URLLC (ultra-güvenilir düşük gecikmeli iletişim), 5G (NR) için 3GPP tarafından tanımlanmıştır ve hizmetlerin son derece talepkar gecikme ve kullanılabilirlik gereksinimlerini karşılamayı amaçlar. URLLC'yi destekleyen 5G (NR) mobil ağları düşük gecikme sağlamalı ve paket kaybını ve sıralı olmayan teslimatı en aza indirmelidir. I. URLLC Tanımı:
ITU-R, 5G (NR) sistemlerinde 1 milisaniyelik tek yönlü bir kullanıcı düzlemi gecikmesi belirtir. Bu, URLLC kısaltmasını parçalayarak ve gereksinimlerini analiz ederek daha da tanımlanabilir:•
Ultra yüksek güvenilirlik gereksinimleri:Proses izleme için %99,99'dan endüstriyel robotlar için %99,999999'a kadar değişir. Bu, iletim paket kaybını ve paket yeniden sıralamayı kapsar - her ikisinin de mümkün olduğunca düşük olması gerekir.• Uçtan uca düşük gecikmeli iletişim gereksinimleri:
Uygulama katmanı gecikmesi 0,5-50 milisaniyenin altında ve 5G kablosuz arayüz gecikmesi 1 milisaniyenin altında.II. URLLC Uygulamaları:
Çeşitli uygulama senaryoları, ultra güvenilir düşük gecikmesini tam olarak kullanabilir, bunlar şunları içerir: Artırılmış gerçeklik/sanal gerçeklik ve dokunsal etkileşim teknolojileri
kullanıcıların yapay olarak oluşturulmuş gerçeklikleri deneyimlemelerini veya gerçek dünya bilgilerini üst üste bindirerek ek bilgiler elde etmelerini sağlar. Bu teknoloji, eğlence endüstrisinde, depo yönetimi ve saha bakımı gibi endüstriyel uygulamalarda uygulanmaktadır ve gelişmiş cerrahi gibi kritik alanlarda uygulanması beklenmektedir.Olarak
otonom araçlarinsan sürücülerin yerini yavaş yavaş aldıkça, ulaşım da URLLC'den faydalanacaktır. Araçlar ve altyapı, verimliliği ve güvenliği önemli ölçüde artırmak için gelişmiş sensörler, yapay zeka ve anında iletişim teknolojilerini kullanır. Düşük gecikmenin ana avantajları uzaktan sürüş ve sensör paylaşımında yansıtılır.Akıllı şebekeler
daha iyi güç dengesi elde etmek ve arızaları tespit edip azaltmak için iletişim yeteneklerini kullanarak güç dağıtımını iyileştirmektedir.Hareket kontrolü
takım tezgahlarını, baskı ve paketleme makinelerini kapsar. URLLC'nin, makinelerin hareketini ve dönen parçalarını senkronize bir şekilde kontrol etmesi ve böylece yüksek verimlilik sağlaması beklenmektedir.III. URLLC Standartları
3GPP, ilk 5G sürümü olan R15'te URLLC'ye doğru ilk adımı attı; hava arayüzü
1 milisaniyegecikme ve%99,999güvenilirlikle tanımlandı. NSA (Bağımsız Olmayan) ağ mimarisinde, çekirdek ağ ve kablosuz sinyalleşme, URLLC'nin uçtan uca gecikme gereksinimlerini karşılayamayan LTE'ye güvenmek zorundadır. 3GPP R16,SA (Bağımsız)bağımsız bir 5G çekirdek ağına sahip olan ve LTE olmadan çalışabilen ve iki önemli işlev sağlayan 5G mimarisini tanımlar—ağ dilimleme ve mobil uç bilişim(MEC).IV. URLLC'yi Yönlendiren Faktörler:
Uçtan uca gecikme tipik olarakağ performansınavesunucu ile kullanıcı ekipmanı arasındaki mesafeyebağlıdır ve her ikisi de aşağıdakiler dahil olmak üzere URLLC uygulamalarını barındırmak için optimize edilmiştir:4.1 Hava Arayüzü:
5G'de düşük gecikme optimizasyonu, esnek alt taşıyıcı aralığı, düşük gecikme için optimize edilmiş zamanlama ve yukarı bağlantı izinsiz iletim yoluyla elde edilir. Diferansiyel çoğullama, sağlam kontrol kanalları ve HARQ geliştirmeleri güvenilirliği artırmak için çok önemlidir.Yeni alt taşıyıcı aralığı ile, alt taşıyıcı aralığı 15kHz'den 240kHz'e ayarlanabilir. Daha büyük aralık, daha kısa sembol süresi anlamına gelir, böylece zamanlama aralığı kısalır. Zamanlama algoritması, iletim gecikmesini daha da azaltan mikro zaman dilimlerini zamanlayabilir. İletim kaynakları talep etmeden kaynaklanan gecikmeleri önlemek için, yukarı bağlantı izinsiz iletim kullanılabilir.
Diferansiyel çoğullama, tek bağlantı hatalarını önleyerek bağımsız uzamsal sinyal yayılma yolları oluşturmak için alıcı ve vericide birden fazla anten kullanır. Güvenilirliği sağlamak için NR, düşük bit hata oranlarına sahip sağlam kontrol kanalları oluşturmayı hedefler; yeni kodlama tanıtmak ve iletim için düşük modülasyon kodlama şemaları (MCS) kullanmak. HARQ yeniden iletim mekanizması, yeniden iletim kaynaklarını önceden ayırarak gecikmeyi azaltır ve güvenilirliği artırır.
4.2 Ağ Dilimleme:
Bu, 5G'nin temel bir özelliğidir ve kaynakların farklı kullanıcıların hizmet ihtiyaçlarına göre talep üzerine tahsis edilmesini sağlar. Kaynaklar esnek bir şekilde bölünür ve diğer kullanıcıların etkisinden izole edilerek uçtan uca mantıksal kanallar oluşturulur. Kullanıcı dilimleri için gerekli QoS, kablosuz arayüzden çekirdek ağa kadar talep üzerine yapılandırılabilir. Örneğin, aynı kullanıcı için 5G, sıkı gecikme kısıtlamaları olmaksızın gelişmiş mobil geniş bant (eMBB) hizmetleri için yüksek kapasiteli bir video akışı dilimi oluşturabilir; aynı zamanda, robot kontrolü için ultra güvenilir düşük gecikmeli iletişim (URLLC) için düşük gecikmeli bir dilim de oluşturabilir. İşlevsellik - Bu özellik yalnızca 5G çekirdek ağının Bağımsız (SA) mimarisi için geçerlidir.4.3 Mobil Uç Bilişim
kullanıcı uygulamalarını Bulut Radyo Erişim Ağı'nın (C-RAN) "uç tarafında" barındırarak gecikmeyi önemli ölçüde azaltır ve güvenilirliği artırır. Bu nedenle, iletim gecikmesi öncelikle kablosuz erişime bağlıdır. Uçta barındırma, çekirdek ağın geçilmesini önler ve veri yolundaki düğüm sayısını azaltır, böylece güvenilirliği artırır.
