智能业务，例如虚拟助理、虚拟服务员、虚拟教师、虚拟医生、虚拟导游等；另一类是由智能体独立运作的零干预业务，称为无人X业务，可以由单一智能体或多个智能体协作完成，主要是面向关键任务的无人物流、无人仓储、无人制造、无人驾驶、无人农田、无人运维等业务场景。由于智能体对环境感知和理解的时间和周期相比人类有极大缩短，因此后一类交互对URLLC要求更为苛刻。无人驾驶和无人制造是典型的智能体交互范例。无人驾驶通过V2X通信与周边智能体交互。无人制造是指生产设备、机器人、传感器等智能体协作完成的生产流程，有多个环节的协同，如多机器人的协同制造、多无人车/无人机的协同运输、多传感器的协同感知以及多视频终端的协同监视等。智能体将本环节中的关键参数、状态和自身决策等信息通过URLLC空口进行交互或上传至数据平台进行实时处理，形成阶段性决策，直至任务完成。1.3 网络能力需求智能体交互需要超大维度的实时感知与协同决策，虚实空间互动需要物理空间与虚拟空间关键参数保持图1 面向6G通信新场景一致的时空结构，对网络带宽、可靠性、时延、确定性、定时、三维定位都提出了更高的要求。在3GPP R16及之前的版本中，5G URLLC已经具备了0.5 ms空口时延、99.999 9%可靠性和TSN支持能力，百纳秒级网络同步精度以及小于1 m的相对定位精度。在URLLC与eMBB复用条件下，传输带宽可实现100 Mb/s级别。R17则将目标提升到99.999 999%的可靠性以及10 ms时延内0.2 m级别定位精度，支持3 m的垂直定位精度。上述指标中，空口时延和可靠性在一定程度上可以满足新场景的基本需求，但进一步提升性能成为必然趋势，尤其在同步和定位精度上仍需进一步增强，例如无人制造需要10 ms时延内的0.01 m的定位精度，以及10 ns级别的同步精度。另外，还需要综合考虑通信与计算对时延和可靠性带来的影响，多途径突破5G同步和定位性能瓶颈，提升网络确定性承载能力，以满足新场景的应用需求。1.1 虚实空间互动场景虚实空间互动有两类，一类是弱交互，如5G云XR和全息景象，一般与物理世界互动性较弱；另一类是强交互，如数字孪生系统、自动驾驶系统和智能空间与物理世界深度融合，交互性强。后一类对URLLC要求更为苛刻，尤其当需要解决显示（可视化）问题的时候。基于4G V2X的自动驾驶是一个很好的先例。车载传感器（激光雷达、毫米波雷达和摄像头等）采集周边数据，同时通过Uu口或PC5口接收来自其他车辆或路边单元的感知信息，在车载单元经过数据融合计算，基于高清动态地图生成或更新汽车周边虚拟空间，同时根据接收到的协同控制消息确定本车驾驶行为。对于数字孪生车间，现场传感器和控制器等设备由于移动性的需求，可以通过URLLC空口连接到系统平台，上报状态参数以更新虚拟系统的运行状态并接收指令。1.2 智能体交互场景智能体交互有两类，一类是人与智能体交互，衍生出虚拟X业务，是指智能体为人类提供虚拟角色服务的2 URLLC关键技术2.1 时间同步机制时间/时钟同步是实现低时延、高可靠、确定性传输２０２０年第２期41Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.“URLLC 技术与应用”专题
的首要条件。5G NR支持超短帧结构、大规模天线、高精度定位等空口能力，要求基站间满足百纳秒级时钟同步精度。3GPP正在讨论的5G与TSN融合主要是两个系统的时间/时钟同步问题。融合方案中，时间同步具体划分为全网时间域和本地工作时钟域两部分。前者配置全网主时钟，主时钟位置理论上可以位于网络任一个设备中，通过5G网络确定性支持功能向全网传送时间同步信息。后者覆盖所有具有关联任务和分工的本地设备，如机器人、AGV、传感器和控制器等，其中设置1个或多个本地设备作为5G UE接入5G系统，接收时间同步信息。本地工作时钟域之间独立运作。一个5G UE支持同时连接多个本地工作时钟域；同样，一个5G基站也支持同时连接多个本地工作时钟域。两个或多个本地工作时钟域覆盖因设备移动发生重叠时，需要根据任务流程的同步精度要求决定是否需要多个时钟域合并。如果精度要求苛刻，则需要时钟域合并。在智能体交互和大型虚实空间互动场景中，工作时钟域覆盖范围会发生动态交叠变化，可以考虑两种时钟域的合并方式。一种是多个工作时钟域同时参考主时钟实现多域合并；另一种是选择一个工作时钟域中具有UE功能设备，向待合并域发送同步信息实现多域合并。后者适合临时性交互或同步精度要求不高的场景，例如无人物流过程中的无人机或无人车之间的协作。布式资源分配方式。在近距离交互场景中，可以引入太赫兹通信和可见光通信。这两种通信方式具有丰富的频谱资源，可与低频谱形成多连接信道，有效保障低时延。
2.3 可靠性传输方案
R15通过简化DCI流程、多天线单流分集技术、多TRP空间分集技术以及PDCP复制多通道的频率分集技术进行可靠性增强。R16进一步提升PDCP复制逻辑通道数，增加TRP的频分与时隙时分冗余传输分集能力，提出多用户面和多路由通道的双连接传输方案。R17将进一步增强物理层反馈机制，设计上行UCI与数据复用方案，解决与非授权频谱的兼容性问题。
基于多连接的分集技术具有良好的可靠性增强效果。理论上，多连接可以在协议栈的任意一层实现，如物理层、PDCP层或路由层。在物理层，可见光通信与太赫兹通信可以提供额外的连接通道。此外，还可以通过网络切片及多切片传输、非公网络保障端到端的可靠性。进一步，可以与非3GPP网络建立多路由通道。最后，还可以利用毫米波雷达和摄像头等设备的感知能力，辅助无线传输（如增强信道探测质量、约定资源分配方案），提升传输可靠性。
2.4 高精度定位方案
基于全球导航卫星系统或其他接口开放的定位增强系统可以实现无遮挡场景下的水平定位。R14提出了OTDOA（Observed Time Difference of Arrival，观察到达时间差）增强定位方案。该方案引入定位参考节点，结合定位参考信号和小区参考信号获得到达时间差进行定位。在R15中，每个射频单元被分配可识别的参考信号，基于TDOA或到达角进一步提升定位精度。
然而R14和R15目前还无法解决立体垂直定位问题。随着面向6G的超大规模天线、太赫兹通信和可见光通信等无线技术的发展以及智能体感知技术的增强，三维定位问题可以借助强大的通信和计算能力实现。智能体定位将沿着卫星定位+无线定位+自身定位的路线发展。对于无线定位，需要设置具有三维定位功能的接入节点，发送供垂直方向和水平方向AOA测量的定位信号。对于自身定位，考虑雷达定位或惯导定位，还可以基于视觉特征匹配和高精度地图的融合定位以及接收其他
2.2 低时延传输方案5G URLLC用户面时延目标为0.5 ms。为此，R15 NR设置了更短时隙的帧结构、更小的调度资源单元和灵活的调度周期与反馈机制以及可占用eMBB资源的优先机制，以降低传输与处理时延。R16提出了两步接入机制以及控制信息与数据信息传输资源冲突解决方案。R17将进一步讨论非激活态下的两步接入机制。对于智能体交互与虚实空间互动，需要解决多维数据混合传输时延的保障问题。通常这类业务具有明确的任务主题，因而业务流量具有先验行为特征，例如消息大小、发送周期、生命周期和移动轨迹等。接入节点（如基站）可以根据这些特征信息，进行无线资源预留和优化，并通过设置不同业务流的优先权值解决资源冲突问题。智能体采用直连通信方式时，可以采用基于资源池的分
42２０２０年第２期Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.“URLLC 技术与应用”专题定位设备的定位信息。三维定位需要定义一个坐标系和参考点，定位信息包括定位对象外轮廓关键点坐标，通常以一个预设的频率（如10 Hz）发送，并添加一个时间戳。图3给出了一体化技术方案架构的示例。其中，控制节点是逻辑节点，具有全域和本地控制功能。计算节点包括云节点、边缘节点和本地计算节点，为全网信息处理提供算力支撑。接入节点可以兼有同步和定位等多种3 URLLC一体化方案上述URLLC关键技术的讨论，体现了计算通信一体化趋势。计算通信一体化是指信息传递过程融合信息获取与计算的信息处理机制。传统通信网络仅有接入节点、转发节点和控制节点，对应无线接入网、传输网和核心网。本文提出的URLLC一体化方案，核心思想引入定位节点、时间同步节点、计算节点，形成同步网、确定性传输网、多功能无线接入网和核心网的深度融合架构，如图2所示。该架构将核心网的控制功能下沉到各个网络，形成多级多域分布式控制体系，支持端到端URLLC各环节的信息传递与计算等处理，本文称之为通信-计算-控制一体化网络。
功能，根据需要配置感知功能。对于多功能接入节点，感知信号、定位信号可以采用与通信信号相同的载波和波形设计，通过多维信号联合检测方式增强空口URLLC能力。这里，一体化方案既可以多功能协同设计，也可以多功能融合设计。
图3 一体化技术架构示意图基于上述一体化架构，为了保障时延和可靠性，在本地算力不足的情况下，需要将计算任务卸载到边缘计算节点。由于计算节点的计算资源和计算时间，以及无线资源及无线传输时间直接影响任务时延，同时计算节点故障率以及无线传输中断率直接影响可靠性，因此流量与算力联合调度非常重要[5]。首先，智能体将计算任务分解为若干子任务，通过接入节点j发送给计算节点i，计算节点i把计算结果发送图2 高可靠低时延一体化技术方案架构至系统平台（也可以返回智能体）进行子任务结果融合获得最终结果，并返回给UE。假设控制节点具有计算节在一体化网络中，同步网通过同步功能节点传递高精度时间同步消息，其同步能力可作为增值服务对外开放。确定性传输网基于SDN思想，通过集中式+分布式方式控制转发节点，实现信息处理有界一致的性能指标，具备超高精度同步信息和定位信息的传送能力，零拥塞丢失，并可与其他时间敏感网络以及“尽力而为”网络共存。确定性传输需要解决流量均衡、算力均衡以及两者之间的均衡问题。为此，需要研究IP新协议（如多标识可变IP），综合流量调度和算力调度的数据寻址、数据计算与存储技术。无线接入网通过接入节点实现智能体和智能空间/数字孪生系统中各种设备的接入。点计算资源及排队状态、接入节点无线资源及排队状态等先验信息，那么最小化任务完成时间的计算通信资源联合优化问题可描述为：min{max{Pj/Bj+Wj,i+Ti/Ci}+max{Di}}Pj和Bj分别是UE到接入节点j的数据量和其中，无线接入速率，Wj,i是接入节点j到计算节点i的传输Ti和Ci分别是计算节点i收到的计算量和计算时延，速度，Di是结算节点i发送子任务结果到系统平台的时延。最大化可靠性的多链路传输节点选择问题与此类似，计算通信一体化问题最终是各类资源的优化调度问题。随着无线传输技术的发展以及网络算力的规模提２０２０年第２期43Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.“URLLC 技术与应用”专题升，URLLC将成为网络的普适性能力，推动垂直应用的智能化升级。（上接第39页）
4 结束语
4 结束语智能体交互协作和虚实空间融合互动将为垂直行业带来大量新技术和新场景。3GPP不断提升URLLC的技术能力，但由于标准化节奏限制，还没有充分考虑计算通信一体化的技术趋势。本文提出的计算-通信-控制一体化网络架构，对URLLC相关的同步、定位、接入、传输等网络功能进行一体化设计，发现URLLC的关键问题都可以通过通信资源和计算资源的联合调度解决。下一步将在新场景的具体性能指标、URLLC关键问题的分解与建模方面做进一步的工作。URLLC作为5G系统的三大应用场景之一，具有低时延、高可靠的特性，可以广泛存在于多个行业中，为生活的方方面面带来了许多便利。目前中国最新分配给运营商的5G频段包括n41和n78都是TDD频段，TDD的特性使得在这些频段上部署URLLC难以满足1 ms的空口环回时延要求。因此，开展LTE FDD频段NR重耕，在LTE FDD频段通过频谱共享技术引入NR并部署URLLC，将是运营商部署URLLC的一个重要手段。
参考文献：
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[3] 3GPP. 3GPP TS 38.214: Physical layer procedures for
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[5] 3GPP. 3GPP TS 38.212: Multiplexing and channel
coding V15.7.0[S]. 2019.★
作者简介潘成康（orcid.org/0000-0001-7461-2016）：博士毕业于解放军理工大学，现任职于中国移动通信有限公司研究院，主要从事5G应用技术和6G技术趋势研究的相关工作。作者简介
梁健生（orcid.org/0000-0001-6923-4241）：硕士毕业于华南理工大学，现任职于中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院，主要从事物联网、5G技术研究和无线接入新技术研究等工作。
王爱玲：硕士毕业于北京邮电大学，现任职于中国移动通信有限公司研究院，主要从事5G关键技术标准化和6G前沿技术研究的相关工作。陈晓冬：高级工程师，硕士毕业于华南理工大学，现任职于中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院，主要从事移动通信新技术的研究与试验工作。
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