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5G 上下行能力差异明显。5G 上行能力薄弱，行业急盼上行千兆能力。
2020 年 10 月 16 日，在第二届 5G 千兆网产业论坛上，中国联通研究院副院长迟永生用上图非常形象的描述了当前 5G 上下行的“身高差”。
随着 5G 向钢铁、矿山、港口、制造、电力等各行各业渗透，5G+视频监控、5G+远程控制、5G+机器视觉等业务场景需实时回传多路高清视频，对网络上行能力的要求越来越高。
比如，在高清监控和远程操控的视频回传中，单点上行速率要求 3Mbps 至 20Mbps（720p 至 4K），在实际应用场景中通常要部署多个甚至几十个摄像头多点并发上传，要求小区上行容量高达 1Gbps。在机器视觉场景中，对图像质量和处理时延要求苛刻，只是单点上行速率就需 600Mbps 至 1Gbps.
当前，5G 网络的下行峰值速率已实现千兆，但随着 2B 业务对上行速率需求越来越强烈，上行业务速率能力亟需增强，行业该如何应对？
灵活的时隙配比
众所周知，移动通信系统有两种双工方式：TDD 和 FDD。FDD 叫频分双工，上行通信和下行通信分别在两个独立的（对称的）频率信道上传送；TDD 叫时分双工，上行和下行在同一频率信道上传送，两者通过时间间隔来分离。当前 5G 商用网络采用 TDD 模式。
在 TDD 模式下，时隙是一种重要的资源。考虑用户上网主要以看视频、浏览网页、下载内容等为主，对网络带宽的需求主要集中在下行，运营商过去一直将更多的时隙资源分配给下行，让网络下行峰值速率和容量远大于上行。
为了满足行业应用的上行大带宽诉求，最简单直接的办法就是改变当前 5G TDD 系统中的时隙配比。目前 5G 主流时隙配比为 8D2U 和 7D3U 等，分配的下行资源远高于上行。若改变时隙配比，将更多的资源分配给上行，就可提升上行峰值速率和容量。
中国移动研究院副院长黄宇红表示，在 2.6GHz（100MHz 带宽）和 4.9GHz（100MHz 带宽）频段上采用时隙配比为 1D3U 的专属帧结构后，增加了 TDD 频谱上行资源占比，测试结果显示，上行单用户峰值速率可达到 747Mbps，小区容量可达到 482-747Mbps。目前网络、芯片等多个厂家已支持 1D3U 的帧结构配置，已在宁波舟山港进行了试点，预计明年初可商用。
不过，由于 1D3U 专属帧结构与公网帧结构不同，可能会带来交叉时隙干扰问题。交叉时隙干扰，指相邻基站占用相同频段时，由于基站间的小区帧结构不一致，可能会出现在基站 1 使用某时隙传送下行数据的同时基站 2 使用相同的时隙传送上行数据，从而导致基站 1 的下行信号对基站 2 的上行信号产生干扰。
对于中国移动而言，其拥有的 5G 频段包括 2.6GHz 和 4.9GHz，若在 4.9GHz 上采用 1D3U 帧结构来部署行业专网，与公网 2.6GHz 频段隔离，可避免交叉时隙干扰问题。但若公网与专网都采用 2.6GHz 频段，就可能出现交叉时隙干扰问题，因此这适用于矿井、工厂等较为封闭的场景。对于电信和联通而言，5G 公网与专网可能会采用相同的 3.5GHz 频段，也会面临交叉时隙干扰问题。
为了规避干扰并充分利用 TDD 时隙灵活的特点，中国联通还提出了“智享时隙”。
迟永生介绍，智享时隙，就是结合人工智能技术，依据上下行业务需求和邻区干扰变化智能调整时隙配比，让时间智能化，灵活匹配上下行业务需求。
智享时隙通过多层嵌套进行灵活配置，通过智能业务预测、智能干扰检测、智能评估和规避等整套智能化技术方案，做到时隙与业务匹配并兼顾干扰，实现时隙配置与业务需求的智能化匹配。
虽然通过灵活的时隙配比调整，将更多的资源分配给上行，可让上行速率大幅提升，但这种调整方式只针对单一频段而言，频率资源受限，可能会顾此失彼，提升了上行速率的同时也会导致下行速率下降。
面向未来，随着 toB 和 toC 业务不断繁荣，5G 不仅需要上行大带宽，同时对下行速率的需求也在不断提升，比如未来视频业务将从高清视频、入门 XR 向 Cloud XR、XR-Pro 演进，单用户下行速率要求从几十 Mbps 提升到 1-2Gbps。
华为无线网络产品线副总裁甘斌表示，随着视频业务向沉浸式、交互式体验升级，下行带宽将从一人千兆发展到人人千兆，为用户带来随时随地的极致体验。同时，5G 上行也将向千兆发展，以使能行业自动化、智能化。
显然，要提升 5G 上行能力，行业还需要更多的办法，这包括 SUL 上行增强、上行载波聚合、多频段协同组网等。
SUL 上行增强
SUL，Supplement Uplink，即辅助上行，采用了上下行解耦技术。在 FDD 模式下，频段上下行成对；在 TDD 模式下，上下行共用一段频段。不管 FDD 还是 TDD，上下行都是绑定在一起的。而 SUL 打破了上下行绑定于同一频段（或频谱成对）的传统限制。这样一来，就可以在原 5G TDD 频段上新增 FDD 频段或 SUL 专属频段来补充上行，提升上行能力，且仅补充上行。这就好比在原有的双向 5G TDD 车道上，新增了一条单向上行车道。
基站发射功率大且支持 Massive MIMO 技术，在下行方向可以将无线电波传送到很远的距离，但手机发射功率很小，上行覆盖受限，是基站覆盖的短板。现在有了 SUL，5G TDD 中频段（比如 2.6GHz、3.5GHz 或 4.9GHz）可以聚合覆盖能力更强的 FDD 低频段（比如 1.8GHz）作为上行补充。当手机处于 TDD 中频段覆盖范围时，手机使用 TDD 中频段；当手机移动到 TDD 中频段覆盖范围之外时，手机在上行方向采用 FDD 低频段，这就补充了 TDD 中频段的上行覆盖短板，延伸了覆盖范围。
不过，SUL 上行增强解决方案比 SUL 更厉害，不但能提升上行覆盖，还能提升上行速率。
因为在 SUL 上行增强解决方案下，当手机处于 TDD 中频段覆盖范围时，FDD 低频段不会闲下来，也在积极参与提升上行带宽的工作中。在 TDD 中频段的覆盖范围内，当 TDD 中频段传送上行数据时，FDD 低频段上行不传送数据，以充分发挥 TDD 大带宽和终端双通道发射的优势，来提升上行吞吐率；当 TDD 频段传送下行数据时，FDD 传送上行数据，从而实现了 FDD 和 TDD 时隙级的转换，保证全时隙均有上行数据传送。
黄宇红表示，在实际外场测试中，TDD 100MHz 频谱与 FDD 20MHz 频谱，通过 5G SUL 上行增强解决方案相互协同，上行单用户峰值速率可达到 310Mbps。为了解决行业中对超大带宽的需求，SUL 上行增强解决方案还可以引入专属的上行大带宽频谱（50~100MHz）， 与 TDD 频段协同，共同提升上行吞吐率。在实验室测试中，TDD 100MHz 和专属上行 100MHz 频谱聚合，上行峰值可以达到 1Gbps 以上，可以进一步满足大部分行业客户的需求。
上行载波聚合
无线网络的载波（承载了数据流的无线电波）带宽越大，单位时间内传送的数据就越多，网速就越快。这就好比高速公路，道路越宽，能够过的车越多，车流越快。显然，增加载波带宽是提升网络速率和容量最直接的办法。
但问题来了，就像现实中的道路不能无限拓宽一样，考虑技术实现和成本等因素，标准组织为不同制式的移动网络技术定义了单载波的最大带宽，比如，3G 时代的 WCDMA 为 5MHz，4G LTE 为 20MHz，5G NR 中频段为 100MHz。
同时，由于从 1G 到 5G 每一个 G 都要为运营商分配不同的频谱资源，这导致了运营商拥有的频谱资源是分散的、不连续的，比如中国移动目前拥有的频谱资源分散在 900MHz、1.8GHz、1.9GHz、2GHz、2.3GHz、2.6GHz、4.9GHz 多个频段上。
单载波最大带宽限制了网络的最大速率，而运营商的频谱资源过于分散导致了整体频谱利用率偏低。怎么办呢？
那就将两个或多个载波“捆绑”，将分散的频谱资源聚合为大带宽，来提供更快的网络速率，并提高频谱利用效率。这就是载波聚合技术。
上行载波聚合便是利用这一原理，通过聚合不同载波的上行频段，实现上行能力的提升。
不过，上行载波聚合需要绑定对应的下行载波，如果一个载波的上行资源参与了上行载波聚合，它的下行资源就必须参与下行载波聚合。所以在实际网络部署中，需要结合载波的下行资源的用途规划综合考虑。
目前，网络及终端产业均有意愿支持上行载波聚合，预计 2021 年上半年可支持 2.6GHz 带内载波聚合，2021 年下半年可支持 2.6GHz+4.9GHz 带间载波聚合，同时更多频段的载波聚合在持续研发中。
多频协同组网
随着 5G 网络不断发展，重耕 2/3G 低频段以及商用毫米波成为必然趋势，未来可通过低频段、中频段和毫米波多频段组网的方式，比如用 700MHz/800MHz/900MHz/1800MHz 等低频段作为覆盖层，2.6GHz/3.5GHz/4.9GHz 等中频段作为容量层，26GHz/28GHz 毫米波作为大带宽容量层，来协同提升上行容量和覆盖。
在 Massive MIMO 场景下，还可通过小区分裂技术来提升网络上行容量，采用小区间上行联合接收技术来提升单个终端上行体验。
简而言之，5G 要赋能千行百业数字化转型，未来亟需灵活的时隙配比、SUL 上行增强、上行载波聚合和新的组网方案，来助力 5G 网络从一人千兆向人人千兆发展，从下行千兆到上行千兆演进，从而为社会数字化发展打下坚实的基石。
