URLLC（超高信頼低遅延通信）は、5G（NR）向けに3GPPによって定義されており、サービスの遅延と可用性に関する非常に厳しい要件を満たすことを目的としています。URLLCをサポートする5G（NR）モバイルネットワークは、低遅延を提供し、パケット損失と順序外配信を最小限に抑える必要があります。 I. URLLCの定義:
ITU-Rは、5G（NR）システムにおいて、片方向のユーザープレーン遅延を1ミリ秒と規定しています。これは、URLLCの頭字語を分解し、その要件を分析することでさらに定義できます:•
超高信頼性要件:プロセス監視の99.99%から産業用ロボットの99.999999%まで。これは、送信パケット損失とパケットの再順序付けをカバーしており、どちらも可能な限り低くする必要があります。• エンドツーエンドの低遅延通信要件:
アプリケーション層の遅延は0.5〜50ミリ秒未満、5G無線インターフェースの遅延は1ミリ秒未満。II. URLLCのアプリケーション:
さまざまなアプリケーションシナリオが、その超高信頼性低遅延を最大限に活用できます。これには以下が含まれます: 拡張現実/仮想現実および触覚インタラクション技術
は、ユーザーが人工的に作成された現実を体験したり、現実世界の情報を重ね合わせることで追加情報を取得したりすることを可能にします。この技術は、エンターテインメント業界、倉庫管理や現場メンテナンスなどの産業用途に適用されており、高度な手術などの重要な分野への応用が期待されています。自動運転車
が徐々に人間のドライバーに取って代わるにつれて、輸送もURLLCの恩恵を受けるでしょう。車両とインフラストラクチャは、高度なセンサー、人工知能、およびほぼ瞬時の通信技術を利用して、効率と安全性を大幅に向上させます。低遅延の主な利点は、遠隔運転とセンサー共有に反映されます。スマートグリッドは、電力配分を改善し、通信能力を利用してより良い電力バランスを実現し、障害を検出して軽減しています。
モーションコントロールは、工作機械、印刷、包装機械をカバーしています。URLLCは、機械の動きと回転部分を同期して制御し、それによって高い効率を実現することが期待されています。
III. URLLCの標準3GPPは、最初の5GリリースであるR15でURLLCへの第一歩を踏み出しました。その無線インターフェースは、
1ミリ秒
の遅延と99.999%の信頼性で定義されました。NSA（Non-Standalone）ネットワークアーキテクチャでは、コアネットワークと無線シグナリングはLTEに依存する必要があり、URLLCのエンドツーエンドの遅延要件を満たすことができません。3GPP R16は、SA（Standalone）5Gアーキテクチャを定義しており、独立した5Gコアネットワークを持ち、LTEなしで動作できるため、ネットワークスライシングとモバイルエッジコンピューティング（MEC）という2つの重要な機能を提供します。IV. URLLCの推進要因:エンドツーエンドの遅延は通常、
ネットワークパフォーマンスとサーバーとユーザー機器間の距離に依存しており、どちらもURLLCアプリケーションに対応するように最適化されています。これには以下が含まれます:4.1 無線インターフェース:5Gにおける低遅延最適化は、柔軟なサブキャリア間隔、低遅延に最適化されたスケジューリング、およびアップリンクグラントフリー伝送によって実現されます。差動多重化、堅牢な制御チャネル、およびHARQの強化は、信頼性を向上させるために不可欠です。
新しいサブキャリア間隔を使用すると、サブキャリア間隔を15kHzから240kHzに調整できます。間隔が広いほど、シンボル持続時間が短くなり、スケジューリング間隔が短縮されます。スケジューリングアルゴリズムはマイクロタイムスロットをスケジュールできるため、伝送遅延がさらに短縮されます。伝送リソースの要求による遅延を回避するために、アップリンクグラントフリー伝送を使用できます。差動多重化は、受信機と送信機で複数のアンテナを使用して、独立した空間信号伝搬パスを作成し、単一リンクの障害を防ぎます。信頼性を確保するために、NRは低ビットエラー率の堅牢な制御チャネルを構築することを目指しています。新しいコーディングを導入し、低変調コーディング方式（MCS）を伝送に使用しています。HARQ再送メカニズムは、再送リソースを事前に割り当てることで強化され、それによって遅延を削減し、信頼性を向上させています。
4.2 ネットワークスライシング:
これは5Gの重要な機能であり、さまざまなユーザーのサービスニーズに応じてリソースをオンデマンドで割り当てることができます。リソースは柔軟に分割され、他のユーザーの影響から分離され、エンドツーエンドの論理チャネルが作成されます。ユーザーのスライスの必要なQoSは、無線インターフェースからコアネットワークまでオンデマンドで構成できます。たとえば、同じユーザーに対して、5Gは、厳格な遅延制約のない拡張モバイルブロードバンド（eMBB）サービス用の大容量ビデオストリーミングスライスを作成できます。同時に、ロボット制御用の超高信頼低遅延通信（URLLC）用の低遅延スライスを作成することもできます。ビジネス機能 - この機能は、5GコアネットワークのStandalone（SA）アーキテクチャにのみ適用されます。
4.3 モバイルエッジコンピューティングは、ユーザーアプリケーションをクラウド無線アクセスネットワーク（C-RAN）の「エッジ側」でホストすることにより、遅延を大幅に削減し、信頼性を向上させます。したがって、伝送遅延は主に無線アクセスに依存します。エッジでホストすることにより、コアネットワークを通過する必要がなくなり、データパス内のノード数が削減され、それによって信頼性が向上します。
