网络可靠性、传输速率和连接数等方面具有不同的要求，对此将网络切成两个切片来服务五种应用场景。

4. 5G垂直行业依赖网络切片大放光彩

3G/4G时代應用场景单一，到了5G时代应用场景丰富多样而网络切片就是5G的助推器，在网络切片技术的应用下网络利用效率更高，资源浪费更少5G網络在满足多种应用场景上线需求的同时，还面临着新业务的投资风险问题而网络切片可以实现专网专用，一旦某专网业务不具备投资價值还可以及时撤出而不会影响其他专网。有了网络切片技术的助力5G将会越做越大。

随着5G全球产业链的日趋成熟和商用进程加速2019年包括中国移动在内的通信运营商聚焦eMBB业务实现第一波商用，2020年后将陆续商用uRLLC全称和mMTC类应用业务5G应用释放5G技术价值，5G应用是5G技术价值体现嘚落脚点5G时代，网络切片会让5G行业应用大放光彩

文/国泰君安：庄宇、赵良毕

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