4G改變生活，5G改變社會: 5G上行納米級“舞蹈”

4G改變生活，5G改變社會。這句耳熟能詳“5G廣告語”所透露的意味是，5G更像生產(chǎn)工具，它改變的是整個(gè)社會生產(chǎn)模式。

但在5G第一階段，出于快速商用的考量，有些關(guān)鍵問題并未解決，比如超高清視頻回傳、視頻監(jiān)控等需要的高上行帶寬和遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛需要的低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，這些問題留給了R16標(biāo)準(zhǔn)去解決。

1、30秒快讀有沒有過這樣的體驗(yàn)?

2、在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下看次直播，屏幕里主播的演示卻“卡”出天際?明明是5G手機(jī)，可為什么開視頻會議時(shí)卻無法共享我的高清視頻?隨著5G日益普及，人們逐漸習(xí)慣于秒速看大片，可一旦需要實(shí)時(shí)視頻互動，效果卻依然一言難盡。

這并非你的5G網(wǎng)絡(luò)出了問題，而是你和網(wǎng)絡(luò)那邊的主播，跑在兩條并不對稱的5G高速公路“車道”上。廣為人知的5G特性之一“高帶寬”，有一個(gè)潛在定語“下載”，隱藏的臺詞是“上行速率還不夠快”。

當(dāng)然，5G不會讓你失望。在北京時(shí)間7月3日凍結(jié)的5G第一個(gè)演進(jìn)版本標(biāo)準(zhǔn)R16中，出現(xiàn)了一個(gè)新名詞——UL Tx switching(上行發(fā)射機(jī)切換)，作為R16中引入的新特性，它可以將上行峰值速率提升40%到80%，該核心標(biāo)準(zhǔn)由中國電信引領(lǐng)完成。在中國，它還有另一個(gè)更加通俗的名字——“超級上行”。

近日，《IT時(shí)報(bào)》記者獨(dú)家專訪中國電信研究院超級上行3GPP標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)隊(duì)，解讀何為“超級上行”。

01

難兩全的5G NR模式

眾所周知，5G NR(New Radio，新空口)模式包括FDD和TDD。FDD是頻分雙工，上下行在兩條獨(dú)立的頻率信道上傳送，好處是互不干擾、資源對等、覆蓋范圍廣，但缺點(diǎn)是帶寬較窄，700M、800M、900M、1.8G、2.1G等主流頻段屬于FDD。

TDD是時(shí)分雙工，上下行按時(shí)間比率分配。一般分配比率是7:3或8:2，比如當(dāng)用戶上網(wǎng)時(shí)，有點(diǎn)像過獨(dú)木橋，5毫秒中，3.5毫秒用來下載數(shù)據(jù)，1.5毫秒用來上傳。這種模式的好處是帶寬大，2.3GHz、2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz等頻段都屬于TDD，缺點(diǎn)便是上行“吃虧”，而且高頻覆蓋范圍小，離基站較遠(yuǎn)，手機(jī)很可能便連接不到5G網(wǎng)絡(luò)，而掉入4G頻段。

一種方案是在手機(jī)里裝3套發(fā)射機(jī)。比如用兩套TDD發(fā)射機(jī)和一套FDD發(fā)射機(jī)，便可以讓TDD交叉完成上行下行，確保帶寬，同時(shí)用FDD確保上行覆蓋和時(shí)延。但至少在目前，此方案并不可行。

“增加手機(jī)發(fā)射機(jī)會帶來成本、散熱、功耗等問題，簡單來說，就是手機(jī)會變貴、容易發(fā)燙、耗電比較快?！币晃粯I(yè)內(nèi)人士告訴《IT時(shí)報(bào)》記者，在移動通信發(fā)展的幾十年歷程中，手機(jī)里只有一套上行發(fā)射機(jī)，一直到5G時(shí)代，手機(jī)才進(jìn)入兩套發(fā)射機(jī)時(shí)代。

進(jìn)入R15階段后，雖然有2個(gè)上行載波，可每個(gè)載波只能有1套上行發(fā)射機(jī)，比如2.1G低頻單發(fā)+3.5GHz中頻單發(fā)，無法同時(shí)使用上行雙流MIMO技術(shù)，上行峰值速率也無法提速。

所以，必須另辟蹊徑。

02

在手機(jī)發(fā)射機(jī)上“跳舞”

根據(jù)中國電信向3GPP國際標(biāo)準(zhǔn)組織提交的技術(shù)文稿，在剛剛凍結(jié)的R16標(biāo)準(zhǔn)中，超級上行可將上行峰值速率提升40%到80%。粗略估算，理論上行峰值速率可達(dá)380Mbps到500Mbps，與最高測試可達(dá)1.5Gbps的下載速率相比，雖然還不能完全對稱，但已基本滿足現(xiàn)有應(yīng)用對高上行帶寬的需求。

據(jù)記者此前了解，用VR直播一臺晚會時(shí)，300Mbps的上行帶寬可以在遭遇瞬間突發(fā)流量時(shí)仍舊保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。

讓手機(jī)等5G終端用2套發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)3套發(fā)射機(jī)的功能，便是5G R16超級上行的“秘密”。

據(jù)了解，這套名為UL Tx switching(上行發(fā)射機(jī)切換)的標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵詞便是switching(切換)，手機(jī)發(fā)射機(jī)在兩個(gè)載波間不斷動態(tài)切換，相當(dāng)于在TDD旁邊開了一條FDD車道，在TDD的下行時(shí)間，由FDD承擔(dān)上行，而在TDD的上行時(shí)間，便“雙箭齊發(fā)”，實(shí)現(xiàn)3.5GHz上行雙流或者3.5GHz+2.1GHz各一流，確保上行實(shí)時(shí)高速在線。

這更像是一場“看不見的舞蹈”，上網(wǎng)指令發(fā)出后，信號在兩套不同載波發(fā)射機(jī)上“跳舞”，每次跳躍的時(shí)間間隔可能只有幾十納秒。

03

“不見面”的云端標(biāo)準(zhǔn)

受疫情影響，國際標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP取消了今年所有的面對面會議，所有溝通交流乃至剛剛結(jié)束的RAN全會，全部采用電子郵件和線上會議結(jié)合的方式。

R16是3GPP史上第一個(gè)通過非面對面會議審議完成的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對于中國電信超級上行3GPP標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)隊(duì)來說，這更是一次特殊的標(biāo)準(zhǔn)之路。

在2019年6月舉行的MWCS大會(世界移動大會-上海)上，中國電信首次發(fā)布5G超級上行技術(shù)創(chuàng)新方案，此后超級上行3GPP標(biāo)準(zhǔn)的啟動、推進(jìn)工作便進(jìn)入快車道。

2019年8月，中國電信首次向3GPP提交超級上行技術(shù)提案;2019年9月，通過超級上行3GPP立項(xiàng);至今年7月，完成核心標(biāo)準(zhǔn)的制定，正好一年的時(shí)間。

《IT時(shí)報(bào)》記者了解到，一年間3GPP RAN小組會和全會共召開了10次，其中今年5次都是線上會議，由于主要成員遍布亞洲、歐洲和美洲，時(shí)差是一開始要共同克服的難題，“最后選擇了彼此相對都能接受的時(shí)間段，中國的晚上8點(diǎn)到11點(diǎn)，歐洲的中午12點(diǎn)到下午3點(diǎn)，不過在美國圣地亞哥的高通就有點(diǎn)痛苦，這個(gè)時(shí)間段是早上5點(diǎn)到8點(diǎn)?！?

不僅會議前要和海內(nèi)外核心參與公司開展一對一的電話會議;會議期間還需要根據(jù)實(shí)時(shí)變化的情況，持續(xù)不斷地開展溝通，聚合技術(shù)觀點(diǎn)和推進(jìn)思路。

3GPP圈里流行一句話，早起跟美國代表多聊一會兒，晚睡跟歐洲代表多聊一會兒。據(jù)記者了解，僅在最后一次RAN全會上，超級上行在3GPP官方郵件列表中一周內(nèi)便有125封討論郵件。

除了時(shí)差，由于產(chǎn)品能力和技術(shù)路線的不同，網(wǎng)絡(luò)、終端廠家對性能和復(fù)雜度評價(jià)視角的不同，超級上行標(biāo)準(zhǔn)制定過程中也常常有激烈而廣泛的爭論，但最終基于共識(Consensus)與妥協(xié)(Compromise)的3GPP傳統(tǒng)理念，這些問題都得以解決。

隨著3GPP標(biāo)準(zhǔn)的完成，后續(xù)中國電信將繼續(xù)與業(yè)界一道，合力推進(jìn)超級上行的產(chǎn)業(yè)進(jìn)程。在超級上行標(biāo)準(zhǔn)一年的推進(jìn)和制定過程中，中國電信擔(dān)任了該標(biāo)準(zhǔn)工作的報(bào)告人、主持、引導(dǎo)技術(shù)討論并牽頭技術(shù)規(guī)范的撰寫，提交及通過提案數(shù)占相關(guān)總提案數(shù)的60%，這意味著龐大的溝通協(xié)調(diào)工作。