5G NR 技術(shù)翻譯計(jì)劃

聲明：本系列翻譯文章，僅作學(xué)習(xí)交流使用，著作權(quán)歸原作者Sassan Ahmadi及Elsevier出版社所有，原創(chuàng)翻譯歸筆者及公眾號(hào)《科學(xué)文化人》所有。

原文請(qǐng)參考《5G NRArchitecture， Technology，Implementation，and Operation of?3GPP New Radio Standards》

今天推出原文的《Introduction and Background》部分的第三節(jié)：Key Performance Indicators， Architectural， System， and Service Requirements。

由于這部分內(nèi)容太多，編輯時(shí)做了刪減，保留主要部分。

關(guān)鍵性能指標(biāo)、架構(gòu)、系統(tǒng)和服務(wù)需求

不同與前幾代試圖提供通用用途的3GPP系統(tǒng)框架，5G系統(tǒng)預(yù)計(jì)將為各種不同的服務(wù)、流量模式和最終用戶統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

幾份產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)5G白皮書(shū)，特別是來(lái)自下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟的白皮書(shū)描述了一種多用途5G系統(tǒng)，能夠同時(shí)支持各種需求的組合，如可靠性、延遲、吞吐量、定位和可用性，以支持不同的用例和部署場(chǎng)景。通過(guò)引進(jìn)接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的新技術(shù)，通過(guò)可配置、靈活和可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)資源分配，這些革命性的系統(tǒng)將可以實(shí)現(xiàn)。除了增加靈活性和優(yōu)化，5G系統(tǒng)需要支持嚴(yán)格的延遲、可靠性、吞吐量等關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）。無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)有助于滿足這些KPI，以及核心網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)，如網(wǎng)絡(luò)切片、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)緩存和更接近終端節(jié)點(diǎn)的托管服務(wù)。靈活的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)是5G系統(tǒng)的基石，支持這種靈活性的新功能包括NFV、網(wǎng)絡(luò)切片、SDN、網(wǎng)絡(luò)可伸縮性和無(wú)縫移動(dòng)性。其他網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)需求解決了不可缺少的控制和數(shù)據(jù)平面資源分配效率，以及通過(guò)在終端用戶和應(yīng)用服務(wù)器之間采用最佳路由策略來(lái)優(yōu)化服務(wù)交付的網(wǎng)絡(luò)配置。加強(qiáng)收費(fèi)和安全機(jī)制對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的新型終端進(jìn)行管理。

移動(dòng)寬帶接入機(jī)制的增強(qiáng)旨在滿足一系列新的KPI，這些KPI涉及高數(shù)據(jù)率、高用戶密度、高用戶移動(dòng)性、高度可變的數(shù)據(jù)率、靈活的部署選項(xiàng)以及改善的覆蓋范圍。高數(shù)據(jù)率是由流媒體服務(wù)（如視頻、音樂(lè)和用戶生成內(nèi)容）、交互式服務(wù)（如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）和一些物聯(lián)網(wǎng)用例等數(shù)據(jù)使用的增加所驅(qū)動(dòng)的。這些服務(wù)的可用性對(duì)用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率和延遲有嚴(yán)格的要求，以滿足某些QoS要求。此外，增加對(duì)體育場(chǎng)館、城市地區(qū)和交通樞紐等人口密集地區(qū)的覆蓋已成為行人和車(chē)輛使用者的基本需求。與流量和連接密度相關(guān)的新KPI使每區(qū)域的高用戶流量（流量密度）和高連接數(shù)量的數(shù)據(jù)傳輸（UE密度或連接密度）成為可能。許多終端被期望支持各種服務(wù)，這些服務(wù)可以交換非常大（如流視頻）或非常?。ㄈ鐐鞲衅鲾?shù)據(jù)突發(fā)）的數(shù)據(jù)量。5G系統(tǒng)需要以資源高效的方式管理這種服務(wù)可變性。所有這些案例都引入了新的部署要求，包括室內(nèi)和室外、局域互聯(lián)、高用戶密度、廣域互聯(lián)以及在高速場(chǎng)景下移動(dòng)的終端。

5G KPI的另一個(gè)方面包括對(duì)延遲和可靠性的各種組合的要求，以及更高的定位精度。這些KPI由商業(yè)和公共安全服務(wù)的支持驅(qū)動(dòng)。在商業(yè)方面，工業(yè)控制、工業(yè)自動(dòng)化、飛行器控制和增強(qiáng)／虛擬現(xiàn)實(shí)都是此類(lèi)服務(wù)的例子。諸如飛行器控制等服務(wù)將需要更精確的定位信息，包括高度、速度和方向，以及平面坐標(biāo)。除了對(duì)增強(qiáng)KPI的要求之外，對(duì)大規(guī)模連接的支持還帶來(lái)了許多新的要求。物聯(lián)網(wǎng)范例的擴(kuò)展需要在所有系統(tǒng)組件（如終端、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)）中顯著提高資源效率。5G系統(tǒng)還將提高其能力，以滿足新興V2X應(yīng)用所需的KPI。對(duì)于這些高級(jí)應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)速率、可靠性、延遲、通信范圍和速度等要求變得更加嚴(yán)格。這些應(yīng)用有特定的技術(shù)要求，需要通過(guò)復(fù)雜的5G無(wú)線電接口設(shè)計(jì)和使用適當(dāng)?shù)念l帶來(lái)解決，以確保始終滿足其要求。

性能指標(biāo)定義

為了量化某些技術(shù)解決方案將如何影響最終用戶體驗(yàn)，或者在期望的用例中5G系統(tǒng)的性能如何，需要具體的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。以下部分提供了用于測(cè)量和基準(zhǔn)測(cè)試5G系統(tǒng)性能的性能指標(biāo)的定義。這些指標(biāo)與描述主要5G用例和某些部署場(chǎng)景的KPI相關(guān)。

峰值數(shù)據(jù)速率：以bit／s來(lái)描述，這是物理層在無(wú)錯(cuò)誤條件下可實(shí)現(xiàn)的最大（理論上的）數(shù)據(jù)速率。它表示當(dāng)對(duì)應(yīng)鏈路方向的所有可分配的無(wú)線電資源都被利用時(shí)，分配給單個(gè)用戶終端的接收數(shù)據(jù)位，不包括用于物理層同步、參考信號(hào)、保護(hù)頻帶和保護(hù)時(shí)間的開(kāi)銷(xiāo)資源。峰值數(shù)據(jù)速率是為單個(gè)移動(dòng)站定義的。對(duì)于單個(gè)頻段，它與該頻段的峰值譜效率有關(guān)。

設(shè)W為信道帶寬，SEp為該波段的峰值頻譜效率。然后給出了用戶峰值數(shù)據(jù)率Rp：

峰值頻譜效率和可用帶寬在不同的頻率范圍可能有不同的值。如果跨多個(gè)頻帶聚合帶寬，則將對(duì)這些頻帶上的峰值數(shù)據(jù)速率進(jìn)行累加。

用戶面延遲：?jiǎn)蜗蛴脩裘嫜舆t定義為無(wú)線接入網(wǎng)在將IP包從源端傳輸?shù)侥康亩藭r(shí)引入的延遲。用戶面延遲也稱(chēng)為傳輸延遲，是指源終端IP層上可用的SDU包與目的終端IP層上可用的SDU包之間的傳輸時(shí)間，這取決于鏈路方向。假設(shè)用戶終端處于連接模式且網(wǎng)絡(luò)在無(wú)負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行，則用戶平面包延遲包括上行或下行鏈路方向上相關(guān)協(xié)議和控制信令引入的延遲。這個(gè)需求是為eMBB和URLLC用例中的評(píng)估目的而定義的。

控制面延遲：控制面延遲是終端從空閑狀態(tài)過(guò)渡到連接狀態(tài)的時(shí)間。換句話說(shuō)，在訪問(wèn)鏈路上建立控制平面和數(shù)據(jù)承載所花費(fèi)的時(shí)間不包括下行尋呼延遲和回程信令延遲?？刂破矫鏁r(shí)延包括隨機(jī)接入過(guò)程持續(xù)時(shí)間、上行同步時(shí)間、連接建立和HARQ重傳間隔、數(shù)據(jù)承載建立（包括HARQ重傳）。

移動(dòng)性：移動(dòng)性是指在終端上能夠?qū)崿F(xiàn)或維持某項(xiàng)QoS的最大速度。IMT－2020定義了以下四種移動(dòng)級(jí)別：

靜止：0公里／小時(shí)

步行：0～10公里／小時(shí)

車(chē)輛：10～120公里／小時(shí)

高速車(chē)輛：120～500公里／小時(shí)

可靠性：可靠性是指在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)，傳輸一定數(shù)量的用戶流量，且成功率高的能力。

能量效率：網(wǎng)絡(luò)能量效率是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的情況下，盡量減少無(wú)線接入（和／或核心）網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作的能量消耗的能力。設(shè)備能量效率（RAN方面）是指網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒂脩粼O(shè)備通信子系統(tǒng)（調(diào)制解調(diào)器）消耗的能量降到最低。網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的能量效率是相關(guān)的，因?yàn)樗鼈兿嗷ビ绊憯?shù)據(jù)在負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中的有效傳輸。當(dāng)設(shè)備與設(shè)備之間沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可以降低設(shè)備的能耗。平均頻譜效率證明了負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行浴?/p>

覆蓋：蜂窩系統(tǒng)中的下行或上行覆蓋是通過(guò)發(fā)射機(jī)的發(fā)射天線和接收機(jī)的接收天線之間的最大耦合損耗來(lái)測(cè)量的。更具體地說(shuō)，最大的耦合損耗之間的上行或下行用戶設(shè)備和基站天線連接器為參考數(shù)據(jù)定義160個(gè)基點(diǎn)，數(shù)據(jù)速率的測(cè)量出／入點(diǎn)MAC層的上行和下行。3GPP NR覆蓋的目標(biāo)是最大耦合損耗為164 dB。

切換中斷時(shí)間：該度量是指用戶終端在穿越蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)或多個(gè)小區(qū)邊界時(shí)，不能與任何基站交換用戶平面數(shù)據(jù)包的最短時(shí)間間隔。切換中斷時(shí)間包括在移動(dòng)站和無(wú)線接入網(wǎng)之間執(zhí)行任何無(wú)線接入網(wǎng)過(guò)程、RRC信令協(xié)議或其他消息交換所需的時(shí)間。這個(gè)基準(zhǔn)只適用于eMBB和URLLC使用場(chǎng)景，在這些場(chǎng)景中需要有效的無(wú)縫切換中斷時(shí)間（零秒）。

測(cè)試環(huán)境

在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通常要在特定的信道傳播條件、單元布局和與所考慮的部署場(chǎng)景相關(guān)的技術(shù)參數(shù)集下驗(yàn)證候選技術(shù)是否滿足服務(wù)和系統(tǒng)需求。因此，測(cè)試環(huán)境是使用預(yù)定義的通道傳播模型、拓?fù)浜拖到y(tǒng)配置的實(shí)際部署場(chǎng)景的近似表示。在候選技術(shù)的評(píng)估中經(jīng)常開(kāi)發(fā)和使用適當(dāng)?shù)男诺滥Ｐ?，以允許在不同的測(cè)試環(huán)境中對(duì)無(wú)線電傳輸?shù)膫鞑l件進(jìn)行真實(shí)的建模。信道模型需要覆蓋5G網(wǎng)絡(luò)部署所需的所有測(cè)試環(huán)境和使用場(chǎng)景。

已經(jīng)定義了幾個(gè)與5G主要用例（即eMBB、mMTC、URLLC）相關(guān)的測(cè)試環(huán)境，將對(duì)候選5G無(wú)線接入技術(shù)進(jìn)行評(píng)估，其中包括以下內(nèi)容：

IMT－2020測(cè)試環(huán)境到使用場(chǎng)景的映射如表1所示。這種映射基于每個(gè)測(cè)試環(huán)境的關(guān)鍵特性與用例的關(guān)鍵特性之間的相似性。在過(guò)去的二十年里，3GPP和ITU－R技術(shù)工作組為確定測(cè)試環(huán)境及其相關(guān)參數(shù)集作出了重大努力，以促進(jìn)無(wú)線接入技術(shù)的特性描述。

表1 測(cè)試環(huán)境和使用場(chǎng)景的映射

所選擇的測(cè)試環(huán)境對(duì)應(yīng)的參數(shù)集如表2所示。選擇表2所示的配置是為了確保在相關(guān)測(cè)試環(huán)境中滿足性能要求，同時(shí)考慮gNB／TRP和／或在該環(huán)境中運(yùn)行的終端的服務(wù)和實(shí)際限制（例如，形狀因素、硬件和安裝）。該表中的DL＋UL帶寬是指頻分雙工（FDD）系統(tǒng)中DL和UL之間的對(duì)稱(chēng)帶寬分配，以及TDD系統(tǒng)中通過(guò)時(shí)域切換用于DL或UL的聚合系統(tǒng)帶寬。

表2 測(cè)試環(huán)境的選定參數(shù)

高層架構(gòu)需求

支持5G中不同UE類(lèi)型、服務(wù)和技術(shù)的愿望一直在推動(dòng)3GPP中的NR標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。5G系統(tǒng)的主要目標(biāo)是支持新的部署場(chǎng)景，并滿足不同市場(chǎng)細(xì)分的需求。如前所述，5G系統(tǒng)某些關(guān)鍵特征比如支持各種無(wú)線接入技術(shù)、可伸縮和可定制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，嚴(yán)格的KPI，靈活性和可編程性，和資源效率（在用戶和控制飛機(jī)）以及無(wú)縫流動(dòng)人口稠密的異構(gòu)環(huán)境中，支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的多媒體服務(wù)和應(yīng)用程序與質(zhì)量提高的經(jīng)驗(yàn)（QoE）。因此，下一代網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)必須解決一些關(guān)鍵的設(shè)計(jì)原則，以滿足上述的要求。

以下是由3GPP系統(tǒng)架構(gòu)工作組在5G標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的早期階段確定的關(guān)鍵架構(gòu)重點(diǎn)領(lǐng)域及其相關(guān)需求列表：

系統(tǒng)性能需求

通過(guò)接入和核心網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的引入，5G發(fā)起的突破性改進(jìn)是可以實(shí)現(xiàn)的，其中包括對(duì)各種服務(wù)和應(yīng)用靈活和可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)資源分配。除了增加靈活性和優(yōu)化之外，5G系統(tǒng)還必須支持延遲、可靠性、吞吐量等嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。空中接口的增強(qiáng)有助于滿足這些KPI，以及核心網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)，如網(wǎng)絡(luò)切片、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)緩存和更接近網(wǎng)絡(luò)邊緣的托管服務(wù)。5G系統(tǒng)進(jìn)一步支持新的和新興的商業(yè)模式。5G KPI的驅(qū)動(dòng)因素包括無(wú)人機(jī)（UAV）遙控、VR／AR和工業(yè)自動(dòng)化等服務(wù)。增加網(wǎng)絡(luò)靈活性將能夠支持獨(dú)立的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商安裝和維護(hù)，同時(shí)由企業(yè)管理。增強(qiáng)的連接模式和改進(jìn)的安全性使人們能夠支持大量物聯(lián)網(wǎng)用例，這些用例預(yù)計(jì)將包括通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的眾多不同類(lèi)別的終端。提供這種級(jí)別靈活性的基本功能包括網(wǎng)絡(luò)切片、網(wǎng)絡(luò)功能公開(kāi)、可伸縮性和多種移動(dòng)性。其他網(wǎng)絡(luò)操作的需求是為了解決必要的控制和用戶層面的資源分配和利用效率，以及通過(guò)最小化終端用戶和應(yīng)用程序服務(wù)器之間的路由來(lái)優(yōu)化服務(wù)交付的網(wǎng)絡(luò)配置。

與前幾代無(wú)線系統(tǒng)不同，5G的主要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，可以針對(duì)不同的用例進(jìn)行專(zhuān)門(mén)配置和優(yōu)化。不斷增長(zhǎng)的用戶期望和多樣化且具有挑戰(zhàn)性的服務(wù)需求，要求對(duì)技術(shù)開(kāi)發(fā)和部署采取一致的方法。在前幾代無(wú)線技術(shù)中，功能主要由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供，設(shè)備主要用于訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

然而，在5G的情況下，人們認(rèn)識(shí)到網(wǎng)絡(luò)提供的功能和設(shè)備提供的功能之間的界限很微妙。網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化、應(yīng)用程序的作用以及日益復(fù)雜的智能設(shè)備的無(wú)處不在只會(huì)加速這一趨勢(shì)。盡管如此，在某些情況下，期望的功能只能在網(wǎng)絡(luò)中提供。eMBB用例需要大量與更高的數(shù)據(jù)率、用戶密度、用戶移動(dòng)性和覆蓋率相關(guān)的新KPI。更高的數(shù)據(jù)率是由流媒體（如視頻、音樂(lè)和用戶生成內(nèi)容）、交互服務(wù)和一些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)使用的增加所驅(qū)動(dòng)的。這些服務(wù)對(duì)用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率和端到端延遲有嚴(yán)格的要求，以保證良好的用戶體驗(yàn)。此外，增加人口密集地區(qū)的覆蓋范圍，如體育場(chǎng)館、城市地區(qū)和交通樞紐，對(duì)于游牧和移動(dòng)用戶來(lái)說(shuō)是必不可少的。關(guān)于流量和連接密度的新KPI將使每區(qū)域傳輸大量用戶流量（流量密度）和傳輸大量連接的數(shù)據(jù)（連接密度）成為可能。大量的終端被期望支持各種各樣的服務(wù)，這些服務(wù)可以交換非常大的（如流媒體視頻）或非常小的（如數(shù)據(jù)突發(fā)）數(shù)據(jù)量。5G系統(tǒng)旨在以一種極其高效的資源和能源方式管理這種變化。所有這些場(chǎng)景都對(duì)室內(nèi)和室外部署、局部區(qū)域連接、高用戶密度、廣域連接和高速移動(dòng)的終端提出了新的要求。5G KPI的另一個(gè)方面包括對(duì)延遲和可靠性的各種組合的要求，以及更高的位置確定精度。對(duì)商業(yè)和公共安全服務(wù)的支持進(jìn)一步推動(dòng)了這些KPI。除了eMBB用例的需求外，對(duì)mMTC的支持還提出了幾個(gè)新的需求。聯(lián)網(wǎng)物的普及帶來(lái)了對(duì)所有系統(tǒng)組件（如終端、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)）資源效率顯著提高的需求。5G系統(tǒng)旨在擴(kuò)展其能力，以滿足新興關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用所需的KPI。對(duì)于這些高級(jí)應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)速率、可靠性、延遲、通信范圍和速度等要求更加嚴(yán)格。圖13顯示了主要5G應(yīng)用的延遲和吞吐量要求（另見(jiàn)表3）。

圖13 部分5G應(yīng)用的性能要求

表3 3GPP和ITU－R 服務(wù)于性能需求

服務(wù)需求

5G系統(tǒng)除了需要支持新引入的服務(wù)外，還需要支持現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這意味著現(xiàn)有的EPS服務(wù)可以通過(guò)新的5G接入技術(shù)訪問(wèn)。以下是5G網(wǎng)絡(luò)的重要業(yè)務(wù)要求：

多媒體廣播／組播服務(wù)：視頻流服務(wù)的擴(kuò)散，對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的軟件交付，成組通信和多播／廣播物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序創(chuàng)建了一個(gè)靈活的需求和無(wú)線資源動(dòng)態(tài)分配的單播和多播服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)之間以及支持一個(gè)獨(dú)立的多播／廣播網(wǎng)絡(luò)的部署。此外，使這樣的服務(wù)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在站點(diǎn)之間的廣泛距離這些無(wú)線電基站將會(huì)提供更有效率和更有效的傳送系統(tǒng)，在廣泛的地理區(qū)域及特定的地理區(qū)域跨越有限數(shù)目的基站，傳送實(shí)時(shí)和流媒體組播／廣播內(nèi)容。靈活的組播／廣播服務(wù)將允許5G系統(tǒng)有效地提供此類(lèi)服務(wù)。

定位／位置服務(wù)：在必要時(shí)，NR系統(tǒng)使先進(jìn)的定位技術(shù)成為可能，如在LTE系統(tǒng)中已指定并使用的RAN輔助（Cell－ID、E－Cell ID、OTDOA和UTDOA）和非RAN輔助（GNSS、藍(lán)牙、WLAN、地面信標(biāo)系統(tǒng)（TBS）、和基于傳感器的定位確定）。此外，NR還考慮了基于D2D的定位技術(shù)的支持。NR定位方案利用高帶寬、海量天線系統(tǒng)、新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能，以及部署大量設(shè)備來(lái)支持室內(nèi)和室外的定位服務(wù)。高精度定位的特點(diǎn)是系統(tǒng)對(duì)定位精度的要求很高。一個(gè)需要更高精度定位能力的用例是在繁忙街道上的避碰，為了減少碰撞風(fēng)險(xiǎn)，每輛車(chē)都必須知道自己的位置、鄰近車(chē)輛的位置以及它們的預(yù)期行駛路徑和運(yùn)動(dòng)。在工廠車(chē)間的另一個(gè)用例中，重要的是要定位移動(dòng)的物體，如機(jī)器或部件，以足夠高的精度進(jìn)行組裝。根據(jù)用例，5G系統(tǒng)需要支持3GPP和非3GPP技術(shù)的使用，以實(shí)現(xiàn)更高的精度室內(nèi)／室外定位。相應(yīng)的定位信息必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間獲取，要可靠，并且是可用的（例如，可以明確地確定位置）。如果定位信息不能在本地處理或使用，5G終端必須能夠在彼此之間共享定位信息，或與基于云的控制器共享定位信息。表4總結(jié)了后一個(gè)用例的定位需求。5G KPI的另一個(gè)方面包括以下需求延遲和可靠性的各種組合，以及更高的定位精度，以支持關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)，如公共安全、緊急通信和公共警報(bào)／緊急警報(bào)系統(tǒng)。這些KPI是由對(duì)商業(yè)和非商業(yè)公共安全服務(wù)的支持驅(qū)動(dòng)的。在商業(yè)方面，工業(yè)控制、工業(yè)自動(dòng)化、無(wú)人機(jī)控制和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是這些服務(wù)的典型。無(wú)人機(jī)控制等服務(wù)將需要更精確的定位信息，包括高度、速度和方向，除了平面坐標(biāo)。

表4 性能要求更高的定位服務(wù)精度

服務(wù)連續(xù)性和可靠性：通信服務(wù)可用性定義為端到端通信服務(wù)按照商定的QoS交付的時(shí)間百分比，除以系統(tǒng)根據(jù)特定領(lǐng)域的規(guī)范預(yù)期交付端到端服務(wù)的時(shí)間。注意，端到端服務(wù)中的端點(diǎn)假定為通信服務(wù)接口。如果該通信服務(wù)不滿足相應(yīng)的QoS要求，則認(rèn)為該通信服務(wù)不可用。如果在指定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到預(yù)期的消息，則認(rèn)為系統(tǒng)不可用，該時(shí)間至少是端到端延遲、抖動(dòng)和生存時(shí)間的總和。可靠性用百分比表示，是在目標(biāo)服務(wù)要求的時(shí)間限制內(nèi)，成功發(fā)送到給定節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)包的數(shù)量除以發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)包的總數(shù)。通信服務(wù)的可用性和可靠性是定義明確的術(shù)語(yǔ)，不僅在3GPP中使用，在垂直行業(yè)中也使用。通信服務(wù)可用性根據(jù)IEC 61907，在垂直應(yīng)用中解決通信服務(wù)的可用性，而可靠性與通信網(wǎng)絡(luò)的可用性有關(guān)（見(jiàn)圖14）。

如圖14所示，可靠性包括兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（通常是終端節(jié)點(diǎn)）之間的通信相關(guān)方面，而通信服務(wù)可用性涉及兩個(gè)通信服務(wù)接口之間的通信相關(guān)方面。換句話說(shuō)，這兩個(gè)概念之間的差距是通信接口。這似乎是一個(gè)小的差異，但這種差異可能導(dǎo)致可靠性和通信服務(wù)可用性具有不同的值。

圖14 通信服務(wù)可用性和可靠性之間的關(guān)系說(shuō)明

優(yōu)先級(jí)、QoS和策略控制：5 G網(wǎng)絡(luò)支持機(jī)制，允許分離特定的優(yōu)先級(jí)通信延遲和可靠性等相關(guān)的QoS特性允許的靈活性和可配置性支持不同優(yōu)先級(jí)服務(wù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，堅(jiān)持他們的網(wǎng)絡(luò)策略和相應(yīng)的國(guó)家／地區(qū)規(guī)定。認(rèn)識(shí)到在危機(jī)期間服務(wù)優(yōu)先級(jí)可能發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)需要支持基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（例如，在災(zāi)難事件和網(wǎng)絡(luò)擁塞期間）做出優(yōu)先級(jí)決策的靈活手段。根據(jù)操作要求和區(qū)域／國(guó)家規(guī)定，任何服務(wù)的優(yōu)先級(jí)對(duì)每個(gè)用戶都可能有所不同。5G系統(tǒng)提供了靈活的手段，多媒體優(yōu)先服務(wù)（例如MPS、緊急情況、醫(yī)療、公共安全）和這些服務(wù)的用戶之間確定優(yōu)先級(jí)并實(shí)施優(yōu)先級(jí)。流量?jī)?yōu)先級(jí)可以通過(guò)調(diào)整資源利用率或搶占低優(yōu)先級(jí)流量來(lái)實(shí)施。網(wǎng)絡(luò)通常能夠?yàn)榉?wù)提供所需的QoS（例如，可靠性、延遲和帶寬），并且能夠在必要時(shí)對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，以滿足服務(wù)需求?，F(xiàn)有的QoS和策略框架通過(guò)流量工程來(lái)管理延遲和提高可靠性。為了支持5G業(yè)務(wù)需求，5G網(wǎng)絡(luò)有必要提供QoS和策略控制，以可靠通信所需的延遲服務(wù)，并根據(jù)需要進(jìn)行資源適配。此外，5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)將在異構(gòu)環(huán)境下運(yùn)行，具有多種接入技術(shù)、多種UE類(lèi)型等，應(yīng)支持統(tǒng)一的QoS和政策框架，可應(yīng)用于多種接入網(wǎng)。與EPS中僅覆蓋RAN和核心網(wǎng)的QoS控制不同，5G網(wǎng)絡(luò)需要端到端QoS（如RAN、回程、核心網(wǎng)、網(wǎng)對(duì)網(wǎng)互聯(lián)）來(lái)實(shí)現(xiàn)5G用戶體驗(yàn)（如超低延時(shí)、超高帶寬）。

V2X服務(wù)：車(chē)輛組隊(duì)，車(chē)輛動(dòng)態(tài)組隊(duì)一起出行。組內(nèi)的所有車(chē)輛定期從領(lǐng)導(dǎo)車(chē)輛接收數(shù)據(jù)，以進(jìn)行排作業(yè)。這一信息使得車(chē)輛之間的距離變得非常小，也就是說(shuō)，當(dāng)換算成時(shí)間時(shí)，車(chē)輛之間的距離可以非常小，僅為幾分之一秒。車(chē)隊(duì)?wèi)?yīng)用程序可以讓參與的車(chē)輛自動(dòng)駕駛。先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)在假定車(chē)輛間距離較長(zhǎng)的情況下，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或全自動(dòng)駕駛。每輛車(chē)和／或道路側(cè)單元（RSU）與鄰近車(chē)輛共享從其本地傳感器獲得的數(shù)據(jù)，從而允許車(chē)輛協(xié)調(diào)其路線和／或演習(xí)。此外，每輛車(chē)都與附近的車(chē)輛共享其駕駛計(jì)劃。這個(gè)功能的優(yōu)點(diǎn)是駕駛更安全，避免碰撞，提高交通效率。擴(kuò)展的傳感器使原始或處理的交換成為可能通過(guò)本地傳感器采集的數(shù)據(jù)或車(chē)輛之間、道路現(xiàn)場(chǎng)單元之間、行人終端之間、V2X應(yīng)用服務(wù)器之間的實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)。車(chē)輛可以增強(qiáng)其對(duì)環(huán)境的感知，超越其自身傳感器所能檢測(cè)到的，并對(duì)當(dāng)?shù)貤l件有一個(gè)更全面的看法。遠(yuǎn)程駕駛允許遠(yuǎn)程司機(jī)或V2X應(yīng)用程序?yàn)槟切┎荒茏约厚{駛的乘客或位于危險(xiǎn)環(huán)境中的遠(yuǎn)程車(chē)輛操作遠(yuǎn)程車(chē)輛。在變化有限且路線可預(yù)測(cè)的情況下，比如公共交通，可以使用基于云計(jì)算的駕駛。

智能交通系統(tǒng)（ITS）包含了廣泛的應(yīng)用，旨在提高旅行安全，減少環(huán)境影響，改善交通管理，并使商業(yè)用戶和公眾的運(yùn)輸利益最大化。多年來(lái)，對(duì)智能汽車(chē)的研究重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻煌▍⑴c者（車(chē)輛、自行車(chē)、行人等）相互交流和／或與基礎(chǔ)設(shè)施交流的協(xié)作系統(tǒng)。在這種情況下，ITS合作計(jì)劃是一種允許車(chē)輛無(wú)線連接的技術(shù)到彼此，到基礎(chǔ)設(shè)施和其他部分的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。除了司機(jī)可以立即看到周?chē)那闆r，以及車(chē)輛傳感器可以檢測(cè)到的情況外，運(yùn)輸系統(tǒng)的所有部分將越來(lái)越多地能夠共享信息，以改善系統(tǒng)中的決策。因此，該技術(shù)可以通過(guò)避免碰撞來(lái)提高道路安全，進(jìn)而可以通過(guò)減少擁堵和改善交通流來(lái)輔助交通網(wǎng)絡(luò)。一旦基本技術(shù)就位作為一個(gè)平臺(tái)，可以開(kāi)發(fā)后續(xù)的應(yīng)用程序。協(xié)同的ITS可以極大地提高關(guān)于車(chē)輛、其位置和駕駛環(huán)境的可用信息的質(zhì)量和可靠性。在未來(lái)，汽車(chē)將知道道路工程的位置和前方交通燈的切換階段，并能夠據(jù)此做出反應(yīng)。這將使旅行更安全、更方便。車(chē)載駕駛員輔助，以及車(chē)輛之間、車(chē)輛與道路之間的雙向通信基礎(chǔ)設(shè)施，可以幫助司機(jī)更好地控制他們的車(chē)輛，因此在安全和交通效率方面有積極的影響。RSU在該技術(shù)中起著重要的作用。車(chē)輛還可以作為傳感器，報(bào)告天氣和道路狀況，包括事故。在這種情況下，汽車(chē)可以作為高質(zhì)量信息服務(wù)的信息源。RSU連接到TCC （traffic control center）進(jìn)行管理和控制。交通燈信息和車(chē)輛控制單元獲得的交通信息可以通過(guò)RSU廣播給車(chē)輛，RSU可以進(jìn)一步為車(chē)輛控制單元收集車(chē)輛探測(cè)數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的可靠分布，RSU與TCC之間需要建立低延遲、大容量的連接。這種類(lèi)型的應(yīng)用是通過(guò)對(duì)RSU和TCC之間的通信業(yè)務(wù)設(shè)置嚴(yán)格的端到端延遲要求而實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橹欣^數(shù)據(jù)需要在TCC中處理，結(jié)果需要轉(zhuǎn)發(fā)到相鄰的RSU。必須指出的是通信服務(wù)的可用性必須非常高，以與現(xiàn)有的有線技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，以證明部署和維護(hù)RSU的成本是合理的。

安全性：物聯(lián)網(wǎng)引入了具有不同特性的新終端，包括沒(méi)有用戶界面的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如嵌入式傳感器）、長(zhǎng)生命周期（物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能多次變更所有權(quán)）和非供應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如消費(fèi)品）。這些應(yīng)用程序需要安全機(jī)制來(lái)動(dòng)態(tài)地建立或刷新憑據(jù)和訂閱。新的接入技術(shù)，包括許可和未許可、3GPP和非3GPP，正在推動(dòng)創(chuàng)建獨(dú)立接入的安全機(jī)制的新努力，這些安全機(jī)制在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)無(wú)縫可用。高水平的5G安全對(duì)于關(guān)鍵任務(wù)通信至關(guān)重要，例如工業(yè)自動(dòng)化、V2X服務(wù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)。向企業(yè)、車(chē)輛和公共安全市場(chǎng)的擴(kuò)張將推動(dòng)加強(qiáng)終端用戶隱私保護(hù)的努力。5G安全正試圖解決所有這些新需求，同時(shí)繼續(xù)提供與3GPP遺留系統(tǒng)一致的連接／會(huì)話安全。

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