4. Bố cục luận văn
2.2. Kiểm soát các nhiệm vụ quan trọng
Các trường hợp sử dụng cho eMBB, chẳng hạn như phát trực tuyến video và duyệt web nhanh cũng rất hữu ích, nhưng chúng không phải lúc nào cũng quan trọng. Nếu độ trễ của mạng dẫn đến mất thêm nửa giây để tải xuống video hoặc hiển thị trang web, nó có thể sẽ không làm hỏng trải nghiệm của người tiêu dùng. Nhưng trong việc ngăn ngừa tai nạn giao thông hoặc vận hành robot công nghiệp, nửa giây đó rất quan trọng[5].
* Tự động hóa công nghiệp
Các kỹ sư chịu trách nhiệm về các thông số kỹ thuật 5G đã vượt ra ngoài các trường hợp sử dụng của người tiêu dùng và thiết kế 5G NR để đáp ứng hoặc vượt quá các yêu cầu về kiểm soát quan trọng. Những yêu cầu đó ảnh hưởng đến công việc phát triển trong các lĩnh vực như tự động hóa công nghiệp, đây là một trong những trường hợp sử dụng khó khăn nhất. Chúng cũng ảnh hưởng đến công việc trong các ứng dụng như:
+ Cơ sở hạ tầng thành phố thông minh; + Xe hướng dẫn tự động (AGV); + Robot và máy bay không người lái;
+ Các hệ thống liên quan đến an toàn và tự động trên xe; + Thủ tục y tế từ xa.
Các ứng dụng như vậy sẽ không thành công trong điều kiện độ tin cậy thấp (mất kết nối) hoặc có độ trễ cao.
Tại sao lại nhấn mạnh vào độ trễ thấp? Bởi vì Cách mạng công nghiệp 1.0 (cơ giới hóa), 2.0 (điện khí hóa) và 3.0 (số hóa) dựa vào yếu tố con người để kết nối các quy trình. Cách mạng công nghiệp 4.0 dựa vào 5G để kết nối chúng bằng cách giảm độ trễ xuống còn ~1 mili giây.
* Tăng cường giao tiếp siêu đáng tin cậy, độ trễ thấp (eURLLC)
Để cung cấp độ tin cậy và tính sẵn sàng của mạng 5G cần thiết cho mission-critical control, Rel-16 của 5G NR sắp tới bao gồm khả năng giao tiếp siêu đáng tin cậy, độ trễ thấp được nâng cao. eURLLC được thiết kế để đảm bảo độ tin cậy mất gói tin ở mức thấp nhất là .0001% - độ trễ dưới 1 mili giây. Nó cũng được thiết kế cho đa kết nối để tạo ra các liên kết dự phòng đảm bảo độ tin cậy.
Ví dụ, để đạt được độ trễ cực thấp như vậy, 5G NR cho phép thời lượng khe cắm có thể mở rộng xuống tới 125 micro giây, bằng 1/8 so với 4G LTE, minh hoạ tại Hình 2.2. Một trong những mục tiêu của thời lượng vùng có thể mở rộng này là giảm thời gian chờ truyền dữ liệu, chuẩn bị, truyền dữ liệu, xử lý dữ liệu đã nhận và gửi phản hồi.
Hình 2. 2 - Thời lượng vùng có thể mở rộng trong 5G NR [5]
- Thích ứng với nhu cầu tự động hóa công nghiệp
Để hỗ trợ các ứng dụng quan trọng như tự động hóa công nghiệp, 5G NR bao gồm các cơ chế để truyền các thông điệp có mức độ ưu tiên cao giữa tất cả các dữ liệu và dịch vụ khác đang chạy trên mạng.
Một bước là nâng cấp các mạng Ethernet công nghiệp hiện có như PROFINET và EtherCAT lên 5G không dây. Vì vậy, eURLLC cũng kết hợp mạng nhạy cảm với thời gian - Time-Sensitive Networking (TSN), một tập hợp các tiêu chuẩn IEEE 802.1 cho phép đồng bộ hóa các máy. TSN cung cấp phân phối gói xác định - thời gian truyền đã biết cho các gói thời gian thực - thay vì thời gian truyền có thể thay đổi, nỗ lực cao nhất điển hình của Ethernet. 5G xác định các bộ điều hợp TSN cung cấp các chức năng Ethernet và kết nối hệ thống TSN với các thiết bị.
Một kỹ thuật khác tạo khoảng trống trên kênh truyền và ghép kênh các dịch vụ quan trọng với nó. Nó lắng nghe các tin nhắn ưu tiên cao, đột xuất giữa các dịch vụ thoại và dữ liệu thông thường, đồng thời cho phép truyền các tin nhắn đó bất cứ lúc nào. Ví dụ, trong các hệ thống liên quan đến an toàn, việc tạo khoảng trống sẽ cho phép các lệnh đi qua một cách đáng tin cậy và không bị chậm trễ. Khung 5G NR cho phép lưu lượng truy cập danh nghĩa phục hồi sau khi bị khoảng trống mà không phải chịu thêm độ trễ do quá nhiều lần truyền lại.
- Giao tiếp giữa thiết bị với thiết bị và chia sẻ phổ
Các thiết bị quan trọng cần giao tiếp thiết bị với thiết bị - Device to Device (D2D) và trao đổi thông tin thời gian thực trực tiếp khi chúng tạm thời nằm ngoài vùng phủ sóng của mạng. Loại liên kết trực tiếp đó trong khuôn khổ đa kết nối được minh họa trong Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X) như một phần của LTE Advanced Pro, được chuyển sang 5G.
Ngoài ra, các kỹ thuật chia sẻ phổ tần mới trong 5G NR cho phép dễ dự đoán chất lượng dịch vụ hơn và hoạt động đồng bộ giữa các nút 5G. Chúng kích hoạt Đa điểm phối hợp - Coordinated Multi-Point (CoMP) cho URLLC - cái sẽ được yêu cầu cho các ứng dụng IoT công nghiệp như tự động hóa nhà máy.