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URLLC

스펙 · 릴리즈

요구사항: TR 38.913 §7.5, TS 22.261 (서비스), TS 22.104 (산업 자동화) · 물리계층 향상: TR 38.824 (Rel-16 연구), TS 38.213/38.214 Rel-16 · TSN 통합: TS 23.501 §5.27–5.28 · 이중화: TS 23.501 §5.33 Rel-15 기본 URLLC → Rel-16 URLLC/IIoT 강화 (서브슬롯 PUCCH, 우선순위, DCI 0_2/1_2, TSN) → Rel-17 IIoT 확장 (전파 지연 보정, 생존 시간) → Rel-18 XR·산업 연동

한눈에 보기

URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication)는 공장 로봇 제어, 원격 수술, 자율 주행 협력처럼 "늦거나 틀리면 안 되는" 통신입니다.

대표 목표(IMT-2020): 32바이트 패킷을 1 ms 안에, 99.999% 확률로 전달

NR은 이를 위해 두 방향으로 손을 썼습니다.

  • 빠르게: 짧은 전송 단위(미니슬롯), 넓은 SCS, 빠른 단말 처리, 기다리지 않는 상향 전송(Configured Grant)
  • 확실하게: 낮은 코딩률 MCS 표, 반복 전송, 여러 경로로 복제(PDCP duplication), 다중 TRP

지연을 줄이는 기법

기법 효과 릴리즈
미니슬롯 (Type B, 2–7 심볼) 슬롯 경계를 기다리지 않음 15
넓은 SCS (30/60 kHz) 심볼·슬롯 짧아짐 15
Configured Grant SR → grant 왕복 생략 15 (Rel-16 다중 CG)
처리 능력 Capability 2 \(N_1\), \(N_2\) 단축 15
서브슬롯 PUCCH 슬롯당 여러 번 HARQ-ACK 16
다중 SPS (최대 8) 짧은 주기 DL 16
선점 DCI 2_1 / UL 취소 DCI 2_4 eMBB 자원 즉시 회수 15 / 16

신뢰성을 높이는 기법

기법 효과 릴리즈
저효율 MCS·CQI 표 (BLER 10⁻⁵ 목표) 매우 낮은 코딩률 15
PDCCH AL 16, DCI 0_2/1_2 (작은 DCI) 제어 채널 신뢰성 15 / 16
PDSCH/PUSCH 반복 (Type A/B) 시간 다이버시티 15 / 16
PDCP 복제 (CA·DC, 최대 4 경로) 경로 다이버시티 15 / 16
Multi-TRP PDSCH/PDCCH 반복 공간 다이버시티 16 / 17
우선순위 (고/저 HARQ-ACK 코드북) 단말 내 충돌 시 URLLC 보호 16
이중화 PDU 세션 (N3/N9 이중 경로) 핵심망 경로 다이버시티 16

지연 예산 예

상향 URLLC, 30 kHz, Configured Grant 2 심볼 주기 가정:

구간 시간
패킷 도착 → 다음 CG 기회 (최대) 약 0.07 ms
PUSCH 전송 (2–4 심볼) 약 0.07–0.14 ms
gNB 디코딩 약 0.1–0.2 ms
재전송 1회 여유 (HARQ 또는 반복) 약 0.3 ms
무선 구간 합계 약 0.5–0.7 ms
전문가 노트 — TSN 통합과 산업용 요구

5GS를 TSN 브리지로. 5G 시스템 전체가 IEEE 802.1Q 브리지 하나로 보이도록, 단말 측 DS-TT와 UPF 측 NW-TT 변환기가 TSN 관리(CNC)와 연동합니다. TSC(Time Sensitive Communication) 보조 정보(TSCAI: 주기, 버스트 도착 시간, 생존 시간)를 gNB에 넘겨 CG/SPS를 트래픽 주기에 정렬합니다.

시간 동기. 산업망은 단말까지 ±1 µs 수준의 시각 정확도가 필요합니다. gNB가 RRC ReferenceTimeInfo(10 ns 단위)나 SIB9로 기준 시각을 주고, Rel-17에서 전파 지연 보정(TA 또는 RTT 기반)으로 정확도를 높였습니다.

생존 시간 (survival time, Rel-17). 응용이 연속 패킷 손실을 견딜 수 있는 시간입니다. 첫 손실이 생기면 PDCP 복제를 자동 활성화하는 등 생존 시간 안에 복구하도록 동작합니다.

용량 대가. URLLC는 낮은 코딩률·반복·복제·예약 자원 때문에 스펙트럼 효율이 매우 낮습니다. 같은 셀에서 eMBB와 섞어 운용할 때 선점·우선순위 기법이 셀 전체 용량을 좌우합니다.

사설망 (NPN). 공장 URLLC는 주로 SNPN(독립 사설망) 또는 PNI-NPN(공중망 통합 사설망, 슬라이스·CAG)으로 구축합니다(Rel-16).

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