有沒有過這樣的體驗?在5G網絡環境下看次直播，屏幕裡主播的演示卻“卡”出天際?明明是5G手機，可為什麼開視頻會議時卻無法共享我的高清視頻?随着5G日益普及，人們逐漸習慣于秒速看大片，可一旦需要實時視頻互動，效果卻依然一言難盡。
這并非你的5G網絡出了問題，而是你和網絡那邊的主播，跑在兩條并不對稱的5G高速公路“車道”上。廣為人知的5G特性之一“高帶寬”，有一個潛在定語“下載”，隐藏的台詞是“上行速率還不夠快”。
當然，5G不會讓你失望。在北京時間7月3日凍結的5G第一個演進版本标準R16中，出現了一個新名詞——UL Tx switching(上行發射機切換)，作為R16中引入的新特性，它可以将上行峰值速率提升40%到80%，該核心标準由中國電信引領完成。在中國，它還有另一個更加通俗的名字——“超級上行”。
近日，《IT時報》記者專訪中國電信研究院超級上行3GPP标準團隊，解讀何為“超級上行”。
01
難兩全的5G NR模式
4G改變生活，5G改變社會。這句耳熟能詳“5G廣告語”所透露的意味是，5G更像生産工具，它改變的是整個社會生産模式，但在5G第一階段，出于快速商用的考量，有些關鍵問題并未解決，比如超高清視頻回傳、視頻監控等需要的高上行帶寬和遠程醫療、工業互聯網、無人駕駛需要的低網絡時延，這些問題留給了R16标準去解決。
衆所周知，5G NR(New Radio，新空口)模式包括FDD和TDD。FDD是頻分雙工，上下行在兩條獨立的頻率信道上傳送，好處是互不幹擾、資源對等、覆蓋範圍廣，但缺點是帶寬較窄，700M、800M、900M、1.8G、2.1G等主流頻段屬于FDD。
TDD是時分雙工，上下行按時間比率分配。一般分配比率是7:3或8:2，比如當用戶上網時，有點像過獨木橋，5毫秒中，3.5毫秒用來下載數據，1.5毫秒用來上傳。這種模式的好處是帶寬大，2.3GHz、2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz等頻段都屬于TDD，缺點便是上行“吃虧”，而且高頻覆蓋範圍小，離基站較遠，手機很可能便連接不到5G網絡，而掉入4G頻段。
一種方案是在手機裡裝3套發射機。比如用兩套TDD發射機和一套FDD發射機，便可以讓TDD交叉完成上行下行，确保帶寬，同時用FDD确保上行覆蓋和時延。但至少在目前，此方案并不可行。
“增加手機發射機會帶來成本、散熱、功耗等問題，簡單來說，就是手機會變貴、容易發燙、耗電比較快。”一位業内人士告訴《IT時報》記者，在移動通信發展的幾十年曆程中，手機裡隻有一套上行發射機，一直到5G時代，手機才進入兩套發射機時代。
進入R15階段後，雖然有2個上行載波，可每個載波隻能有1套上行發射機，比如2.1G低頻單發+3.5GHz中頻單發，無法同時使用上行雙流MIMO技術，上行峰值速率也無法提速。
所以，必須另辟蹊徑。
02
在手機發射機上“跳舞”
根據中國電信向3GPP國際标準組織提交的技術文稿，在剛剛凍結的R16标準中，超級上行可将上行峰值速率提升40%到80%。粗略估算，理論上行峰值速率可達380Mbps到500Mbps，與測試可達1.5Gbps的下載速率相比，雖然還不能完全對稱，但已基本滿足現有應用對高上行帶寬的需求。
據記者此前了解，用VR直播一台晚會時，300Mbps的上行帶寬可以在遭遇瞬間突發流量時仍舊保持網絡穩定。
讓手機等5G終端用2套發射機實現3套發射機的功能，便是5G R16超級上行的“秘密”。
據了解，這套名為UL Tx switching(上行發射機切換)的标準，關鍵詞便是switching(切換)，手機發射機在兩個載波間不斷動态切換，相當于在TDD旁邊開了一條FDD車道，在TDD的下行時間，由FDD承擔上行，而在TDD的上行時間，便“雙箭齊發”，實現3.5GHz上行雙流或者3.5GHz+2.1GHz各，确保上行實時高速在線。
這更像是一場“看不見的舞蹈”，上網指令發出後，信号在兩套不同載波發射機上“跳舞”，每次跳躍的時間間隔可能隻有幾十納秒。
03
“不見面”的雲端标準
受疫情影響，國際标準組織3GPP取消了今年所有的面對面會議，所有溝通交流乃至剛剛結束的RAN全會，全部采用電子郵件和線上會議結合的方式。
R16是3GPP史上第一個通過非面對面會議審議完成的技術标準。對于中國電信超級上行3GPP标準團隊來說，這更是一次特殊的标準之路。
在2019年6月舉行的MWCS大會(世界移動大會-上海)上，中國電信發布5G超級上行技術創新方案，此後超級上行3GPP标準的啟動、推進工作便進入快車道。
2019年8月，中國電信向3GPP提交超級上行技術提案;2019年9月，通過超級上行3GPP立項;至今年7月，完成核心标準的制定，正好一年的時間。
《IT時報》記者了解到，一年間3GPP RAN小組會和全會共召開了10次，其中今年5次都是線上會議，由于主要成員遍布亞洲、歐洲和美洲，時差是一開始要共同克服的難題，“最後選擇了彼此相對都能接受的時間段，中國的晚上8點到11點，歐洲的中午12點到下午3點，不過在美國聖地亞哥的高通就有點痛苦，這個時間段是早上5點到8點。”
在超級上行标準一年的推進和制定過程中，中國電信擔任了該标準工作的報告人、主持、引導技術讨論并牽頭技術規範的撰寫，提交及通過提案數占相關總提案數的60%，這意味着龐大的溝通協調工作。
不僅會議前要和海内外核心參與公司開展一對一的電話會議;會議期間還需要根據實時變化的情況，持續不斷地開展溝通，聚合技術觀點和推進思路。
3GPP圈裡流行一句話，早起跟美國代表多聊一會兒，晚睡跟歐洲代表多聊一會兒。據記者了解，僅在最後一次RAN全會上，超級上行在3GPP官方郵件列表中一周内便有125封讨論郵件。
除了時差，由于産品能力和技術路線的不同，網絡、終端廠家對性能和複雜度評價視角的不同，超級上行标準制定過程中也常常有激烈而廣泛的争論，但最終基于共識(Consensus)與妥協(Compromise)的3GPP傳統理念，這些問題都得以解決。
随着3GPP标準的完成，後續中國電信将繼續與業界一道，合力推進超級上行的産業進程。一般會經過實驗室、外場測試、同廠家、異廠家等多個環節，從正常節奏來看，電信運營商、網絡設備廠商、芯片與終端廠商應該已經在根據标準調整自己的原有方案，測試将很快開始。
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