URLLC(ultra-reliable low latency communications -超可靠低延迟通信)是3GPP为5G(NR)定义，旨在满足对延迟和可用性要求极高的服务。支持URLLC的5G(NR)移动网络必须提供低延迟，最大限度减少丢包和乱序到达。一、URLLC定义 ITU-R规定5G(NR)系统中用户面单向延迟为1毫秒，具体可通过分解URLLC缩写并分析其要求来定义它：• 超高可靠性要求:从过程监控的99.99%到工业机器人的99.999999%。涵盖了传输丢包和数据包重排序——两者都需要尽可能低。• 端到端低延迟通信要求:应用层延迟低于0.5~50毫秒，5G无线接口延迟低于1毫秒。二、URLLC应用多种应用场景可充分利用其超可靠低延迟，具体包括：增强现实/虚拟现实和触觉交互技术使用户能够体验人工创建的现实，或通过叠加真实世界信息来获取额外信息。这项技术已应用于娱乐行业，仓库管理和现场维修等工业应用并有望应用于增强手术等关键领域。随着自动驾驶汽车逐渐取代人类驾驶员，交通运输也将受益于URLLC。车辆和基础设施利用先进的传感器、人工智能和近乎瞬时的通信技术，将显著提升效率和安全性。低延迟的主要优势体现在远程驾驶和传感器共享方面。智能电网正在改进电力分配，它利用通信功能来实现更好电力平衡，并检测和缓解故障。运动控制涵盖机床、印刷和包装机械。URLLC有望以同步方式控制机械的运动和旋转部件，从而实现高效率。三、URLLC标准3GPP在首个5G版本，R15中率先迈出了URLLC的第一步；其空中接口被定义为延迟1毫秒，可靠性99.999%。----在NSA(非独立组网架构中因核心网和无线信令必须依赖于LTE，无法满足URLLC的端到端延迟要求。3GPP R16定义了SA(独立组网)的5G架构，它拥有独立的G 核心网，无需LTE即可运行并提供两项重要功能—网络切片和移动边缘计算 (MEC)。四、URLLC推动因素 端到端延迟通常取决于网络性能以及服务器和用户设备间距离,这两项因素都经过优化以适应URLLC应用，其中：4.1 空中接口 5G中通过灵活的子载波间隔、针对低延迟优化的调度以及上行链路免授权传输，实现了低延迟优化。微分集、鲁棒控制信道和HARQ增强功能对提升可靠性至关重要。借助新子载波间隔，子载波间隔可以从15kHz调整到240kHz，更大间隔意味着更短符号持续时间，从而缩短调度间隔。调度算法能够调度微时隙，进一步降低了传输延迟。为避免因请求传输资源而造成的延迟，可以使用上行链路授权费传输。微分集在接收端和发射端使用多个天线，创建独立的空间信号传播路径，从而防止单链路故障。为确保可靠性，NR致力于构建具有低误码率的鲁棒控制信道；引入新型编码并采用低调制编码方案(MCS)进行传输。通过预先分配重传资源，增强HARQ重传机制，从而降低延迟并提高可靠性。4.2 网络切片 这是5G的一项关键功能，它允许根据不同用户的业务需求按需分配资源。资源被灵活地划分并与其他用户的影响隔离，从而创建端到端逻辑通道。用户切片所需QoS可从无线接口到核心网按需配置。例如：对于同一用户5G可以创建一个高容量的视频流切片，用于增强型移动宽带(eMBB)业务，而无需严格的延迟限制；同时，还可以创建一个低延迟的切片，用于机器人控制的超可靠低延迟通信(URLLC) 业务----此功能仅适用于5G核心网的独立组网(SA)架构。4.3 移动边缘计算通过将用户应用程序托管在云无线接入网(C-RAN)的“边缘侧”，显著降低了延迟并提高了可靠性。因此，传输延迟主要取决于无线接入。在边缘进行托管可以避免通过核心网络，同时减少数据路径上的节点数量，从而提高可靠性。