5G数据传输为什么只要1毫秒

5G是怎么实现1毫秒延时的

1毫秒的疑惑

虽然在通讯大厂,但是并不在通讯方面的核心部门工作,所以对5G技术并没有系统的了解。不过平时看到各种关于5G的优势的宣传,都在说1毫秒超低延迟,能够满足人工智能、AR交互、远程操作、远程手术等方面的要求,我有一个疑惑是光速1毫秒也只能跑300公里,数据传输加上额外的调制损耗、协议多次握手,怎么可能在成千、上万公里的举例上实现1毫秒延迟?这里面肯定有什么新闻没有说的内容。

基于资料的简化版解释

上半年看了一本书叫《5G+:5G如何改变社会》,关于低延迟的内容也只是简单带过并不能解惑,所以自己查了一下资料。5G 的网络延迟时间 1 毫秒是怎么做到的? 这个帖子我觉得讲得比较好。1毫秒延迟并不是两个终端之间的端到端的延迟,而只是一个终端到它最近的基站之间的延迟,专业术语定义是“用户面时延”。在4G时代这个时延是20毫秒,经过全世界各通讯公司的不断努力,最终压缩到了2.7毫秒,而这也就是4G时代的极限了。
4G网络用户面时延
5G时代,很多手段其实也是4G时代的手段的延续,但是因为5G先天设计上的基因优势,最终实现了1毫秒的目标。主要做的事情如下:

  1. 网络资源预调度。4G时代终端要用网络资源时需要先申请、调度分配,然后才能使用。在这一块做了预分配,减少了申请、调度的过程,随时可用。但是最开始的协议情况下需要发送空数据,造成终端耗电等问题,经过协议优化允许留空。但是还是有浪费网络资源的问题。在5G时代对多个终端预调度的网络可以整合来减少浪费。
  2. 改善传输间隔时间。其实所有的电子设备基本都是在周期性运作的,例如CPU我们看到说3.5GHz,就是说1秒钟能运行3.5G次。在4G时代一次调度的间隔是1毫秒,而在5G时代则降到了1/14毫秒。而这个传输间隔时间,随着使用的频率越高,间隔时间还会更短。
    Numerology
    PhysicalLayer Aspects
  3. 减少处理时间。这个我从图上看明白了意思,但是不知道为什么有效,我猜想可能是5G采用的频段频率更高,利用了这个特性。这里还是把帖子中的图贴出来吧。
    4G LTE和5G URLLC包结构对比
  4. 优先级调度。如果有某个终端发起了需要低延时的任务,那么将提高这个任务的优先级,并把其他普通优先级的任务(包括其他终端的)清空,优先传输高优先级的任务。
    the next generation wireless access technology

未来属于5G+边缘计算

所以,5G的低延迟并不是各类新闻中让我们以为的相隔千万里而近在咫尺,不过在某些场景下其实已经非常足够了(云游戏、AR交互),但是在某些延迟要求更高的场景下(自动驾驶类的人工智能、远程手术)却并不是只靠5G就行的。理性的看待5G的能力,不过渡神话,充分认识5G在不同场景下的能力边界,再辅助上其他手段(不同类型远程手术的操作精度能接受的延迟决定可以间隔多远的距离,自动驾驶类的人工智能要做终端到总中心不同算力的分级智能规划)。我想,未来十年,5G+云原生+越来越广泛且算力越来越强的边缘计算会是最强大、最合理的架构。

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