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带你读《6G需求与愿景》第三章6G 设计思路与愿景3.2 6G 业务愿景 (四)

简介: 带你读《6G需求与愿景》第三章6G 设计思路与愿景3.2 6G 业务愿景

3.2.4  极高可靠性与极低时延类业务

 

工业精准制造、智能电网控制、智能交通等特殊垂直行业业务由于业务自身的“高精准”要求,对通信网的可靠性、时延和抖动有相对更高的要求,这类业务称为“极高可靠性与极低时延类业务”。

典型业务如“精密仪器自动化制造”,对核心器件的协同控制不光要求超低时延,还要求高精准,也就是说协同控制信息的传递必须恰恰在指定的时隙中到达,迟一点不行,早一点也不行,这实际上对通信的确定性和智能调度提出了高精准要求。再如“全自动驾驶”业务,为了保障绝对的驾驶安全和人身安全,车辆装备不断升级,车载摄像头逐步从单目发展为双目甚至多目摄像,各类探测装置,如光探测和测距、雷达、GPS、声纳、里程计和惯性测量装置等进行同步测量,同时车辆在行进过程中需实时下载动态高精度地图,在这个业务场景中,除了对带宽同样提出了很高的要求外,更重要的是对传输可靠性和时延的要求。

下面分析极高可靠与极低时延类业务的特点和对网络的需求。

(1)带宽需求

通常该类业务(如工业精准制造、智能电网控制等)主要传递的信息是简洁高效的控制类信息,因此该类业务对带宽的需求相对较低,一般不高于 100Mbit/s。个别业务除外,如全自动驾驶业务,为了更准确地掌握道路及道路周边的实时全景状态,全自动驾驶业务在车辆行进过程中需要实时下载动态高精度地图,这对带宽有较高的要求,需要 1~10Gbit/s 级别的带宽。

(2)时延需求

极低时延要求是该类业务的重要特点,如工厂自动化和机器控制类业务通常要求 10 ms 到亚毫秒以内的时延,以满足关键的闭环控制要求。

(3)确定性需求

工业精准控制、智能电网控制、精密仪器自动化制造等类业务对时间确定性有着明确的要求。例如智能电网控制中的继电保护业务要求时延抖动不超过100μm;

广域远程保护业务要求时延抖动不超过 10μm,同步要求低于 1μm;部分精密仪器自动化制造业务为保证产品质量,甚至要求亚微秒级的抖动。业务的精准要求网络传输信息要“不早也不晚”地到达,对网络的确定性指标能力提出极高的要求。

(4)可靠性和安全性需求

极高可靠性是该类业务的重要特点。为避免任何中断或丢包可能产生的风险,该类业务的服务可用性要求通常为99.999%~99.99999%。

不同的业务对通信性能有不同的具体要求,以智能电网控制中的继电保护业务为例,远程继电保护的通信性能需求见表 3-4[6],其中,EHV为超高压,HV为高压,MV 为中压。

表 3-4远程继电保护的通信性能需求

 

需求指标

模拟比较(差动电流)

命令

远程跳闸系统

方向

双向

双向

单向

报文大小

50~100 bit

少量比特(开/关)

少量比特(开/关)

报文周期性

3~12 次/周期

零星

零星

带宽

9.6~64kbit/s

<10 kbit/s

<10 kbit/s

时延

<3~10 ms

<10 ms

<10 ms

抖动

<100 μs

不要求

不要求

非对称时延

<200 μs

非关键

非关键

时间同步精度

<100 μs

非关键

非关键

误码率

<10−8~10−6

<10−6

<10−6

恢复时间

<50 ms

<50 ms

<50 ms

 

不可用率

10−4 单一系统(HV);

10−7S 双冗余系统(EHV)

<10−3~10−2

10−4

此外,智能电网根据传送电压等级的不同,对通信性能指标的需求也不同。广域远程继电保护业务按照电压等级对通信指标的需求见表 3-5[6]

表 3-5广域远程继电保护业务按照电压等级对通信指标的需求

 

需求指标

A 等级

B 等级

C等级

D 等级

应用场景

EHV

HV

MV

通用

时延

3 ms

10 ms

100 ms

1 000 ms

抖动

10 μs

100 μs

1 ms

10 ms

非对称时延

100 μs

1 ms

10 ms

100 ms

时间同步精度

1 μs

10 μs

100μs

10~100 ms

误码率

<10−7~10−6

<10−5~10−4

10−3

/

恢复时间

0

50 ms

5 s

50 s

不可用率

<10−7~10−6

<10−5~10−4

10−3

/

如表 3-5所示,EHV、HV、MV的远程继电保护对通信的时延、抖动、非对称时延、时间同步精度以及误码率等都有不同的要求。总体而言,从表 3-4和表 3-5中数据可知,该类业务对数据带宽要求不高,但对时延、抖动和可靠性要求很高,抖动要求在 100μs以下,超高压业务甚至要求在10μs 以下,可靠性要求为 99.9999%甚至 99.99999%以上。

对比5G超高可靠和低时延类业务与6G极高可靠性与极低时延类业务对网络的需求指标,见表 3-6。

表 3-65G超高可靠和低时延类业务与6G极高可靠性与极低时延类业务对网络的需求指标

 

需求指标

5G 超高可靠和低时延类业务

6G 极高可靠性与极低时延类业务

峰值速率

1 Gbit/s

10Gbit/s

端到端时延

3 ms

<1 ms

确定性

/

<100μs,特殊情况要求<10μs

同步精度

毫秒级

1~100μs

可靠性

99.99%

>99.9999%

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