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5G超級上行,到底有多行?

2024-10-27科技

提到5G,大家最直觀的感受可能是相較於4G下載速率有明顯的變快,下載速率是下行方向的速率,事實也正是如此,5G速率可以達到4G的10倍左右。

當然, 除了下行速率,我們也應該關註上行速率。

上行速率可以理解為使用者上傳檔時的速度,例如上傳照片到各種網盤,甚至透過微信給朋友傳送一個檔,這種行為的快慢就取決於網路的上行速率。

相對於4G時代, 如果5G的上行速率提升、時延減小、覆蓋範圍擴大到足夠的程度,那麽遠端控制、遠端醫療、智慧安防、智慧工廠、視訊直播等各種各樣的5G套用都得到有利的支撐,蓬勃的發展。

5G超級上行是什麽

華為無線5G超級上行解決方案,透過上下行通道的TDD(分時雙工)與FDD(分頻雙工)協同,高頻低頻互補,時域頻域聚合,實作了5G全時槽上行,有效提高了網路的上行能力。

就好比在商場的雙向扶梯旁加上了高速電梯,在顧客流量高峰期,也能做到顧客上下樓全程暢通無阻。

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制約5G上行的因素都包括哪些呢

上行頻寬與時延的挑戰——

5G NR的雙工模式包括FDD和TDD。中國5G頻段3.5G和2.6G,均采用TDD模式。

5G初期,3.5G上下行時槽配比典型采用7:3或8:2,即整體資源70%的時間用於下行,30%的時間用於上行,因此下行單使用者速率可以達到1.5Gbps,上行只有280Mbps。

而手機收下行數據時,反饋確認應答需要等到上行時槽到來才能發送,因此造成7:3配比下最大時延約4.2ms,平均時延約2.5ms。

隨著5G toB業務發展,下行體驗不變的情況下大幅提升上行體驗並縮短時延,是對網路提出的新需求和挑戰。

上行覆蓋的挑戰——

無線網路覆蓋的短板在上行。基站功率可達200W,基站向手機發送訊號時,下行覆蓋距離不用擔心。但手機的發射功率只有0.2W,手機向基站發射訊號時,上行覆蓋距離有限。

這就好比基站發射訊號像用高音大喇叭喊話可以傳幾公裏,手機發射訊號像靠嘴喊只能傳幾百米,雙方通訊的距離就只能以手機發射訊號的距離為準。

而且頻段越高,覆蓋距離越短,3.5G頻段相比4G主力頻段1.8G/2.1G頻段覆蓋少50%。

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解決辦法

超級上行技術——

針對以上5G NR上行方向傳輸的制約,3GPP在R15版本已經有相關的上行增強技術,主要包括SUL(SupplementaryUplink,補充上行),CA(Carrier Aggregation,載波聚合)和EN-DC (EUTRA-NR DualConnection,4G-5G雙連線)三類。

但是,以上三類上行增強技術都有其優點和不足。

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SUL主要用於小區邊緣,用於提升上行覆蓋,無法對上行近點的容量進行提升。

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CA可以提升下行吞吐率。但受限於終端的發射天線數量導致無法有效提升上行吞吐量。

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EN-DC只適用於NSA網路。

針對R15版本的三類技術,為了進一步提升上行方向的效率(包括速率、吞吐率、覆蓋範圍等),3GPP在R16引入了Uplink Tx Switching功能,在SUL、UL CA和EN-DC三種上行增強技術的基礎上開啟UplinkTx Switching功能,即為超級上行技術。

超級上行技術在3GPP標準中命名為Uplink Tx Switching(上行發射機切換),是5G Release 16中引入的新特性。

超級上行技術透過終端發射機切換,在上行鏈路以分時多工方式使用低頻FDD載波和高頻TDD載波。從而在時頻域充分聚合FDD上行多時槽和TDD上行大頻寬的優勢,最大化利用上行資源。

簡單的講,所謂超級上行,就是將TDD和FDD協同、高頻和低頻互補、時域和頻域聚合,充分發揮3.5G大頻寬能力和FDD頻段低、穿透能力強的特點,既提升了上行頻寬,又提升了上行覆蓋,同時縮短網路時延。

它是無線通訊第一個時頻結合的技術,是面向toB/toC市場的最優速率/時延解決方案,是無線通訊又一個裏程碑式的創新,具有跨時代的意義。

提示: 超級上行不僅需要在網路側進行部署,也需要終端側予以配合,需要支持超級上行的系列化終端。

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5G超級上行的套用

5G超級上行技術主要套用於需要同時保證上行覆蓋和傳輸效率的場景,如即時視訊上傳和高畫質視訊通話。

以下是幾種主要的套用場景:

01.基於EN-DC的超級上行:

· 在EN-DC(非獨立組網)場景中,UE首先透過LTE接入網路,然後透過RRC重配訊息聚合NR載波。

· 當UE處於LTE和NR上行共同覆蓋區域時,NR TDD的上行時槽可以透過超級上行切換至TDD載波並使用UL Mimo,利用NR的大頻寬和高頻譜效率提升上行速率。

02.基於UL CA的超級上行:

· 在PCC完成隨機接入後,網路側透過RRC重配訊息指示UE在SCC發起接入。

· 在MAC層,CA進行數據分流,且限於同種制式下的多個載波聚合。

· 超級上行套用於UL CA時,可以在FDD和TDD載波上透過分時多工提升上行吞吐率,特別是在NR TDD載波上利用大頻寬和UL Mimo技術。

03.基於SUL的超級上行:

· 補充上行鏈路(SUL)是5G Release 15中的一項現有特性,旨在透過利用低頻FDD載波更好的傳播特性來擴充套件高頻寬/TDD下行鏈路(DL)的覆蓋範圍。

· 從UE的角度看,SUL允許每個頻段進行1層或2層UL傳輸。雖然當前生態系主要支持FDD UL的1L,但3GPP在技術上允許TDD的SUL傳輸2TX。

· 利用FDD UL SUL來解決TDD UL覆蓋問題 SUL與NUL載波不能同時上行,但透過超級上行,UE可以在NUL和SUL載波間分時多工,以提升小區近點UE上行速率。

這些套用場景展示了5G超級上行技術如何透過結合FDD和TDD的優勢,有效提升上行傳輸的速率和覆蓋範圍,從而支持更高速的行動資料服務和高畫質視訊流等需求。

進入5G時代, 網路上行能力對營運商至關重要,它除了能幫助營運商加速網路覆蓋,更重要的是,它是營運商打造差異化的網路體驗以及拓展toB市場的關鍵利器。

可以這麽說,如果說5G是一場球賽,超級上行就是這場比賽的絕對主力,是營運商贏得比賽的核心球員。

從這個角度看相信超級上行規模商用的步伐會更快。