工业IOT对定时的要求

SA2已开始其“Study on 5GS Enhanced support of Vertical and LAN Services”。到目前为止，在SA1 TR 22.804和TR 22.821中确定并在TR 23.734中记录为关键问题（关键问题#3）的重要要求之一是支持与时间敏感网络（TSN：Time Sensitive Networking）的某种形式的交互。SA2正在评估5G系统中需要的TSN适配或集成的适当级别，以及工厂托管TSN网络和5G系统之间是否需要支持公共时间同步、管理、配置和调度。

为了做到这一点，协议需确认TR 22.804第8.1条中定义的KPI是否需要支持基于TSN的数据流预留和调度，并与外部“工厂”TSN子网或现有3GPP定义的同步、优先级和调度机制集成，通过无线（和5GS内部接口）中的一些增强，可以实现相同的性能。在后一种情况下，（潜在增强的）5G系统可以被视为TSN自适应的“黑盒”。

使用当前NR规范被视为L1 URLLC增强的一部分，增强是否可以实现0.5ms时延目标？

考虑到TR 22.804中提到的TSN网络的同步性要求，就Uu接口上可实现的时间同步精度提供反馈。

物理层目前正在进行EURLCC研究，包括以下目标：

更高的可靠性（高达1E-6级）、更高的可用性、0.5到1ms的短时延，具体取决于使用情况（工厂自动化、运输行业和配电）

SA1对TR 22.804中的垂直需求进行了研究，并将最终需求整合到TR 22.801的第8节中。时钟同步的具体服务需求在第8.1.6.2节中提供。在第8.1.6.2中提到的用例中，PMSE（Program Making and Special Events）不在协议无线工作组的商定工作范围内，并且不在SA1中Rel-16的规范性需求工作范围内。因此，只关注需求的第一行就足够了。

RAN2中的一个架构视图如下所示。

协议有几个方面可以讨论，包括gNB间同步的需要、本地时钟和gNB之间同步的准确性。建议将物理层的重点放在Uu口上一个gNB和一个UE之间的同步上。

两个UE之间的目标同步精度要求为1µs，这意味着UE和gNB之间的精度要求为500ns（对于连接到同一gNB的两个UE）。

UE到gNB的时间同步有两个基本方面。

1.UE-gNB距离（与传播延迟直接相关）

2.信道延迟扩展

根据服务面积计算：

对于100平方米的区域，中心为gNB的圆形可产生5.7米的gNB-UE的距离。对于服务区域形状的一些不规则性，可以考虑10m gNB-UE距离，这相当于33ns的传播延迟。与500ns的目标要求相比，33ns的传播延迟更小。在附录中，列出了系统中产生的总定时误差，并表明它可以在不需要TA补偿的情况下满足目标同步要求。

基于物理层评估方法的计算：

已就EURLC室内用例的评估方法达成以下协议：TDL-D（30ns）和TDL-C（100ns）。室内用例最适合100m2服务区的SA1要求，与500ns精度要求相比，两种室内评估框架中的延迟扩展较小。

如果传播延迟和信道延迟扩展都显著小于同步目标精度，则基于UE处下行接收定时的简单解决方案应达到目标精度。

注意，在某些情况下，两个UE可以连接到工业物联网网络内的不同gNB。在这种情况下，UE和gNB之间的精度要求将小于500ns。

采用下表中的模拟设置进行链路级模拟，适用于4 GHz室内热点和工厂自动化的所有情况：

表1列出了TDL-C的归一化功率延迟曲线。对于100ns RMS延迟，大部分能量集中在前70ns。

表2中列出的TDL-D非常接近服务水平信道，其中大部分能量位于延迟为0的第一个抽头。

下行定时检测的粒度取决于TRS（跟踪参考信号）的频率跨度。对于40Mhz系统带宽，定时分辨率可以达到25ns左右。也就是说，给定室内信道模型和系统带宽，UE检测到的相对于下行的定时误差预计不超过100ns。

下面列出了TDL-C信道模型在商定的仿真假设下的定时误差检测性能。注：TDL-D信道模型的性能未显示，因为与TDL-C相比，它更为良性。

可以观察到，在SNR为0dB或更高的情况下，定时误差不超过100ns。注：此处显示的SNR是单次TRS处理，没有TRS功率提升。出于这个原因，SNR低于0dB的UE在实践中可以实现与具有更高SNR的SNR相对应的性能（因为UE通过跨多个TRS实例进行组合来实现更好的TRS SNR，此外，gNB可以执行TRS功率提升）。

可以使用以下组件估计总体定时精度：

Signalling granularity：如果假设SIBXX可以像LTE R15 HRLLC那样以0.25us的粒度广播时间参考信息，则会出现额外的125ns同步错误。

Propagation delay：如前面所述，可以假设感兴趣用例的传播延迟小于33ns。

UE determination of time-of-arrival：如仿真结果所示，UE可以估计第一条路径的到达时间，精度优于100ns。

在单载波假设下，进一步考虑传播延迟，总误差容限为（125ns+100ns+33ns），在没有任何TA补偿的情况下满足目标同步精度。

与LTE R15 HRLLC相比，可以引入更好的时间参考信息粒度，并且可以进一步提高误差容限。