5G의 마지막 릴리즈를 장식할 mMTC (massive Machine Type Communication) 시나리오에 대한 논의가 뜨겁다. 2021년에 Release 17 RAN부분이 freezing이 되어야하기 때문이다. mMTC를 지원하기 위해서 논의되는 큰 두가지 주제는 다음과 같다.
1. UE power saving enhancement
2. NR coverage enhancement
기존 TR 38.840에서는 UE power saving에 대한 study가 있다. UE가 동작시에 sleep 상태에 대비해 얼마만큼 에너지를 소모하는지에 대한 내용 및 평가를 위한 실험 환경등이 정의되어있다.
두가지 논의점에 대해 3GPP는 2019년 12월 새로운 study item을 발표했다. RP-193238, Support of reduced capability NR device, 줄여서 NR_REDCAP이다.
mMTC가 적용될 저성능의 단말을 위한 Study를 진행하는 것이다. 본 SI에는 다음과 같은 요구사항이 포함된다.
mMTC Reduced Capability UE 요구사항
Generic requirements
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Low complexity |
Lower device cost and complexity compared to high-end eMBB/URLLC device |
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Device size |
Compact design |
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Deployment scenarios |
FR1/FR2 for FDD/TDD both |
Use case specific requirements
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Use case |
Reliability |
E-E delay |
Bit rate |
Note |
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Industrial wireless sensors |
99.99% |
100 ms |
2 Mbps (UL heavy traffic) |
Stationary UE Battery at least few yesrs |
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Video surveillance |
99-99.9% |
500 ms |
Low: 2-4 Mbps High: 7.5-25 Mbps (UL heavy traffic) |
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Wearables |
- |
- |
DL: 10-50 Mbps UL: 5 Mbps Higher rate supportive |
Battery for multiple days |
RedCap UE 연구의 목표
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Reduced number of UE RX/TX antennas
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UE Bandwidth reduction
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Half-Duplex-FDD
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Relaxed UE processing time
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Relaxed UE processing capability
mMTC 지원 단말의 use case를 보면 delay (latency) tolerant 하다는 것을 알 수 있다. URLLC와는 전혀 다른 시나리오이다. 따라서, URLLC latency에 주요한 영향을 주는 PDCCH monitoring (alignment delay)에 관하여 재논의가 되었다.
Delay tolerant network (DTN)
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Reduced PDCCH monitoring by smaller numbers of blind decodes and CCE limits (R1)
표준화 현황
2020년 상반기에 정해진 평가방식 그리고 삼성을 포함한 몇가지 표준화미팅노트를 참고하여 현재 진행중인 (20201107) 논의사항을 확인하면 다음과 같다.
1. 기존 사용중이던 TR 38.840의 power consumption 평가 항목은 RedCap UE의 환경과 맞지 않아서 수정함
기존은 4개의 RX를 가정하여 power profile을 작성했다.
기존에 PDCCH monitoring에 드는 파워는 sleep mode 기준 100 이었으며, PDCCH monitoring 중간 Micro sleep은 45의 파워를 소모했다.
또한, 기존에 4 RX에서 2 Rx로 안테나를 줄였을 때 0.7을 곱해 power를 계산했으며, 이것은 2 Rx에서 1 Rx power scaling에도 동일하게 적용한다고 한다.
- Note that 2RX is assumed
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Power State |
Ratio relative to idle state |
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Deep Sleep (PDS) |
0.8 |
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Light Sleep (PLS) |
18 |
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Micro sleep (PMS) |
31 |
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PDCCH-only (PPDCCH) |
50 for same-slot scheduling, 40 for cross-slot scheduling |
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PDCCH + PDSCH (PPDCCH+PDSCH) |
120 |
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PDSCH-only (PPDSCH) |
112 |
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SSB/CSI-RS proc. (PSSB) |
50 |
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Intra-frequency RRM measurement (Pintra) |
[60] synchronous case, N=8, measurement only [80] combined measurement and search |
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Inter-frequency RRM measurement (Pinter) |
[60] neighbor cell search power per freq. layer [80] measurement only per freq. layer Micro sleep power assumed for switch in/out a freq. layer |
Working assumption:
Adopting the following rule for power determination
- Rule 1: ‘Micro sleep’ power of 1 Rx is [0.8]x2 Rx ‘Micro sleep’ power
- Rule 2: For both 1 Rx and 2 Rx configuration,
- P(α) = max (Micro-sleep, α ∙ Pt + (1 – α) ∙ 0.7Pt))
- Pt is the PDCCH-only power for same slot and cross-slot scheduling cases.
2. Maximum number of PDCCH monitoring candidate
UE가 PDSCH 수신 전 PDCCH을 받아야하고, 이 과정은 모니터링으로 선행된다. 이 과정에서 gNB는 한정된 PDCCH monitoring 수를 가지고 UE를 스케쥴링한다.
Monitoring수가 많아지면, UE에서 소모되는 에너지가 커지므로 이에 대한 적절한 수정값을 위해 논의가 계속되고 있다. 주로, PDCCH 수를 줄였을 때 blocking 되는 UE 수 (스케쥴링이 방해받는), 에너지 소모량, 지연시간 증가량 그리고 PDCCH BLER등을 평가한다.
UE가 맞는 PDCCH를 적절히 수신하지 못하면 (BLER) 적어진 PDCCH 후보 수로 인하여 문제가 생기기 때문이다.
또한 gNB가 PDCCH를 스케쥴링할 때, 기본적으로 Group-based DCI (Common Search space)로 할당하고 남은 것을 USS (User specific Search space)로 할당한다면, 사용할 수 있는 candidate의 수가 더욱 제한될 것이다. 즉, UE 스케쥴링에 제한이 된다.
이는 아마 DL BWP에 1-2개 정도의 UE를 스케쥴링하는 수준이 될것이다.
큰 문제가 될 수도 있지만, 사실 mMTC의 use case가 delay tolerant, low datarate인 점을 고려하면 문제가 되지 않을 수도 있다.
3. GC-DCI의 활용
위에서 언급한 대로, CSS에 스케쥴링 정보를 넣어 UE에게 전달한다면 적은 수의 PDCCH로도 UE를 스케쥴링하는데 충분할 수 있다. 이러한 방법은 1 PDCCH - 1 PDSCH/PUSCH로 매핑되는 기존 DCI format 1_x, 0_x 방식에 비해 오버헤드를 줄일 수 있다는 장점도 있다.
mMTC의 use case가 stationary한 UE를 목표로 한다는 점에서 더욱 안정적인 동작을 지원할 수 있을 것이다.
