5G包括三大场景:增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延通信(uRLLC)、海量机器通信(mMTC)。5G R15标准主要面向eMBB场景,R16标准则主要面向uRLLC场景,R16已经在2020年7月定稿。
5G三大场景,定义万物互联时代何为uRLLC?
5G uRLLC相关技术被业界认为可以广泛应用于工业控制、工厂自动化、智能电网、车联网通讯、远程医疗等场景中。那么uRLLC要求传输时延有多低、通信到底有多可靠呢?
低时延:5G URLLC技术,要实现基站与终端间上下行均为0.5毫秒的用户面时延。所谓用户面时延,是指成功传送应用层IP数据包/消息所花费的时间,具体是从发送方5G无线协议层入口点,经由5G无线传输,到接收方5G无线协议层出口点的时间。
高可靠:用户面时延1ms内,一次传送 32字节包的可靠性为99.999%。如果时延允许,5G URLLC还可以采用重传机制,进一步提高成功率。uRLLC如何实现低时延?
5G URLLC实现低时延的主要技术包括:
引入更小的时间资源单位,如mini-slot;
上行接入采用免调度许可的机制,自动在预先配置好的资源上进行上行传输,省去信令开销;
支持异步过程,以节省上行时间同步开销;
采用快速自动请求重传(HARQ)和快速动态调度等。uRLLC 怎么保障高可靠?
在提升系统的可靠性能方面,5G uRLLC采用的技术包括:
采用更鲁棒的多天线发射分集机制;
采用鲁棒性强的编码和调制阶数,通过调制与编码策略(MCS)选择,以降低误码率;
采用超级鲁棒性信道状态估计;
5G uRLLC还支持基于IEEE 1588 v2的同步技术。在由50个到100个设备所组成的通信组中,通过无线接口实现亚微秒级别的高精度时间同步。uRLLC在智能工厂中的应用
uRLLC将使智能工厂由不可能变可能
自从3GPP对5G技术进行标准化的一开始,西门子、博世等工业企业就积极参与其中,提出了从运动控制、设备互联、移动生产设备、增强现实等5G技术在工厂生产区内部的诸多应用场景以及相应的需求。
从以前到现在,工厂的生产线是相对稳定、长期不变的,因此,工厂厂区内对无线网络的需求不强烈,或者对于无线网络在带宽、时延、可靠程度的需求的指标较低。
但是,在未来的“智能工厂”甚至“智慧工厂”中,情况可能会发生重大变化。未来工厂所需要的灵活性、移动性和多用途适用性,只有诸如5G URLLC这样的无线连接才能同时提供。5G uRLLC将使工厂实现:
5G uRLLC尤其适合AGV、移动机器人的协同工作
生产的“柔性化”:uRLLC带来生产设备无线连接的灵活性,使得工厂生产系统的“模块化”以及“柔性制造”成为可能,有望极大程度地降低生产线重组的时间开销及成本。
工业增强现实及远程控制:采用增强现实技术,对生产任务进行分步指引,指导工厂工作人员现场手动装配过程,可以快速满足新生产任务的需求。在恶劣的工作环境下,可以基于增强现实应用实现人机远程交互与控制,用工业机器人代替人的现场参与。
生产设备、移动机器人、AGV等之间实现“无缝”协作:在具体的生产过程中,要求这些智能设备间实现“密切协同”以及“无碰撞作业”,需要以无线方式,低时延、高可靠地进行实时数据交换,以大幅提升制造业效率。