4/5G时延分析

在上行链路和下行链路方向上，从无线协议层2/3 SDU入口点通过无线接口向无线协议层2/3 SDU出口点成功递送应用层分组/消息所需的时间，其中UE设备和基站接收都不受DRX限制。

对于URLLC，上行的用户面时延目标应为0.5ms，下行的目标应为0.5mm。此外，如果可能的话，时延也应该足够低，以支持使用NR技术作为可以在NR接入架构中使用的无线传输技术。

对于eMBB，上行的用户面时延目标应为4ms，下行也为4ms。

对于eMBB值，评估需要以有效的方式考虑与数据分组传输相关的所有典型时延（例如，未预分配资源时的适用程序时延、平均HARQ重传时延、网络架构的影响）。

当卫星链路参与与用户设备的通信时，GEO卫星系统的用户面RTT目标可高达600ms，MEO卫星系统的目标可高至180ms，LEO卫星系统则高达50ms。

对于卫星情况，评估需要考虑与GEO卫星系统相关的最大RTT。

对于不频繁的应用层小分组/消息传输，当移动设备从其最“电池效率”状态开始时，将应用层分组/消息从移动设备处的无线协议层2/3 SDU入口点成功地传递到RAN中的无线协议协议层2/3 SDU出口点所需的时间。

对于上面的定义，对于在最大MCL（164dB）下测量的20字节应用程序包（具有对应于105字节物理层的未压缩IP报头），上行链路上的延迟不得超过10秒。

根据URLLC、eMBB和mMTC的上述时延要求，很明显，mMTC是时延容忍业务。因此，NR时延评估和潜在增强应主要关注eMBB和URLLC。

可以分别针对上下行执行NR时延评估。考虑到NR AS网络有两个级别的架构：CU和TRP。CU与TRP之间的时延可以是理想的，也可以是非理想的。如果理想，CU和TRP之间的时延可以视为0ms；如果它不是理想的，它可能高达几十毫秒。在进行NR时延评估时，不考虑CU和TRP之间的延迟。

1） 下行时延评估

在LTE中，基于下图评估下行时延：

LTE 下行时延基于以下公式计算：

DUP[ms]=1.5+1+1.5+n*8(n=0.1)=4.8ms

对于NR，下行时延也可以基于上图和公式进行分析，但一些参数根据物理层中的新NR设计而改变：

• 考虑到自包含的结构，即相同TTI中的数据和相应反馈，可以假设eNB和UE处理时延均为0.1ms（即数据传输的最短TTI）到一个NR时隙。考虑到LTE eNB和UE处理时延为3ms，如果NR使用0.1ms进行评估，则意味着UE和eNB处理延迟应减少（3-0.1）/3=97%。这对于UE和eNB实现来说太过限制。因此，可以使用一个NR时隙进行评估；

• HARQ RTT可以假设为UE处理时间+eNB处理时间+2*TTI＝2*NR时隙+2*TTI；

• TTI长度可以从0.1ms更改为一个时隙。在以下评估中，将使用0.1ms。

NR时隙在物理层帧结构讨论中，两个最可能的值是0.5和1ms，用于下面的分析。

eMBB的下行时延可以满足，但存在无法满足URLLC时延的风险。

2） 上行时延评估

在LTE中，基于下表评估LTE 上行时延：

对于NR，也可以基于上图和公式来分析上行时延，但根据新的物理层NR设计，一些参数会发生变化。

使用与下行分析相同的推理，可以使用一个NR时隙进行评估，一个NR用于HARQ RTT，以及0.1ms TTI。

下面列出了四种可能的方法来优化URLLC的NR用户平面延迟。它们可以联合使用以获得更好的延迟性能。

• 优化用户面协议栈

对于URLLC，为了减少用户面时延，可以考虑对用户面协议栈进行一些优化。比如省略分段、级联和ARQ函数。

• 引入承载复制

为了减少用户平时延并同时确保其可靠性，应引入承载复制，其目的是通过不同路径传输相同的数据包。它可以减少HARQ延迟。

• 使用免授权调度

使用无授权调度可以减少SR请求和UL数据的资源分配之间的用户面时延。随着无授权调度的引入，应该考虑冲突UL传输的竞争检测。

• 使用更短的TTI

使用更短的TTI可以减少数据传输的时延。