我们都知道5G技术能够大幅度提升上网的速度,而且未来想要实现万物联网的智能世界都是需要非常快速率的大数据上传才能够才能够支撑的起来的!比如一些赛事的VR直播,同一场景需要多个几十兆带宽的摄像头,整体的带宽需求非常大。
在聊5G关键性技术之前,先来聊一聊测速,每次测速的时候,都会测试两次,第一次测速是测试的下行速率, 第二次测速是测试的上行速率,什么叫“下行”和”上行“呢?“下行”是基站发射信号给手机,“上行”是手机发射信号给基站。测速的时候可以发现下行速率可以高出天际,上行的速率就没有那么给力,一般上行速率能够达到1GB/s,一般下行速率大概在100-200MB/s。而上行不足的问题在大数据时代显然是不能够支撑海量的数据上传。
覆盖不足的主要原因是5G的电磁波是高频波(2.6GHz, 3.5GHz, 4.9GHz),它可以承载更多的信息,带宽更大,但缺点是它没有4G的电磁波(1.8GHz, 1.9GHz, 2.1GHz)传得远,覆盖得广。而下行覆盖不足的原因不用担心,可以通过升级基站设备,以及可以利用Massive MIMO这样的技术来解决。而上行就比较困难,手机体积小,装不下很多天线,同时发射功率也很低,在信息传输的路线上还要经历重重折损,稍微离得远一点,有可能还没到达基站就已经衰减殆尽了。
主要因为在之前2/3/4G时代,以及现在5G初期,更多的网络资源都被分配给了下行,因为那个时候通信更多是服务个人用户,而个人用户的网速需求主要集中在下行,比如下载app,游戏,逛淘宝,刷剧之类的,总之,下行和上行的资源分配的比例大概是7/3开。就是基站和手机之间的信号通道,70%的时间用于下行,30%的时间用于上行。同时,手机发射上行数据时,最多只有两个通道,而基站发射下行数据时,最多有64个通道。而2020年开始,5G开始规模商用,不仅要服务于个人用户,还要服务于各行各业的数字化转型,行业应用有着海量的数据上传需求,所以这点上行速率远远不够。比如像远程操控无人矿车,机械臂的每一路动作回传都需要100M的带宽,而且还要保证每一步的操作都精准无时延。
去年,中国电信和华为联合发布了一项技术叫做5G超级上行。要了解5G超级上行,先了解一下FDD和TDD,它们是两种通信工作模式:FDD叫做频分双工,它的工作模式是上行和下行分别在两个独立的、对称的频率信道上传送,这就好比是双向车道,两个方向的车辆各行其道,互不干扰;TDD叫做时分双工,它的工作模式是两个信道同时走上行或者下行的数据,只不过通过时间来控制,一部分的时间用于上行,一部分的时间用于下行,这就好比是潮汐车道,需要分时段来控制车辆的通行的方向。
而华为最早提出的解决办法就是把4G的2.1GHz的频段拿来给5G上行做补充,目前这个频段的利用率非常低,可以贡献出来再发挥一下余热,它虽然不如5G频段传输速度快,但是它覆盖的远,这个方案的原理就是:在离基站近的地方使用5G的3.5GHz频段通道,并采用TDD的工作模式传输上下行数据,在离基站远的地方,使用4G的2.1GHz频段采用FDD的模式传输上行数据,如果把3.5GHz频段通道比作是宽敞的高速公路,那2.1GHz就是省道,在离基站近的地方分时段通车,在离基站远的地方,为“上行”数据专门开设了一条单向的省道,省道虽然没有高速公路快,但是不用分时段通车,只运行上行数据,也能让速率得到很大的提升。不过这个方案还不够完美,它仅仅解决了远距离覆盖的问题。
于是华为在这个方案的基础上有研发出了超级上行方案,这个方案更加灵活,就是不管离基站远还是近,都可以使用4G的2.1GHz频段作为补充,离基站近的地方,5G频段覆盖的到,所以30%的时间上行,70%的时间下行,而在这70%的传输下行数据的时间里,就开启4G频段来传输上行数据。简单的讲,就是有高速的时候(30%的时间)走高速,没有高速的时候(70%的时间)走省道,这样“上行”车辆就可以全时段通车啦!
这就是5G超级上行技术啦!它充分发挥了5G大带宽和4G覆盖强的特点,既提升了上行速率,又提高了覆盖,它是无线通信领域首个时分和频分相结合的技术,是5G的又一个里程碑式的创新!在5G成为“新基建”先进生产力的当下,也将为推动产业进步和数字社会的发展提供助力。虽然突破5G上行难题,也许只是科技发展长河中的一小步,但正是这坚实的每一步,逐步引领着我们走向那个万物互联的美好未来!

