2021年的春节临近,很多人无法回家过年,也无法出省、出国旅游,但人们可以通过5G+VR云赏景、5G+4K慢直播等,获得沉浸式场景体验,替代并满足外出的渴望。

 

工信部1月26日数据显示,我国已建成全球最大5G网络,截至2020年底,开通5G基站超过71.8万个,实现所有地级以上城市5G网络全覆盖。2021年,我国将继续建设超60万5G基站,应用MEC、切片、专网等技术,提供高质量精品5G网。

 

尽管5G现网已实现数百Mbps-1000Mbps下行速率,但运营商遭遇新难题:多路5G+VR直播业务等,对网络上行速率提出极高要求,以前的几Mbps、几十Mbps的上行速率完全不够用。

 

而且,不只是多路视频直播,5G远程医疗、5G智能制造、5G无人驾驶等业务场景对网络上行要求同样很高。比如飞机制造的机身喷漆检测工作,如果采用5G高清摄像头拍摄并远程检测处理,就对5G上行要求很高。

 

但现在运营商5G网络上行理论峰值速率与多种toB业务需求存在巨大鸿沟。看来,5G杀手级应用迟迟未能出现,与5G网络上行速率增强技术发展缓慢有关。运营商该如何解决这个难题,提升自身5G竞争力?

 

我们看到,过去的一年,中国联通基于共建共享发力推动LTE黄金频谱向5G迁移,4/5G协同不仅可构建一张“广深厚”的5G网络,还能有效降低5G网络建设TCO投入。中国联通创新试点各种上行技术增强方案:

 

一方面从3GPP R16/R17标准角度发力,形成3.5GHz+2.1GHz双频协同的产业共识;

 

另一方面从网络侧入手,在内蒙古、广东佛山、山西太原、江苏等试点,推动3.5GHz+2.1GHz双频协同建网落地。

 

图、NR2.1 40M大带宽下行峰值速率

 

01、解决上行短板:中国联通确立5G目标网

5G的真正价值在于垂直行业,也只有与垂直行业实现深度融合,才能真正激发5G的全部价值;但在垂直行业的拓展中,5G网络上行能力正在成为新瓶颈。

 

我们看到,中国联通已探索出应对方法——既然3.5GHz上行频谱不足,那就想办法释放本来用在LTE网络的2.1GHz频段潜力,同时实现下行千兆速率和上行千兆速率。

 

考虑到共建共享,中国联通与中国电信共同确立3.5GHz+2.1GHz频段的FDD/TDD高低频协同5G目标网战略。

 

为何要选择这样的方案?我们知道,中国联通和中国电信都有100MHz的3.5GHz频段,还各自拥有用在4G LTE的2.1GHz频段。以前,2.1GHz是中国联通4G建网主力频段。伴随4G用户向5G逐步迁移以及4G共建共享,中国联通希望2.1GHz频谱重耕方案能高效兼顾当前4G业务体验、效益和未来5G发展。

 

因为2.1GHz这些频谱资源都利用起来,就能让5G上行速率更快。一位中国联通无线专家告知笔者,2021年,中国联通希望实现5G网络上行的高低频载波聚合(CA),推动终端产业链支持联通和电信40MHz带宽的2.1GHz频段。

 

为了赋予5G网络千兆上行能力,中国联通提出了“智享上行”技术方案。据悉,“智享上行”方案不只是一个技术创新,而是系统级的解决方案,拥有三大核心。

 

笔者了解到,该方案:

一是通过智能调整上下行时隙配比去灵活匹配业务上下行业务需求,比如时隙动态配比可以实现“哪里需求更旺盛,就把频谱用在哪里”;

 

二是通过上行载波聚合技术去增加传输带宽,比如将两家的3.5G和2.1G频谱资源进行CA载波聚合;

 

三是通过面向行业的专享终端功率增强(高功率、3天线或4天线增强终端)去提升覆盖和速率。

 

通过三者技术的结合,中国联通就可以从时域、频域、空间域以及功率域进一步增强上行能力,为用户打造智能尊享的上行速率体验。

 

02、标准入手:5G NR 2.1GHz大带宽形成产业共识

3.5GHz与2.1GHz要真正协同,必须实现支持这两大频段的电信设备和行业终端。但此前市场上2.1GHz 5G终端支持率低。所以,中国联通与中国电信,希望从R16标准制定角度,推动2.1GHz大带宽网络和终端产业链成熟。

 

回顾可知,2019年12月中国联通和中国电信牵头推进立项2.1G(50MHz)大带宽5G共建共享重要标准。2020年7月,该标准伴随3GPP R16标准冻结发布而正式确立发布。过去,双方基于3.5G C-Band 200M大带宽快速推进5G共建共享规模部署,为用户提供最高2.7Gbps的最优体验。

 

现在,随着2.1G(30M/40M/50M)大带宽标准先后发布,双方基于3.5G+2.1G协同建网最大化匹配电联频谱资源,最大化发挥共建共享效益,实现超大覆盖、上下行超高速多重价值,构建竞争力领先的5G精品网。

 

其中,中国联通在3GPP推进成功立项的HP UE大功率5G共建共享标准,也处于良好研究进展中,已完成绝大部分关键技术点分析。此项标准针对5G上行覆盖不足问题从终端角度给出优化方案,协助5G共建共享网络进一步提升覆盖广度和用户体验。

 

据悉,针对2.1GHz未来进一步创新,中国联通持续针对FDD Massive MIMO增强等创新技术加强研究分析,将推进2.1G为5G目标网最大化发挥价值。

 

值得一提的是,在上述多个标准制定中,作为中国联通的紧密合作者,华为等产业链伙伴发挥自身在国际标准组织中的力量,积极参与了相关提案讨论和支持,为中国5G高质量快速发展再助一臂之力。

 

03、多地试点:端网合力,实现上行高低频协同+下行载波聚合

中国联通5G目标网的重任,落在中国联通集团以及各省网络建设运维人员肩上。

 

过去的2020年,我们看到了这群联通技术达人们的努力硕果——在全国多地实现智享上行试点和初步规模应用。

 

1、内蒙古联通

2020年6月15日,内蒙古联通率先实现全球首个共享场景下2.1GHz+3.5GHz双智享上行创新试点。在此次试验中,基于联通和电信5G共建共享200M场景,实测上行峰值速率基于100M带宽可达420Mbps,基于200M带宽高达819Mbps,满足千行百业对于上行速率的需求。

 

内蒙古联通&华为双超级上行试验站点现场

 

本次验证的双智享上行方案,是利用2个3.5GHz 100M载波和2个2.1GHz SUL(补充上行链路)载波同时工作,可以进一步提升5G上行容量,充分满足toB业务需求,充分发挥电联在TDD和FDD上的带宽优势,构建5GNR上行容量通道。

 

双超级上行测试结果

 

据了解,试验使用华为3.5GHz AAU以及2.1GHz 4T4R射频模块组网,双用户同时测试时速率分别达到414Mbps、405Mbps。在深度覆盖场景,开启双智享上行最大增益可达4倍以上,FDD形成了对TDD网络的有效补充,全面提升了上行覆盖及体验。

 

2、广东联通

2020年6月,广东联通佛山分公司(下文统称“佛山联通”)首次针对2.1G DSS 4G/5G动态频谱方案完成全国首个规模连片商用部署验证。

 

DSS动态频谱共享原理图

 

据悉,佛山联通连片部署DSS 4G/5G网络,以TTI毫秒级时间粒度为调度周期,按需智能调度RB资源。在优先保障4G用户体验的调度策略下,4G用户路测平均速率超过百兆达到107Mbps,开通DSS对原有4G业务体验基本无影响,同时支持5G用户接入,大幅提升频谱资源利用效率。

 

3、山西联通

2020年9月,山西联通在太原实现全球首个FDD NR 2.1GHz 40MHz大带宽连片组网试点。据悉,该连片组网实现单小区下行峰值速率可达903Mbps,上行峰值速率可达492Mbps;连片拉网中上行平均速率超过250Mbps,下行平均速率超过500Mbps。

 

本次测试结果表明,2.1GHz大带宽连片组网可以充分发挥共建共享的优势,满足不同行业用户对大带宽速率的需求,尤其可有效补充5G高频在小区边缘的上行覆盖不足。同时,2.1GHz频段可利用现网站址快速开通5G业务,有利于降低5G建网成本。

 

4、江苏联通

2020年10月,江苏联通在南京江宁大学城完成了“智享上行+下行CA+ DSS”三大解决方案融合的创新试点,这是三大解决方案首次在一个网络同时开通部署。

 

本次测试选择南京江宁大学城商用基站,利用3.5G 100M和2.1G 20M频谱实现的智享上行,5G单用户手机上行峰值达到了493Mbps,刷新现网测试速率的新记录;5G下行峰值速率达1.62Gbps,下行CA对5G下行的性能提升非常明显。由于LTE&NR DSS的使用,LTE和NR动态共享2.1G频谱资源,提升了频谱的使用效率,也兼顾了4G网络的性能。

 

可以发现,中国联通通过3.5GHz+2.1GHz高低频协同和载波聚合,实现one 5G网络,提供上下行速率都是双千兆相关的精品体验:一方面发力下行CA,提升覆盖范围体验;另一方面,中国联通致力于智享上行方面推进,即通过上行SUL CA补充上行短板。

 

此外,我们发现上述中国联通在多地的创新试点,都得到华为等产业链伙伴的大力支持。据悉,华为从2018年就开始推动上行SUL(补充上行链路)技术创新,提出整个行业上行高低频协同解耦的新理念。这也进一步促进了高通等产业链企业跟进。

 

 

总结:4G/5G频谱协同,满足应用新需求

2021年,随着5G网络部署逐渐形成规模,行业用户对5G提出了更多诉求,如上行大带宽等。各种5G上行增强技术(UL TX-Switching)必然是三大运营商发力的重点,全面满足5G时代各类应用对更高上行速率和更低时延的需求。

 

目前,三大运营商5G套餐用户渗透率超过20%,且部署数千个5GtoB 行业应用,彼此网络质量竞争激烈。随着5G用户的持续增加,未来中国联通与中国电信等合作,将频谱资源从4G LTE逐步向5G NR倾斜,发挥2.1GHz频段优势,结合智享上行技术方案、2.1G 40M/50M大带宽技术以及DSS方案,打造5G领先竞争力。

 

而中国联通上述多个5G创新试点,对于中国联通集团后续的5G网络规模建设和网络持续演进具有重大意义,将为toC用户带来更流畅的业务体验,为工业互联网、智慧城市、医疗健康、交通物流、新媒体、能源、矿山等更多toB行业的拓展提供有力支撑。

 

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