5G低時(shí)延技術(shù)的應(yīng)用淺析

許明元

【摘 要】5G定義的很多應(yīng)用場(chǎng)景需要低時(shí)延（5 ms～10 ms）或超低時(shí)延（1 ms～2 ms），如遠(yuǎn)程手術(shù)、自動(dòng)駕駛等，為了探討和研究新技術(shù)以減少時(shí)延，從5G應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵能力出發(fā)，分別從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、空口、承載網(wǎng)三方面對(duì)影響時(shí)延的因素進(jìn)行分析，并對(duì)降低5G時(shí)延的相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了淺析。

【關(guān)鍵詞】5G 網(wǎng)路切片 移動(dòng)邊緣計(jì)算 空口 低時(shí)延

1 引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等業(yè)務(wù)的發(fā)展，為滿足未來這些新需求和新特性，第五代移動(dòng)通信（5G）已成為全球研發(fā)熱點(diǎn)。全球通信組織和運(yùn)營(yíng)商陸續(xù)發(fā)布了5G概念白皮書，并已啟動(dòng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定和研究工作，低時(shí)延特性作為5G關(guān)鍵能力指標(biāo)之一，比4G要求更高，本文通過分析影響5G時(shí)延的因素，對(duì)5G低時(shí)延技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了淺析。

2 5G應(yīng)用場(chǎng)景及關(guān)鍵能力

根據(jù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用、業(yè)務(wù)需求，IMT-2020（5G）推進(jìn)組歸納出以下四個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景：連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠場(chǎng)景。

不同的應(yīng)用場(chǎng)景的關(guān)鍵能力差異較大，面臨的關(guān)鍵能力挑戰(zhàn)有：連續(xù)廣域覆蓋場(chǎng)景需具有100 Mbps的用戶體驗(yàn)速率；熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景需要達(dá)到1 Gbps用戶體驗(yàn)速率、數(shù)十Gbps的峰值速率和數(shù)十Tbps/km2流量密度；低功耗大連接場(chǎng)景的連接數(shù)密度達(dá)到106個(gè)/ km2，同時(shí)要求超低功耗和超低成本；低時(shí)延高可靠場(chǎng)景要求1 ms的空口時(shí)延和毫秒量級(jí)的端到端時(shí)延，同時(shí)具有百分之百的可靠性。

目前的4G技術(shù)沒法滿足這些關(guān)鍵能力要求，尤其對(duì)于毫秒級(jí)的低時(shí)延特性需求，單純通過現(xiàn)有的4G技術(shù)演進(jìn)是無法實(shí)現(xiàn)的，需從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、空口技術(shù)、承載網(wǎng)等方面采用新架構(gòu)和新技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延的特性。

超低時(shí)延是5G最重要的關(guān)鍵能力，要滿足近乎苛刻的時(shí)延指標(biāo)要求，面臨著以下挑戰(zhàn)：

首先，毫秒級(jí)別的延遲需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)做重大變更，實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)較高，短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)相對(duì)困難。其次，時(shí)延和其他特性指標(biāo)的之間關(guān)系需要綜合考慮，如：自動(dòng)駕駛/機(jī)器人控制等應(yīng)用在需求超低時(shí)延的同時(shí)需要接近100%的可靠性；AR/VR應(yīng)用對(duì)時(shí)延要求較高的業(yè)務(wù)同時(shí)對(duì)吞吐量要求也較高；此外，無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如傳輸速率、時(shí)延、可靠性等性能指標(biāo)之間常常存在著一定程度的此消彼長(zhǎng)、相互權(quán)衡的關(guān)系，需要針對(duì)業(yè)務(wù)類型合理權(quán)衡和協(xié)調(diào)時(shí)延與其它指標(biāo)之間的關(guān)系。

3 實(shí)現(xiàn)5G低時(shí)延的技術(shù)

移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)延由如下幾個(gè)部分組成：空口時(shí)延、承載網(wǎng)時(shí)延、核心網(wǎng)時(shí)延，PDN網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，如圖1所示：

5G要實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延，必須從無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、PDN網(wǎng)絡(luò)各個(gè)方面一起著手，總的思想是架構(gòu)扁平、內(nèi)容下層、空口重構(gòu)。

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)延無法滿足1 ms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)，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”。

以下將從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)三方面研究在降低時(shí)延中扮演重要作用的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，可以采用控制轉(zhuǎn)發(fā)分離、網(wǎng)絡(luò)切片、核心網(wǎng)功能下沉和移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）等關(guān)鍵技術(shù)來降低時(shí)延。

（1）控制轉(zhuǎn)發(fā)分離

新型5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包含接入、控制和轉(zhuǎn)發(fā)三個(gè)功能平面：

1）接入平面：包含各種類型基站和無線接入設(shè)備。基站間交互能力增強(qiáng)，組網(wǎng)拓?fù)湫问截S富，能夠?qū)崿F(xiàn)快速靈活的無線接入?yún)f(xié)同控制和更高的無線資源利用率。

2）控制平面：通過網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)集中的控制功能和簡(jiǎn)化流程，以及接入和轉(zhuǎn)發(fā)資源的全局調(diào)度。面向差異化業(yè)務(wù)需求，通過按需編排的網(wǎng)絡(luò)功能，提供可定制的網(wǎng)絡(luò)資源，以及友好的能力開放平臺(tái)。

3）轉(zhuǎn)發(fā)平面，包含用戶面下沉的分布式網(wǎng)關(guān)、集成邊緣內(nèi)容緩存和業(yè)務(wù)流加速等功能，在集中的控制平面的統(tǒng)一控制下，能較大地提升數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率和靈活性。

利用云計(jì)算技術(shù)，采用“三朵云”（接入云、控制云、轉(zhuǎn)發(fā)云）實(shí)現(xiàn)5G接入、控制和轉(zhuǎn)發(fā)功能。利用SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備控制和轉(zhuǎn)發(fā)功能分離，分布式部署網(wǎng)關(guān)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加扁平化，可以有效地降低業(yè)務(wù)的傳輸時(shí)延。

（2）網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

四大應(yīng)用場(chǎng)景的應(yīng)用在移動(dòng)性、計(jì)費(fèi)、安全、策略控制、時(shí)延、可靠性等方面各自具有不同的特性和需求。多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)提出了多樣化的性能要求和功能要求，利用網(wǎng)絡(luò)切片（Network Slicing）技術(shù)，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景提供專屬的網(wǎng)絡(luò)控制功能和性能保證，實(shí)現(xiàn)按需組網(wǎng)，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

網(wǎng)絡(luò)切片利用虛擬化技術(shù)，將5G網(wǎng)絡(luò)物理基礎(chǔ)設(shè)施資源根據(jù)場(chǎng)景需求虛擬化為多個(gè)平行的虛擬網(wǎng)絡(luò)切片，每種網(wǎng)絡(luò)切片邏輯上獨(dú)立（包括接入網(wǎng)部分、承載網(wǎng)部分和核心網(wǎng)部分），專門針對(duì)不同特性和需求的業(yè)務(wù)提供服務(wù)，保障業(yè)務(wù)的專用資源（虛擬服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)帶寬、QoS、時(shí)延等）滿足不同業(yè)務(wù)特性的需求，如對(duì)于低功耗大連接應(yīng)用，不需要切換和位置更新流程，而對(duì)于低時(shí)延高可靠應(yīng)用（如自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程機(jī)器人控制），需要毫秒以下的端到端時(shí)延和100%可靠性，資源配置主要以滿足時(shí)延和可靠性要求為首要原則，有效降低端到端時(shí)延。

在可靠性方面，網(wǎng)絡(luò)切片間相互隔離，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片內(nèi)產(chǎn)生的故障不會(huì)影響其他網(wǎng)絡(luò)切片的正常通信，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

（3）核心網(wǎng)功能下沉

在4G eNodeB和EPC兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，5G網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)部分功能將進(jìn)一步下沉。

將核心網(wǎng)控制功能下沉，部署在接入網(wǎng)邊緣或者與基站融合部署，數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)使能設(shè)備根據(jù)業(yè)務(wù)需要在全網(wǎng)中靈活部署，減少回傳網(wǎng)絡(luò)的壓力，降低時(shí)延和提高用戶體驗(yàn)速率。

核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)一步簡(jiǎn)化下沉，同時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算功能下移到網(wǎng)絡(luò)邊緣，以滿足低時(shí)延的業(yè)務(wù)要求。

（4）移動(dòng)邊緣計(jì)算

4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器集中位于中心機(jī)房，距離終端設(shè)備較遠(yuǎn)，中間需要經(jīng)過多個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)。MEC（Mobile Edge Computing，移動(dòng)邊緣計(jì)算）技術(shù)將基站與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行深度融合，在移動(dòng)邊緣部署計(jì)算、處理和存儲(chǔ)功能的云計(jì)算設(shè)備，構(gòu)建移動(dòng)邊界云，提供信息技術(shù)服務(wù)環(huán)境和云計(jì)算能力。應(yīng)用服務(wù)和內(nèi)容部署在移動(dòng)邊緣，可以減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的轉(zhuǎn)發(fā)和處理時(shí)間，降低端到端時(shí)延，如對(duì)于時(shí)延和可靠性要求都比較高的V2X應(yīng)用，將核心網(wǎng)和V2X應(yīng)用服務(wù)器布置到接入網(wǎng)機(jī)房，可以較大地縮短數(shù)據(jù)處理時(shí)間和傳輸時(shí)延。

綜上所述，采用控制轉(zhuǎn)發(fā)分離、網(wǎng)絡(luò)切片、核心網(wǎng)功能下沉和移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）等技術(shù)可以降低時(shí)延，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的要求，5G網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)如圖3所示。

5G接入網(wǎng)是一個(gè)支持多種無線接入技術(shù)（RAT）的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，多種類型的基站相結(jié)合，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。5G核心網(wǎng)需要支持4個(gè)主要應(yīng)用場(chǎng)景的各種業(yè)務(wù)，核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)平面簡(jiǎn)化下沉，采用MEC技術(shù)和網(wǎng)路切片技術(shù)，以滿足低時(shí)延和高流量的業(yè)務(wù)要求。

利用NFV和SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)發(fā)分離，使網(wǎng)絡(luò)功能易于進(jìn)行重組，可以靈活組合功能模塊以滿足不同場(chǎng)景和業(yè)務(wù)特征要求，按需定制網(wǎng)絡(luò)資源和業(yè)務(wù)邏輯，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)彈性和自適應(yīng)性。

5G網(wǎng)絡(luò)是“一個(gè)邏輯結(jié)構(gòu)，多種組網(wǎng)”的架構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，構(gòu)建不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)例，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求的按需編排。網(wǎng)路切片間邏輯上相互隔離，切片的故障、配置和調(diào)整不會(huì)影響其他切片，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

3.2 空口時(shí)延

（1）LTE系統(tǒng)的空口時(shí)延

LTE系統(tǒng)對(duì)用戶平面單向傳輸時(shí)延的要求是小于5 ms，LTE系統(tǒng)用戶面時(shí)延主要包括處理時(shí)延、TTI長(zhǎng)度以及幀周期。

1）UL時(shí)延

在LTE FDD系統(tǒng)中，當(dāng)UE有上行數(shù)據(jù)傳輸需求時(shí)，需要等待配置發(fā)送調(diào)度請(qǐng)求（SR）的子幀n，UE在子幀n上發(fā)送調(diào)度請(qǐng)求信息給eNode B，eNode B最快在子幀n+2上發(fā)送上行數(shù)據(jù)調(diào)度授權(quán)信息，UE在子幀n+2上接收到上行數(shù)據(jù)調(diào)度授權(quán)信息后，在子幀n+6上傳輸相應(yīng)的上行數(shù)據(jù)，eNode B在子幀n+10上反饋ACK/NACK信息給UE，UE在子幀n+14上重傳所述上行數(shù)據(jù)，從有數(shù)據(jù)傳輸需求到一次數(shù)據(jù)傳輸完成，不考慮等待調(diào)度請(qǐng)求子幀和數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，單次傳輸?shù)臅r(shí)延為6 ms，一次重傳的時(shí)間為14 ms。

考慮等待調(diào)度請(qǐng)求子幀和數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，UE上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)湫偷臒o線接入時(shí)延如表1所示：

2）DL時(shí)延

下行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在子幀n上，eNode B使用物理下行控制信道（PDCCH）調(diào)度下行數(shù)據(jù)傳輸，UE在子幀n+4上反饋ACK/NACK信息，不考慮eNode B輸入數(shù)據(jù)處理和UE數(shù)據(jù)解碼的時(shí)間，eNode B接收處理時(shí)延最小為1 ms，eNode B最快可以在子幀n+5上進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳調(diào)度，單次傳輸?shù)臅r(shí)間為1 ms，一次重傳的最小時(shí)間為5 ms。

考慮輸入數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，UE下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)湫蜔o線接入時(shí)延如表2所示：

由以上分析可以看出，當(dāng)SR調(diào)度周期為10 ms時(shí)，UL數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延為17 ms；當(dāng)SR調(diào)度周期為1 ms時(shí)，UL數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延為12.5 ms。下行數(shù)據(jù)傳輸平均傳輸時(shí)延為7.5 ms，LTE系統(tǒng)的用戶面?zhèn)鬏敃r(shí)延遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過5G系統(tǒng)毫秒級(jí)端到端時(shí)延的要求。

（2）降低空口時(shí)延的關(guān)鍵技術(shù)

從LTE空口時(shí)延分析可以看出，影響空口時(shí)延的主要因素是數(shù)據(jù)傳輸時(shí)長(zhǎng)、數(shù)據(jù)傳輸資源請(qǐng)求等待時(shí)間、數(shù)據(jù)處理時(shí)間和反饋延時(shí)?？赏ㄟ^采用新型幀結(jié)構(gòu)、降低數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間間隔（TTI）、資源預(yù)留、降低處理時(shí)延、D2D等技術(shù)降低空口時(shí)延。

1）采用新型幀結(jié)構(gòu)和減小TTI

幀結(jié)構(gòu)是無線通信的核心，為了有效降低空口時(shí)延，在幀結(jié)構(gòu)方面，可以采用更短的子幀長(zhǎng)度，并在同一子幀內(nèi)完成ACK/NACK反饋?，F(xiàn)有LTE系統(tǒng)以子幀為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)度，LTE子幀長(zhǎng)度為1 ms，最小數(shù)據(jù)傳輸間隔（TTI）為1 ms，對(duì)于UE，LTE用戶平面單向時(shí)延可通過公式（1）計(jì)算：

DUP（ms）=1.5+1+1.5+n×8=4+n×8 （1）

其中，n為HARQ重傳次數(shù)。

對(duì)于不同TTI，用戶面時(shí)延的構(gòu)成如圖4所示。

單向時(shí)延可通過公式（2）計(jì)算：

DUP（ms）=1.5TTI（eNB處理和調(diào)度）+1TTI+

1.5TTI（UE處理和調(diào)度）+n×8TTI（HARQ重傳）

=（4+n）×8TTI （2）

考慮到典型情況下發(fā)生0或1次重傳，用戶平面單向時(shí)延大約如公式（3）所示：

DUP_typical（ms）=（4+p×8）×TTI （3）

其中，p是數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)概率（BLER）。

當(dāng)BLER=0%時(shí)，DUP_0%HARQ_BLER（ms）=4×TTI；

當(dāng)BLER=10%時(shí)，DUP_10%HARQ_BLER（ms）=4.8×TTI。

通過以上分析可以看出，空口時(shí)延與TTI成線性關(guān)系，減小TTI可以降低空口時(shí)延。

減小TTI，可以帶來以下優(yōu)勢(shì)：1）網(wǎng)絡(luò)能夠更快地調(diào)度UE，減少回程時(shí)間；2）能夠使HARQ和CSI反饋更快，減少反饋時(shí)間，更快地根據(jù)信道狀況進(jìn)行鏈路自適應(yīng)；3）能提高TCP吞吐量，對(duì)于小量數(shù)據(jù)傳輸，減少TTI長(zhǎng)度還可以提高系統(tǒng)容量。

2）資源預(yù)留

LTE系統(tǒng)中，當(dāng)終端有數(shù)據(jù)傳輸需求時(shí)，需要先發(fā)送調(diào)度請(qǐng)求（SR），基站分配資源后終端才能進(jìn)行上行數(shù)據(jù)傳輸，采用資源預(yù)留技術(shù)，基站預(yù)分配資源給終端，終端在有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)直接在預(yù)先分配的資源上傳輸數(shù)據(jù)，減少調(diào)度請(qǐng)求過程，從而降低上行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。

3）降低處理時(shí)延

通過高性能硬件設(shè)備和優(yōu)化算法降低時(shí)延，也可以通過高級(jí)自適應(yīng)編碼來降低處理編解碼的時(shí)延，比如當(dāng)SNR比較高時(shí)，采用卷積編碼，當(dāng)SNR比較低時(shí)，采用Turbo編碼等。

4）D2D（Device to Device，設(shè)備對(duì)設(shè)備）技術(shù)

基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的D2D通信，使得用戶數(shù)據(jù)不經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)，直接在終端之間傳輸，如圖5所示。

傳統(tǒng)的通信方式中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)要經(jīng)過數(shù)個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每次轉(zhuǎn)發(fā)都會(huì)導(dǎo)致時(shí)延的增加，而D2D通信模式不需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳遞，就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通信，特別適合于物聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)中的V2X（Vehicle to Everything）應(yīng)用，極大地降低時(shí)延。例如，在高速行車時(shí)，車輛的變道、減速等操作動(dòng)作，可通過D2D通信的方式發(fā)出預(yù)警，車輛周圍的其他車輛基于接收到的預(yù)警對(duì)駕駛員提出警示，甚至緊急情況下對(duì)車輛進(jìn)行自主操控，以縮短行車中面臨緊急狀況時(shí)駕駛員的反應(yīng)時(shí)間，降低交通事故發(fā)生率。

基于終端直通的D2D由于在通信時(shí)延、鄰近發(fā)現(xiàn)等方面的特性，使得其應(yīng)用于5G車聯(lián)網(wǎng)車輛安全領(lǐng)域具有先天優(yōu)勢(shì)。

3.3 承載網(wǎng)時(shí)延

（1）承載網(wǎng)時(shí)延的構(gòu)成

承載網(wǎng)時(shí)延約占整個(gè)時(shí)延的20%，以端到端1 ms的時(shí)延要求，承載網(wǎng)的時(shí)延不能超過200 μs。承載網(wǎng)時(shí)延主要由光在光纖傳輸中時(shí)延和IP設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延兩大部分組成。

1）光在光纖傳輸中時(shí)延

根據(jù)光在媒介中傳播時(shí)時(shí)間與光速、距離和折射率的關(guān)系式：

t=n×L/c （4）

L=t×c/n （5）

其中，c為光速，n為光纖群折射率，一般為1.467～1.468之間（1310 nm～1550 nm），這里取1.5，當(dāng)t=200 μs時(shí)，L=40 km。

即200 μs相當(dāng)于40 km的光在光纖中的傳輸時(shí)延。對(duì)于時(shí)延超低要求的應(yīng)用場(chǎng)景，必須將核心網(wǎng)距離基站不超過40 km才能滿足要求，即核心網(wǎng)需下沉到無線網(wǎng)附近或與無線網(wǎng)融合。

2）IP設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延

IP設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延包括接口時(shí)延（<2 μs）、NP處理時(shí)延、報(bào)文調(diào)度時(shí)延和交換網(wǎng)時(shí)延，IP網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較輕時(shí)單跳時(shí)延在50 μs內(nèi)，負(fù)載較重時(shí)，通過優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略，時(shí)延依然可以控制在50 μs內(nèi)。

（2）降低承載網(wǎng)時(shí)延的關(guān)鍵技術(shù)

1）直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是端口在獲得一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包后才進(jìn)行校驗(yàn)和轉(zhuǎn)發(fā)，會(huì)引入部分延時(shí)，直通轉(zhuǎn)發(fā)是交換機(jī)最快速的轉(zhuǎn)發(fā)方式，收到數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址后，交換機(jī)立即向目的端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，后續(xù)數(shù)據(jù)每到一個(gè)字節(jié)就轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)字節(jié)，大幅降低串行轉(zhuǎn)發(fā)延遲。

2）FLEX-E技術(shù)

FlexE實(shí)現(xiàn)子MAC間物理隔離，保障低時(shí)延業(yè)務(wù)帶寬，同時(shí)，F(xiàn)lexE低時(shí)延標(biāo)識(shí)傳遞給NP，TM實(shí)現(xiàn)端到端低時(shí)延通道。

Flex Ethernet是在MAC和實(shí)體層（PHY）或?qū)嶓w編碼子層（PCS）之間創(chuàng)造另一中介層，用于調(diào)節(jié)控制，從MAC獲取有關(guān)封包信息，并指示PCS根據(jù)需要重新編碼。

3）降低NP處理時(shí)延

傳統(tǒng)NP在轉(zhuǎn)發(fā)不能感知業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，優(yōu)化后的NP可以感知優(yōu)先級(jí)，為低時(shí)延業(yè)務(wù)開辟專用通道。

4）降低TM調(diào)度時(shí)延

采用低時(shí)延業(yè)務(wù)直通調(diào)度和搶占轉(zhuǎn)發(fā)資源的方式，以減少低時(shí)延要求業(yè)務(wù)的時(shí)延。

采用以上降低時(shí)延技術(shù)和采用傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)延對(duì)比如表3所示：

采用以上技術(shù)，IP承載網(wǎng)絡(luò)的單跳時(shí)延可小于10 μs。

4 結(jié)束語

本文從5G應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵能力出發(fā)，分別從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、空口、承載網(wǎng)三個(gè)方面對(duì)影響時(shí)延的因素進(jìn)行分析，并對(duì)降低5G時(shí)延的相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了淺析。通過分析可知，實(shí)現(xiàn)5G低時(shí)延必需兼顧整體，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，使網(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。

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