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【5G每日问答】5G“超级上行”是什么“鬼”?

罗杰 发表于 2020-3-26 20:28:27 | 显示全部楼层 |阅读模式

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景大事记:

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图片来源:网络公开材料

2019MWC上海•世界移动大会(上海)展,中国电信和华为强强联合,发布“超级上行”联合创新解决方案,聚集垂直行业,以行业需求重新定义5G网络。

问:5G“超级上行”是什么“鬼”?

答:为完整回答这个问题,我们先从目前5G网路对垂直行业市场的商业价值兑现说起。不论是NSA还是SA的5G终端设备,目前支持1Gbps的下载速率已经是轻而易举的事情了,对于如下“2C”市场的业务需求,5G下行完全能满足:

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图一:2C市场典型业务及带宽需求

在5G未来的主战场“2B”市场中,垂直行业对上行需求犹如“刚需”而更被关注。尤其在2020年初的这场新冠病毒疫情大战中,远程教育、远程医疗、远程办公对运营商的宽带网络实实在在的来了一次大考,如下图中各类视频监控、直播回传类行业在未来一两年内可能会迎来一波发展红利:

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图二:2B市场垂直行业应用及网络需求

那说到这里大家可能会联想到,中国电信5G小区TDD时隙配比从原来4:1改到7:3来提高上行时隙占比,但即使从原来2个时隙提升到3个时隙,上行速率实际环境依然很难达到300Mbps以上,无法针对小区中的大量用户提供稳定的上行业务带宽。且当前产品实现的典型TDD时隙配比中,无论是4:1还是7:3配比,上行时隙位置都会对RTT数传调度的等待时延产生较大影响。这就很容易让我们想到另一种双工方式FDD在时延等待上的优势,如下图:

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图三:TDD时隙配比与FDD对RTT数传的时延影响对比

再结合终端上行功率受限、C-Band传播损耗带来的覆盖受限等方面来看,FDD低频频谱俨然具有更大优势,且在从4G开始以数据流量为王的时代中,LTE FDD本身上行频谱利用率就很低,不能白白浪费宝贵的无线频谱资源:

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图四:MBB业务的不对称性带来的频谱利用率问题

提到利用FDD低频频谱资源来解决上述上行覆盖受限的问题,大家可能马上又会联想到SUL上下行解耦的解决方案,而且在3GPP协议中就定义了SUL上行补充频段(TS38.101):

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表一:5G定义频段及频率范围与双工方式

“SUL上下行解耦”的价值在于提升5G的小区边缘上行覆盖,而“超级上行”当前的增益在于提升整个小区的上行容量、同时降低空口调度时延。通过下图所示,“超级上行”充分激活利用率不高的SUB3G频谱资源,采用动态频谱共享技术获取15Mhz到20Mhz频谱资源,在C-Band下行时刻利用SUB3G来承载上行数据,提升小区上行容量,对上海电信实际道路测试结果进行评估,上行速率容量提升20%以上,约50Mbps~70Mbps左右:

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图五:“超级上行”方案实现原理

从上图中我们还发现C-Band和SUB3G形成的上行频谱组合,保证上行数据可以全时隙调度发送,完全不需要较长的RTT等待时间,RTT数传的最大时延下降达到约30%:

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图六:“超级上行”方案降低RTT数传时延原理

细心的读者可能会关注到,此时上行控制信道和公共信道是否应该在SUB3G,那对数据信道占用的利用率是否会有影响呢?确实此时会有部分资源占用用于控制信道,后期产品实现将逐步实现控制信道与公共信道向C-Band上行迁移。

对比“超级上行”与“上下行解耦”两个解决方案,本质上并不冲突,产品实现时也可以同时开启,满足上行容量增强的同时,也实现上行覆盖增强,如下图所示:

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图七:“超级上行”与“上下行解耦”同时启用

说到这里,大家可能还会提及5G网络另一种上行容量增强技术:UL CA。对比来看,“超级上行”因采用TDM时分,同一时隙并未同时占用C-band和SUB3G频率资源,首先不涉及数据分流与多个MAC实体需求;其次,TDM时分也不用考虑UL CA射频功率分配带来的负增益;再次,“超级上行”也不需要成对获取SUB3G下行频谱,对现有4G上行频谱资源占用需求更容易满足。综合来讲,无论是小区中心区域还是小区边缘位置,UE上行速率容量会更有保障,更重要的是业务时延得到了保障。

“超级上行”说得这么好,那是不是像CA载波聚合技术一样,还要考虑终端的支持能力呢?首先从协议角度来看,虽然“超级上行”方案属于中国电信与华为联合创新技术方案,并非3GPP规范的技术标准,但用到的两个关键技术点在3GPP R15版本中已经明确定义。

一是“超级上行”需要的上行频谱及组合在3GPP已明确定义,如上TS38.101协议中Table5.2-1表格及以下Table5.2C-1表格:

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表二:3GPP协议定义SUL与NR频段组合

二是“超级上行”需要的高低频段动态切换发送方式参数在3GPP已明确定义,该功能参数表示终端支持SUL频段和标准NR频段之间支持动态的切换,如下TS38.306描述:

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表三:3GPP协议定义SUL动态开关参数

虽然以上协议规范中定义了相关技术参数,同时还要考虑协议标准到业务需求与应用落地的匹配情况。首先,从终端芯片支持能力来看,目前大部分芯片厂家都持比较积极的态度,只待产业推动,有更多的终端芯片厂家加入支持“超级上行”方案。

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图八:“超级上行”方案特性芯片支持情况

最后总结来重点聊一聊“超级上行”方案应用场景的限制情况:首先,“超级上行”目前看主要应用于SA组网场景,一方面随着运营商网络发展与站点数量不断增加,运营商都朝着SA组网演进;另一方面要使能垂直行业,SA组网是终极目标。其次,目前产品规划实现只针对7:3时隙配比场景,“超级上行”重点解决上行容量受限以及RTT时延问题,如果采用4:1甚至8:2时隙配比,跟我们的目标是背道而驰了。


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11.png【5G每日问答】2020期预发布与汇总!!!


精彩评论5

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18918562013@189.cn 发表于 2020-3-27 17:32:15 来自手机 | 显示全部楼层
想念袁老师,袁老师加油!

广西联通-桂林七象渠道BU-陈钧鸿 发表于 2020-5-17 00:07:31 来自手机 | 显示全部楼层
抓住5G时代,创造新联通

阿兰 发表于 2020-5-19 16:35:12 来自手机 | 显示全部楼层
广电员工学习了

肖亚 发表于 2020-5-25 16:15:46 | 显示全部楼层
加油

郭琪 发表于 2020-9-5 17:29:24 来自手机 | 显示全部楼层
阿兰发表于2020-5-19 04:35广电员工学习了


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