我们为什么需要“大上行”?
最近这段时间,国内各地运营商密集发布5G-A套餐,掀起了一股颇具规模的5G-A商用浪潮。
在宣传5G-A的时候,有一个词经常会挂在运营商的嘴边,作为5G-A的核心亮点进行推介。
这个词,就是——“大上行”。
运营商们是这么说的:“5G-A相比5G有十倍的理论速率提升,将会推动移动通信迈入‘下行万兆,上行千兆’时代。大上行,将满足AI时代的用户场景需求,带来全新的网络体验。”
那么,为什么运营商们都开始强调“大上行”的重要性呢?这背后有着怎样的技术背景和市场需求呢?5G-A,在技术上又是如何实现“大上行”的呢?
今天这篇文章,小枣君就和大家深入聊聊这个话题。
传统上行,为什么这么慢?
所谓“大上行”,就是更高的上行连接速率。
大家都知道,像手机这样的移动终端,既会从基站接收数据,也会向基站发送数据。前者是下行,后者是上行。
上行和上行的通信速率,一直都是不平等的。上行速率明显慢于上行速率。
原因很简单,蜂窝移动通信一直都是中心化的架构,一个基站服务几百上千个终端。
基站的无线发射功率比手机大3个数量级,信号更强,传播距离更远。
5G基站
这就好比在一个操场上,一个老师和N个学生说话,为了能让学生们能听见,老师会拿一个大话筒。而学生手里没有话筒。所以,学生很容易可以听清老师的声音,而老师却很难听见学生的声音。
站在手机的角度,不仅手机的发射功率小,它的天线数量也有限制。一般来说,手机终端天线都是2T4R(2发4收)或者1T2R(1发2收),这也是不平衡的。
现代移动通信系统在设计的时候,就偏向于下行。例如,5G TDD的帧结构配置中,上行时隙和下行时隙的比例通常是3:7,下行多于上行。
此外,手机在接收下行数据后,还要占用上行带宽回传应答消息,进一步影响了上行的能力。
从具体的技术代际来看,4G(FDD LTE)的上行/下行理论速率分别是50Mbps和150Mbps,5G NR的上行/下行理论速率分别是200-300Mbps和1.5-2Gbps(视具体频段和配置而定)。可以看出,无论是4G还是5G,上行速率都明显低于下行速率。
我们为什么需要提升上行?
上行弱于下行,是通信网络中心化架构决定的。从某种意义上来说,也属于“历史遗留问题”。
移动通信的早期发展阶段,主要用于人与人之间的通讯,业务也以语音通话和短信为主。这种通信业务虽然属于点对点,但对通信带宽的要求不高。
后来,互联网崛起,越来越多的网站和内容服务提供商出现。内容的形式,也从文本向音视频等多媒体演进。整个网络开始变成了中心化的业务架构。
在这种架构下,大部分的通信需求,是需要将多媒体内容从数据中心传输到手机终端。这显然属于下行需求,所以,那一时期的移动通信网络,会偏向于加强下行能力。
如今,时代又发生了剧烈的变化。
由于摄像头等技术的不断升级,终端具备了很强的影像采集能力,催生出了高清视频通话、视频会议、视频直播等新型业务。这些业务,对移动通信网络的上行能力提出了更高的要求。网络业务的模式,从“下行为主”开始走向“上下行并重”。
除了手机之外,不断发展的物联网,也对上行能力有更高要求。物联网的业务类型包括控制和采集。就采集而言,同样也包括了大量的视频终端(例如工业摄像头、交通摄像头、安防摄像头等)上传数据需求。
物联网的终端规模更大,有些工业场景(例如智能制造)采集的视频分辨率极高,不仅需要更高的上行速率,还需要更低的上行传输时延。
如果说视频业务只是对上行能力提出了初步考验,那么,正在快速崛起的移动AI,将会让这个考验变得更加严峻。
AI是典型的数据驱动型业务。和AI相关的业务,例如AI助理、实时翻译、图像识别等,都需要将大量的原始数据(如语音、视频、环境信息)上传至云端处理。一些AI应用涉及到多模态交互(文本、语音、视频、AR等),对上行链路的带宽、时延、稳定性也有多样化的要求。
如大家所见,AI端侧应用正在加速走向以Agent为中心的交互方式。80%的Agent交互场景,对上行的需求超过下行。
除了手机消费类AI应用之外,行业AI应用对上行能力会带来更大的挑战。海量的场景数据需要上传云端,经过处理后成为大模型训练的样本数据。
例如车联网场景,自动驾驶车辆每秒需要上传的环境感知数据,就高达数GB。
总而言之,在视频业务、AI业务的多重压力下,移动通信网络的上行能力提升变得迫在眉睫。在新一代移动通信技术标准5G-A中重点加强上行能力,打造Gbps级的上行速率,也成为整个行业的普遍共识。
怎样才能提升上行能力?
那么,5G-A究竟该如何实现“大上行”的呢?
在此前的5G早期阶段,其实已经开始研究如何提升上行能力。
例如,在5G中引入的SUL(Supplementary Upload,辅助上行)技术,通过增开LTE FDD低频(例如1.8GHz频段)做上行,高频段NR TDD做下行,可以一定程度解决手机发射功率弱导致的远点上行瓶颈。
SUL(辅助上行)
再例如,通过适当修改帧结构,增加上行时隙,可以提升数倍的上行速率。或者,在上行中采用CA载波聚合,也可以提升上行能力。
2019年,华为和中国电信还联合发布了“超级上行”技术,通过TDD/FDD协同、高频/低频互补、时域/频域聚合等方式,解决上行带宽不足和覆盖受限的问题。
在5G-A时代,业界基于这些尝试,进行了更加深入的探索。
我们来看看近期的一些最新进展:
不久前,浙江移动联合华为等单位,在杭州率先完成全国首个F/A SUL(Supplementary Uplink)大上行外场规模组网技术验证。
F/A SUL技术通过在锚点站(本次试点采用4.9GHz)下行时隙内引入F频段(1880~1900MHz)或A频段(2010~2025MHz)全上行频谱,实现“异频同时上行”,突破传统TDD链路的上行资源瓶颈。
这次验证实现商用终端单用户上行峰值超1Gbps,证明了F/A SUL技术的上行能力,也为下一阶段的商用规模组网验证奠定了基础。
业界首款F/A SUL大规模天线阵列AAU
上个月,浙江电信、浙江联通、华为携手,共同完成1.8GHz + 2.1GHz双频8T8R基站创新商用验证,5G单用户上行速率突破1.1Gbps。
此次商用验证采用的1.8GHz + 2.1GHz双频8T8R基站具备频分双工(FDD)上下行各95MHz大带宽能力,通过上行载波聚合(CA)和单用户多输入多输出(SU-MIMO)技术的协同作用,有效提升了基站的上行能力。
6月19日,也就是2025 MWC上海展期间,中国电信联合华为共同举办了5G-A“智聚大上行”联合创新发布会。他们提出的“智聚大上行”技术,非常值得关注。
该技术包括智能频谱聚合、智能小区协同、智能链路管理三大创新,充分挖掘多天线的上行覆盖能力,并结合分布式UCN(User-Centric Network,用户中心网络)和时频制空功全资源实时共享,引入无线智能化技术,构筑无线网络AI业务承载网。
5G-A“智聚大上行”联合创新发布会
智能频谱聚合,是指以往传统4G/5G不能做到频谱跨制式灵活分配,而采用这个创新之后,可以实现跨制式智能频谱池化,将部分4G上行频谱“借给”5G上行使用。
智能小区协同,是在组网上进行创新,让多个网络级小区进行智能协同,为用户提供确定性时延保障。
智能链路创新,是指通过智能信道追踪,智能化重构上行链路,实现极致的频谱效率。
根据发布会上的数据,这些创新可以让5G-A网络具备精准预估能力,让时延降低超30%,上行速率提升超15%,边缘体验提升超15%。
最后的话
目前,5G-A在国内的发展已经进入了快车道。三大运营商已在国内31个省份,300余个城市部署5G-A网络,覆盖核心商圈、交通枢纽、工业园区等关键场景,预计可支撑5000万用户。
具体来看,中国移动5G-A商用城市已超330个,2025年中国移动将投入98亿元推进5G-A商用,预计年底发展5000万5G-A用户。中国联通计划2025年在39个重点城市主城区全面启动5G-A业务,其他300余城市重点场景启动5G-A业务。中国电信2024年在121个城市规模部署了约7万5G-A基站。2025年,他们计划进一步扩大5G-A基站覆盖规模,覆盖至超过150个重点城市。
随着5G-A网络的不断普及,越来越多的用户将会享受到包括“大上行”在内的卓越网络体验。“大上行”的推进,不仅仅是技术上的革新,更是对未来网络需求的积极响应。希望产业链各方能够共同努力,加速推动这项技术的创新升级和应用拓展,为移动AI时代的到来奠定坚实的基础。
本文来自微信公众号“鲜枣课堂”(ID:xzclasscom),作者:小枣君,36氪经授权发布。