5G Ultra-Reliable and Low Latency Communications (URLLC)

Berdasarkan 3GPP spesifikasi 38.912  dalam sub-klausul 38.912 8.2.1.2.1 & 8.2.2.1, saya telah mengumpulkan ikhtisar penjadwalan / Scheduling DL & UL di bawah ini untuk URLLC (Komunikasi Ultra-Reliable dan Latensi yang  Rendah), Dengan atau bisa di sebutpenjadwalan / Scheduling Non-Slot.

Tujuan yang diinginkan dalam Desain URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communications)  adalah Target latensi rendah dalam hal latensi User Plane satu arah di bawah atau sama dengan 0,5 / 1ms.

Image By 3GPP


Pendukung utama untuk mencapai URLLC:

  • Penjadwalan / Scheduling berbasis non-slot (Panjang slot mini 2, 4 atau 7 simbol direkomendasikan oleh spesifikasi 3GPP).
  • Mengurangi waktu pemrosesan di UE - Kode LDPC yang sangat mudah beradaptasi.
  • Transmisi port antena tunggal (Transparan ke UE).
  • DMRS yang dimuat depan, DMRS terletak di simbol pertama dari slot / mini-slot untuk estimasi saluran awal & demodulasi yang koheren.



Penjadwalan / Scheduling DL URLLC

Sesuai spesifikasi di 38.912 ada dua jenis penjadwalan / Scheduling berbasis non slot (Mini-slot) di DL yaitu : 

1. Penjadwalan / Scheduling URLLC DL Pre-emptive:

  • Dalam penjadwalan / Scheduling preemptive, lalu lintas eMBB dijadwalkan pada semua sumber daya radio yang tersedia dengan di TTI, (1 ms).
  • Ketika data URLLC dijadwalkan ke UE yang sesuai, Bagian dari sumber daya eMBB yang sedang berlangsung di slot ditimpa (diawali) untuk menjadwalkan data URLLC.
  • Sumber daya eMBB Preemption / punctured dikomunikasikan ke UE melalui Preemption / punctured Indication (PI) IE yang dibawa di PDCCH DCI di slot yang akan datang.
  • Sumber daya eMBB yang diterima di UE yang ditunjukkan oleh PI akan dibilas (dihapus).
  • Karena NR memiliki Transmisi Ulang HARQ berbasis CBG (Grup Blok Kode), Hanya grup blok kode (CBG) yang memiliki sumber daya eMBB Preempted / punctured yang ditransmisikan ulang dan digabungkan secara lunak untuk mengambil TB eMBB yang sebenarnya.

Image by Naveen Chelikani

Pro: Data eMBB yang sedang berjalan dapat di-preempted (Over Written) untuk transmisi data segera yang membutuhkan latensi sangat rendah, yang berarti paket URLLC dapat dikirim tanpa menunggu transmisi terjadwal yang sedang berlangsung selesai.

Kontra: Mungkin ada penurunan kinerja pada lalu lintas eMMB karena gangguan dalam penjadwalan / Scheduling dan Beberapa HARQ Re-Tx.

Image by Naveen Chelikani


2. Penjadwalan / Scheduling URLCC Non Pre-emptive:

  • Dalam penjadwalan / Scheduling Non-Preemptive URLLC data eMBB yang sedang berlangsung tidak terganggu.
  • Sumber daya ULRCC dialokasikan di TTI mendatang bersama dengan data eMMB yang antri untuk penjadwalan / Scheduling di TTI mendatang.


Pro: Karena data eMBB yang sedang berlangsung tidak terganggu, tidak akan ada penurunan kinerja untuk transmisi yang sedang berlangsung.

Kontra: Mungkin ada penundaan saat gNB menunggu penyelesaian penjadwalan / Scheduling eMMB saat ini dan menunggu untuk menjadwalkan data URLLC di TTI mendatang.


Image by Naveen Chelikani


Penjadwalan / Scheduling UL URLLC

  • Grant Free UL Transmission memungkinkan pengurangan penundaan transmisi UL dan mencapai target Reliabilitas URLLC.

Transmisi Bebas Hibah UL (Ref: 38.321, 38.824 & 38.331)

  • Untuk persyaratan latensi dan keandalan ultra rendah, diperlukan dukungan transmisi UL GF dengan pengulangan K (mis. Transmisi data UL tanpa permintaan penjadwalan / Scheduling).
  • Di bawah ini adalah alur penjadwalan / Scheduling untuk penjadwalan / Scheduling UL dinamis yang menargetkan C-RNTI, Dalam pendekatan ini penundaannya tinggi karena prosedur jabat tangan (yaitu mengirim Permintaan penjadwalan / Scheduling (SR) dan menunggu alokasi hibah UL).


Image by Naveen Chelikani

  • Grant  transmisi UL gratis akan membantu mengatasi masalah penundaan ini dengan menjadwalkan hibah UL sebelumnya yang menargetkan CS-RNTI. (Mirip dengan penjadwalan / Scheduling SPS di LTE).


Ada dua jenis konfigurasi UL GF yang didukung di 3GPP Rel-15.

Grant Free  UL CS Tipe1: Dalam jenis ini Transmisi UL bebas hibah dikonfigurasi dan aktivasi / penonaktifan dilakukan dengan konfigurasi RRC, Tidak ada pensinyalan L1 yang terlibat.

Grant Free UL CS Tipe2: Dalam jenis ini Transmisi UL gratis hibah dikonfigurasi oleh konfigurasi RRC tetapi aktivasi / penonaktifan dilakukan oleh pensinyalan L1.


Grant Free  UL CS Tipe1:

  • Jenis ini mirip dengan penjadwalan / Scheduling semi-persisten LTE (SPS).
  • Jenis ini cocok untuk pola lalu lintas URLLC deterministik.
  • Transmisi data UL dikonfigurasi & diaktifkan / dinonaktifkan oleh konfigurasi RRC tanpa adanya pensinyalan L1 yang terlibat.
  • Keandalan yang lebih tinggi dicapai dengan pengulangan "K" dalam waktu "P".
  •  Di Type1, RRC memberikan hibah UL ke UE melalui parameter lapisan yang lebih tinggi bernama ConfiguredGrantConfig termasuk parameter rrc-ConfiguredUplinkGrant tanpa keterlibatan pensinyalan L1 apa pun.

Di bawah ini adalah konfigurasi untuk Transmisi UL Gratis Hibah Tipe1 (Referensi dari 3GPP TS 38.331 versi 15.4.0 Rilis 15)


Image By Naveen Chelikani

  • Setelah mengkonfigurasi Grant  UL Tipe1 untuk Serving cell oleh RRC, entitas MAC harus melakukan tindakan berikut untuk menjadwalkan grant UL di sana setelah itu untuk CS-RNTI tertentu.
  • Entitas MAC menyimpan rincian grant uplink yang disediakan oleh RRC Layer sebagai grant uplink yang dikonfigurasi untuk Serving cell yang ditunjukkan.
  • Entitas MAC akan menginisialisasi atau menginisialisasi ulang (mirip dengan LTE SPS-Scheduling) pemberian uplink yang dikonfigurasi untuk memulai dalam simbol sesuai dengan timeDomainOffset (SFN / Slot) dan S (Simbol) (berasal dari SLIV), dan terulang kembali dengan periodisitas.
  • Dalam transmisi UL Free Grant Tipe1, MAC atau L1 tidak dapat membuat modifikasi apa pun pada grant untuk perubahan pola lalu lintas apa pun, setiap kali grant perlu diubah, ia harus berasal dari lapisan Atas (Konfigurasi Ulang RRC).


Kelebihan: Penundaan Handshake Tradisional dihapus karena UE tidak perlu mengirim permintaan layanan dan menunggu UL Grants.

Kekurangan: Karena tipe ini tidak memiliki pensinyalan L1 maka terdapat tantangan dalam mengatasi modifikasi cepat penjadwalan / Scheduling SPS (dalam hal sumber daya), artinya setiap kali ada modifikasi yang diperlukan dalam penjadwalan / Scheduling SPS harus dilakukan melalui RRC Reconfiguration, Ini dapat menambahkan beberapa tanda centang ekstra pada latensi.

Aliran di bawah ini adalah tampilan Transmisi GF UL Tipe 1

Image By Naveen Chelikani


Grant Free UL CS Type2 :

  • Jenis ini cocok untuk pola lalu lintas URLLC yang sering berubah.
  • Transmisi data UL dikonfigurasi oleh konfigurasi RRC tetapi aktivasi / deaktivasi dilakukan dengan pensinyalan L1.
  • Keandalan yang lebih tinggi dicapai dengan pengulangan "K" dalam waktu "P".
  •  Di Type2, RRC mengkonfigurasi grant UL ke UE melalui parameter lapisan yang lebih tinggi bernama ConfiguredGrantConfig, Namun aktivasi / deaktivasi grant UL dilakukan dengan pensinyalan L1.


Di bawah informasi Common ConfiguredGrant untuk Type1 & Type2 dikirim oleh RRC


Image By Naveen Chelikani


  • Ketika UE menerima parameter umum di atas yang dikonfigurasi dalam ConfiguredGrantConfig, UE tidak akan segera melakukan transmisi uplink,
  • Transmisi UL akan dimulai hanya setelah UE menerima indikasi pengaktifan di DCI yang diacak oleh CS-RNTI,
  • DCI akan membawa informasi Grant UL yaitu sumber daya domain waktu, sumber daya domain frekuensi, skema modulasi dan pengkodean (IMCS) dan parameter terkait lainnya,
  • Berdasarkan grant yang diberikan di DCI, UE akan melakukan transmisi free Grant tipe 2.


Kelebihan: Pensinyalan L1 dapat mengaktifkan modifikasi cepat Alokasi sumber daya (UL Grant). Ini akan memberikan fleksibilitas untuk transmisi Grant Free UL berdasarkan pola lalu lintas URLLC.

Kekurangan: Pada tipe 2, pensinyalan L1 tambahan diperkenalkan yang dapat sedikit memengaruhi latensi.

Di bawah ini adalah tampilan Transmisi GF UL Tipe 2

Image By Naveen Chelikani





Berikut ini Mekanisme masukan HARQ-ACK untuk URLL:

  • Dalam Rel-15 NR, mekanisme umpan balik HARQ-ACK berbasis Timer diperkenalkan untuk transmisi UL GF, Timer yang ditentukan sebelumnya ini dikonfigurasi melalui Konfigurasi RRC.
  • Dimana UE akan mengasumsikan ACK ketika Timer yang ditentukan sebelumnya kedaluwarsa.
  • Sebelum pengatur waktu berakhir jika grant uplink ditetapkan untuk TB yang sama yang awalnya dikirimkan akan menunjukkan NACK untuk transmisi uplink free Grant menunggu tanggapan dan akan melakukan Re-Tx (Tanda Tangan NACK untuk UE: ID HARQ yang sama dengan NDI (Data baru Indikator) bit tidak diubah).
  • Mekanisme umpan balik HARQ-ACK implisit semacam ini akan membantu mengurangi overhead pensinyalan, Namun karena target keandalan dan latensi yang ketat di Rel16, mekanisme umpan balik HARQ-ACK Eksplisit disepakati.

kunjungi  TDOC: R1-1901562 untuk detail selengkapnya tentang mekanisme umpan balik HARQ-ACK untuk URLLC




Ditulis oleh : Naveen Chelikani