本文來自微信公眾號“網(wǎng)優(yōu)雇傭軍”，作者/通信。
無論ToC還是ToB，5G時代的新業(yè)務(wù)都對網(wǎng)絡(luò)上行能力提出了空前需求。為不斷推動5G應(yīng)用繁榮發(fā)展，全面賦能數(shù)智社會轉(zhuǎn)型，推進(jìn)上行技術(shù)創(chuàng)新已是貫穿5G發(fā)展周期的一條鮮明主線。
自5G商用以來，無線產(chǎn)業(yè)基于更大的帶寬資源以及提升上行時隙配比、超級上行等技術(shù)，大大提升了網(wǎng)絡(luò)上行體驗，已推動5G直播、VR游戲、高清監(jiān)控等應(yīng)用繁榮發(fā)展，并推動5G走進(jìn)工業(yè)、醫(yī)療、教育、交通等多個領(lǐng)域，探索出1萬多個行業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新案例。
如今面向5.5G時代，隨著5G應(yīng)用逐漸向行業(yè)核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)滲透，機(jī)器間協(xié)同、機(jī)器視覺AI檢測等應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)上行能力提出了更高的需求，行業(yè)又將如何圍繞上行賽道持續(xù)創(chuàng)新突破？
2022年5月10日，在華為與中國電信聯(lián)合舉辦的“超級時頻折疊”5G-Advanced創(chuàng)新技術(shù)發(fā)布會上，華為無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線副總裁甘斌分享了雙方在5G網(wǎng)絡(luò)上行增強(qiáng)上的合作創(chuàng)新歷程，以及展望了未來5.5G網(wǎng)絡(luò)。
“雙超”創(chuàng)新，
多頻協(xié)同提升上行體驗
無線頻譜是移動網(wǎng)絡(luò)的生命之源，也是彌足珍貴的稀缺資源。但不同的無線頻段具有不同的特性，不同頻率分配模式下的網(wǎng)絡(luò)能力是不相同的。
從帶寬角度看，TDD中頻段具有頻譜連續(xù)且?guī)挻蟮膬?yōu)勢，但由于TDD雙工模式在同一頻段上分時發(fā)送上下行信號，時隙配比決定了上下行資源分配，存在上下行體驗不對稱的問題，無法滿足未來5G應(yīng)用越來越高的上下行大帶寬需求。比如，以常用的4:1配比模式為例，上行帶寬只有下行帶寬的1/4。而FDD低頻段在對稱頻段上全時隙傳輸上下行信號，上下行帶寬對稱，且時延更低，但缺點是頻譜離散且?guī)捫?。以電信?lián)通共建共享為例，盡管雙方總共擁有超100M帶寬的存量FDD低頻資源，但這些頻段各自分布在800MHz、900MHz、1.8GHz、2.1GHz頻段上，且各自帶寬僅為10至20MHz左右。
從覆蓋角度看，5G TDD中頻段比2/3/4G使用的FDD低頻段頻率更高、信號傳播能力更弱、穿透能力更差。盡管5G通過Massive MIMO技術(shù)大幅提升了下行覆蓋能力，但因受限于終端的發(fā)射功率、天線數(shù)量等能力，網(wǎng)絡(luò)上行短板依然存在。這不利于運營商快速、低成本部署一張城區(qū)深度覆蓋、農(nóng)村廣泛覆蓋的大帶寬5G網(wǎng)絡(luò)來加速催生5G ToC和ToB新業(yè)務(wù)。
因此，面對越來越高的5G上行帶寬需求，隨著5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模部署和5G用戶不斷增長，用戶加速向5G網(wǎng)絡(luò)遷移，2/3/4G頻段逐漸釋放出來，充分利用存量頻譜資源，讓TDD和FDD各個頻段之間達(dá)成優(yōu)勢互補(bǔ)，成為了無線產(chǎn)業(yè)持續(xù)提升網(wǎng)絡(luò)上行能力的必然創(chuàng)新方向。“超級上行”和“超級頻率聚變”兩大創(chuàng)新技術(shù)正是在這樣的背景下應(yīng)運而生。
2019年6月，電信與華為共同提出“超級上行”創(chuàng)新解決方案，通過C-band與現(xiàn)有一個FDD 20M載波互補(bǔ)來提升網(wǎng)絡(luò)上行帶寬能力，實現(xiàn)了上行體驗2倍提升。超級上行通過中低頻協(xié)同和時頻聚合創(chuàng)新，不僅以FDD低頻段的無線傳播優(yōu)勢補(bǔ)齊了TDD中頻段的上行覆蓋短板，更關(guān)鍵的是實現(xiàn)了上行數(shù)據(jù)全時隙發(fā)送，大大提升了5G上行帶寬能力。
超級上行推出后得到了芯片、模組、終端廠商等產(chǎn)業(yè)伙伴的廣泛支持，目前海思、聯(lián)發(fā)科、展銳均已推出支持超級上行的芯片產(chǎn)品，市場上支持超級上行的5G手機(jī)、模組、企業(yè)路由器、CPE等終端數(shù)量已達(dá)近7000萬部。自2021年4月中國電信與華為在廈門聯(lián)合發(fā)布超級上行規(guī)模商用第一城以來，已有超過20個城市規(guī)模商用了超級上行。在ToB領(lǐng)域，超級上行已服務(wù)十多個行業(yè)。
電信和華為在5G上行創(chuàng)新的路上依然馬不停蹄。2021年2月，電信與華為聯(lián)合發(fā)布“超級頻率聚變”，將多個離散的頻譜高效形成頻譜云化，通過擴(kuò)大聚合FDD存量頻譜，進(jìn)一步提升上行帶寬，實現(xiàn)了上行體驗3倍提升。
超級頻率聚變技術(shù)可以將更多的FDD離散頻譜以頻譜池化的方式融為一體，虛擬為一個連續(xù)的大帶寬頻段，從而能更好滿足5G業(yè)務(wù)上行大帶寬需求，并通過上下行解耦實現(xiàn)上行資源池靈活調(diào)度，可大幅提升頻譜利用率。
超級時頻折疊，
邁向5.5G千兆上行時代
未來，隨著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速發(fā)展，5G行業(yè)應(yīng)用將從當(dāng)前的行業(yè)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)向核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)規(guī)模滲透，行業(yè)核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)涉及的機(jī)器運動控制、機(jī)器間協(xié)同、機(jī)器視覺AI檢測等應(yīng)用對5G網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬、時延和可靠性將提出更加苛刻的需求。在上行帶寬方面，工業(yè)3D機(jī)器視覺、工業(yè)AR檢測等應(yīng)用需Gbps大上行速率；在時延方面，在所有工業(yè)控制協(xié)議中，約15%要求時延不高于1ms、約35%要求時延不高于4ms、約30%要求時延不高于10ms，比如機(jī)器間協(xié)作、危險及惡劣環(huán)境下的遠(yuǎn)程控制要求時延不大于4ms。毫無疑問，當(dāng)前的5G網(wǎng)絡(luò)能力無法滿足以上苛刻需求，要全面賦能產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，行業(yè)亟需加速關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新突破。
要滿足核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)的上行大帶寬需求，首先當(dāng)然要擴(kuò)大頻譜使用范圍，擴(kuò)寬信息高速公路。對此，5G頻段將從現(xiàn)在的Sub 3GHz、C-band擴(kuò)展到6GHz和毫米波，逐步走向Sub 100GHz全頻段。但問題是，不管是6GHz還是毫米波頻段，未來的新頻段都采用TDD雙工模式。盡管頻譜帶寬越來越大，但仍無法擺脫TDD存在的上下行體驗不平衡、時延較高的問題，那如何更好滿足行業(yè)核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用場景對上行帶寬和時延提出的苛刻需求?
本次大會上的主角“超級時頻折疊”給出了答案，其通過TDD雙載波時域互補(bǔ)，模擬FDD全時隙上下行空口，可在TDD大帶寬下實現(xiàn)如FDD模式的上下行均衡和低時延優(yōu)勢。
以中國電信和中國聯(lián)通以3.5GHz頻段共建共享200M大帶寬5G網(wǎng)絡(luò)為例，通過超級時頻折疊技術(shù)，一個100M載波采用7:3時隙配比，另一個100M載波配置3:7時隙比，兩個載波的上下行時域剛好互補(bǔ)，如同在FDD全雙工模式下上下行均以100MHz對稱大帶寬全時隙發(fā)送。
這很容易讓人聯(lián)想到科幻電影里利用蟲洞實現(xiàn)的“時空折疊”，其如同通過對折將一張紙上兩端的兩點重合，從而能瞬時完成空間轉(zhuǎn)移或時間旅行。而超級時頻折疊也類似如此實現(xiàn)了兩個TDD大帶寬載波之間的時域“重合”，從而大幅降低了TDD時延，將低時延和上行大帶寬能力集于一體。
甘斌介紹，華為與電信已對超級時頻折疊技術(shù)進(jìn)行了聯(lián)合驗證，結(jié)果顯示，使用C-band頻譜折疊互補(bǔ)增加上行帶寬，上行體驗超過了1Gbps。相對于原先的TDD 7:3的單載波，上行速率提升接近5倍。基于全時隙上下行特征，超級時頻折疊技術(shù)還將端到端時延從單載波7:3時隙配比下的10ms降至4ms以下。顯然，這使得5G上行能力可匹配未來行業(yè)核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)的多種業(yè)務(wù)需求，利于加速5G全面、深入賦能千行百業(yè)。
持續(xù)多維度創(chuàng)新，
加速5.5G深化數(shù)智轉(zhuǎn)型
當(dāng)前，移動產(chǎn)業(yè)正從5G邁向5.5G。自2020年華為提出5.5G愿景后，2021年3GPP正式?jīng)Q定將Rel-18及以后的標(biāo)準(zhǔn)命名為5G-Advanced，這意味著無線產(chǎn)業(yè)已迎來5.5G時代。
5G，開啟數(shù)智社會；5.5G，深化數(shù)智轉(zhuǎn)型。為加速推動5.5G深化行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型，甘斌在會上還提出了“1+1+N”5.5G建網(wǎng)理念，即在一張無處不在的5G千兆基礎(chǔ)網(wǎng)之上，構(gòu)建5.5G萬兆體驗層，在毫秒級時延下實現(xiàn)泛在下行萬兆體驗和上行千兆體驗，另外還將通感一體、無源物聯(lián)、工業(yè)大上行、高精定位等多個新能力按需疊加部署，以支撐千億聯(lián)接需求。
要實現(xiàn)這一建網(wǎng)目標(biāo)，需行業(yè)在多個維度上持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。其中，持續(xù)提升上行能力是關(guān)鍵支柱之一。從華為和電信5G上行創(chuàng)新歷程看，從提出“雙超”創(chuàng)新，到超級時頻折疊技術(shù)，雙方圍繞上行賽道不斷突破，正推動5.5G愿景加速實現(xiàn)。
更值得一提的是，除了5G超級上行核心技術(shù)已納入3GPP R16標(biāo)準(zhǔn)并實現(xiàn)規(guī)模商用，超級頻率聚變已在R18成功首批立項，雙方正持續(xù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)方向。相信在標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)下，產(chǎn)業(yè)界將形成更強(qiáng)大的合力，進(jìn)一步加速5.5G愿景走進(jìn)現(xiàn)實。
