專欄文章

隨著5G新興應用的興起，無線通訊發展除了講究速度要又快又穩以外，對於包括VR、工業物連網(IIoT)、車聯網等應用，還需能夠低延遲的傳送/接收，3GPP於Rel.15版本制定的新無線介面—New Radio (NR)中也考量了低延遲通訊的支援，本篇針對低延遲相關設計作概括的介紹。

ITU針對5G 高可靠度低延遲通訊(URLLC)訂下無線端1ms延遲的指標，對於增強型行動寬頻通訊(eMBB)也訂下了無線端4ms的指標，因此Rel.15 NR在制定初期即有考量對於低延遲通訊的相關設計支援，相關設計如下：

5G flexible numerology

首先，5G NR支援了不同的參數集(numerology)配置，相較於LTE主要採用15kHz SCS(subcarrier spacing)的子載波間距配置，NR對於資料傳輸支援了包括15, 30, 60, 120kHz的子載波間距配置。由於一般排程單位間隔(slot)為14個符元時間，當採用越高的子載波配置時，符元時間(symbol time)會隨之減少，進而降低了傳輸延遲。

mini-slot排程

承上段所述，由於子載波配置的選用上尚有其他因素考量，因此在NR也設計了mini-slot，亦可稱為non-slot based排程，此類資料在PHY層傳輸上將採用PDSCH Type B的配置，Rel.15 NR支援包括2, 4, 7 symbols的mini-slot傳輸。

UL Grant-free Transmission

由於LTE、NR的上下行傳輸為由基地台所排程，上行傳輸需由終端發起排程需求後待基地台排程資源(UL grant)才能傳輸，因此一般上行的延遲較下行大，而Rel.15 NR版本也支援了UL Grant-free的傳輸方式，以RRC信令配置固定周期的Configured grant，此種方式又可分為Type 1及Type 2。Configured grant Type 1中RRC會提供包括傳輸可用資源的週期以及開始啟用的時間資訊；Configured grant Type 2中RRC僅提供週期資訊，啟用/停用則是再由PDCCH控制。

圖、NR UL Grant-free Transmission

上述介紹為針對無線端低延遲傳輸的protocol設計，實際上設備能力也需加強以支援資料的快速處理，另外雖然ITU的延遲指標為僅針對無線端的延遲，實際上使用者感受的是包括後端的End-to-End延遲，因此在後端、核心網路等也需有相應的增強提升。

 參考資料

 [1] 3GPP TS 38.300 (Rel.15) 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; NR; NR and NG-RAN Overall Description; Stage 2.

[2] Li, Zexian & Uusitalo, Mikko & Shariatmadari, Hamidreza & Singh, Bikramjit. (2018). 5G URLLC: Design Challenges and System Concepts. 1-6. 10.1109/ISWCS.2018.8491078.

[3] “Ultra Reliable Low Latency Communication for 5G New Radio”, IEEE Workshop on 5G Technologies for Tactical and First Responder Networks, Rapeepat Ratasuk, Principal Research Specialist, Nokia Bell Labs, October 23rd , 2018.