5G随机接入时延

关于用户面时延，定义是：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，其中设备和基站接收都不受DRX限制。

对于URLLC，UL的用户面时延目标应为0.5ms，DL的目标应为0.5mm。此外，如果可能的话，时延也应该足够低，以支持使用下一代接入技术作为可以在下一代接入架构中使用的无线传输技术。

对于eMBB，UL的用户面延迟目标应为4ms，DL为4ms。

尽管用户面时延没有考虑随机接入过程，但可以将类似的概念（即不同服务的不同时延要求）应用于随机接入将是有益的。更具体地，针对不同服务和目的执行随机接入的时延要求可能不同。例如，UE在异步状态下执行URLLC传输的时延应该比在相同状态下执行eMBB传输的时延短。对于另一示例，用于紧急原因初始接入的随机接入过程的等待时间应当短于用于移动数据传输原因初始接入随机接入过程等待时间。通过这种方式，可以支持UE执行随机接入过程的不同延迟需求。

假设NR的4步随机接入过程和NR中共存的多个Numerology 。图2是一个可能的例子，说明了NR中共存的Numerology 。

根据用于执行随机接入过程的Numerology ，由于TTI长度不同，随机接入导致的平均时延将不同。下面详细列出了在多个Numerology 系统上执行随机接入过程的三种可能选项。

选项1：随机接入过程仅在特定Numerology 上执行，类似于LTE。

选项2：可以在不同的Numerology 上执行随机接入程序。应在同一Numerology 上执行随机接入程序。

选项3：可以在不同的Numerology 上执行随机接入程序。并且可以跨不同的Numerology 系统执行随机接入过程。

关于选项1，虽然在系统设计方面很简单，但这种设计在支持NR中的各种服务方面缺乏灵活性。另一方面，选项2和选项3都可以通过使用不同的传输Numerology 实现不同的随机接入延迟。与选项2和选项3相比，选项2将需要额外的个人PRACH资源来执行随机接入程序。因此，将引入用于处理不同PRACH资源的额外设计。对于选项3，尽管对于不同的Numerology 系统需要较少的PRACH接入资源，但是在不同的Numerology 上执行随机接入过程的不同步骤将增加随机接入过程设计的复杂性。此外，根据最新的协议，NR1中Msg1传输的不同Numerology 符号上可能存在不同的资源。Msg1传输Numerology 符号与Msg3传输Numerology 符号不同。

另外，在未来的卫星系统中采用3GPP定义的无线接入技术将促进其在下一代系统中的集成，特别是支持最近采用的用例“卫星扩展到地面”。

为了准备作为第二阶段一部分的卫星无线接入网络的研究，建议考虑卫星的特定方面，因为其高度和轨道力学。

卫星和地面架构之间存在一些重要的差异，这将对物理层设计产生影响。一般来说，卫星根据提供的服务、轨道、点波束等进行分类。

图3描述了通过卫星的新无线接入技术的架构，称为NextGen卫星网络，其中NextGen UE通过卫星连接到网络。接入链路将UE连接到卫星；卫星使用馈线链路连接到网关。网关可以通过有线或无线链路连接到NextGen RAN。

对于下行链路，来自RAN的无线信号通过网关发送到卫星，在那里信号被下变频并发送给UE接收。在上行链路上，类似的路径被穿越，但方向相反。

UE和RAN之间的NR无线接口协议设计应该是灵活的，并考虑到卫星上100毫秒-600毫秒（取决于卫星轨道）的较大往返时延、小区大小等的影响。，。

因此，可以优化NR无线接口协议，以最大化卫星性能：

接入协议优化

• 灵活（激活或停用）ARQ/HARQ设计，以考虑反馈的较大时延

• 灵活（开放和封闭）的电源或调制/编码控制回路，以考虑反馈的较大时延

• RACH程序能够应对长时间和可变的时延

• UL接入授权的分发延迟增加

流量和协议优化：

• 包括卫星的5G网络中QoS等级的定义和调度

• 流量卸载，例如卫星上的延迟容忍用户数据和地面网络上的控制面

• 性能增强代理（PEP：Performance Enhancement Proxy ），适用于TCP over satellite等协议，因为延迟更高

• 针对ACK/NACK调整5G协议中的超时（既适用于通过卫星的远程小区回程，也适用于直接到UE的接入）

• Payload压缩（仅适用于可压缩数据流，而非视频、音频、https、ssh等）

重新选择/切换：

• RRC：用于将卫星网络切换到地面网络或从地面网络切换的SIB设计，既适用于单个用户，也适用于一组用户

• RRC：为更大的卫星小区大小优化跟踪区域更新