33、5G毫米波物理层延迟的深度测量分析及对端到端延迟的影响

5G毫米波物理层延迟的深度测量分析及对端到端延迟的影响

1. 引言

近年来，5G网络迅速实现商业部署。凭借增强移动宽带服务（eMBB），5G承诺为用户提供比前代蜂窝网络更高的带宽。现有测量研究表明，5G无线电技术总体上比4G LTE具有更高的吞吐量性能。例如，在视距（LoS）条件下，毫米波5G无线电可提供高达数Gbps的下行链路（DL）带宽和高达数百Mbps的上行链路（UL）带宽，但其性能波动较大。

本研究的动机在于，对于需要关键任务通信的新应用而言，5G承诺为应用提供毫秒（ms）甚至亚毫秒级（物理层）的低延迟支持，这一点或许更令人兴奋。这些应用包括但不限于具有边缘辅助协同驾驶/飞行智能的自动驾驶车辆（AVs）和无人机、增强/虚拟现实（AR/VR）以及“元宇宙”等，它们都需要极低的延迟和极高的可靠性来做出关键决策。

此前的5G测量研究存在一定局限性。近期的一些测量研究评估了当前5G部署的延迟性能及其对应用的影响，但这些研究仅从端到端（E2E）的角度分别关注上行链路或下行链路，无法推断5G物理层（包括上行和下行）的延迟，也难以确定阻碍5G实现预期物理层延迟性能的问题以及显著影响物理层延迟的因素。

本研究的目标是对当今商用毫米波5G物理层的延迟进行测量研究。以AT&T和Verizon（VZW）的毫米波5G网络为例，我们试图定量回答以下关键问题：
1. 当今的商用5G网络能否在物理层实现毫秒/亚毫秒（≤1ms）的延迟？如果可以，下行链路和上行链路的最佳物理层延迟是多少？
2. 定量来看，5G无线接入网（RAN）中哪些重要因素会显著影响物理层延迟？
3. 5G RAN架构设计中哪些因素难以控制或缓解，哪些因素是由于当前蜂窝运营商的