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5G的速度,可能比4G还要慢?

2020-03-25
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2020年,作为5G元年,5G网络建设突飞猛进,5G手机也大量涌现。
可是,就算是买了最新的5G手机,并且开机后手机右上角显示着大大的“5G”信号标识,可别着急为此欣喜若狂。实际用起来,网速却可能比4G还慢!
明明都用上5G了啊!难道手机上这偌大的5G LOGO是假的?
山东福彩网_[官网首页]下面,将详细介绍运营商们为了5G的覆盖是怎样无所不用其极的。本文主要关注动态频谱共享这一个点。
1. 从5G频谱说起
山东福彩网_[官网首页]5G的频谱分为两段,低于6GHz的叫做Sub6G,也就是FR1(Frequency Range 1),高于6GHz的毫米波频段叫做mmWave,也就是FR2(Frequency Range 2)。
山东福彩网_[官网首页]Sub6G这段频谱,还有FDD和TDD频段之分。这种分法从2G,3G和4G继承而来,FDD的历史悠久,一般频段较低,700M,800M,900M,1800M,2100M等主流频段都是FDD的;而TDD的频段相对较高一些,比如2.3GHz,2.6GHz,3.5GHz,4.9GHz等等。
这些TDD频段的带宽大,且能很好地支持Massive MIMO这种5G核心技术,因此能提供高速上网服务(也就是eMBB),是“货真价实的5G”。
在中国,移动在2.6GHz上的160MHz带宽,联通和电信在3.5G上各有100MHz带宽,都具备部署5G超高速业务的条件。
然而这真材实料的5G也有缺点,首先是频段高覆盖差,尤其是上行,要覆盖好必须建设更多的站点;其次就是射频单元必须使用Massive MIMO才能体现优势,基带单元自然也要使用新平台来支持5G的高速率,就导致来成本高,部署慢的问题。
而FDD频段呢?这些频段一般都被2G,3G或者4G占用,可用带宽很小,且FDD频谱上的Massive MIMO实现困难,因此就算部署了5G,速度其实也就跟4G差不多。可以称之为“名不副实的5G山东福彩网_[官网首页]”。
虽然FDD的5G名不副实,但其也是有优点的,那就是,现网3G或者4G的频段给5G分上一点,原有基站的硬件不用大动,只需来个软件升级,就可以支持5G了!
虽然带宽小,网速慢,但是频段低覆盖好啊!话说现在5G手机已经铺天盖地地涌现,用户最不爽的事情就是买了5G手机却只能用4G。如果部署了FDD模式的低频5G,5G手机就可以无处不在地显示5G信号的LOGO了。而且成本还更低!
因此,FDD频段的5G虽然速度不快,但可以快速,低成本地让5G实现大面积覆盖,对于品牌宣传的作用无疑是巨大的。山东福彩网_[官网首页]因此国外很多运营商都打算这么搞,中国的三大运营商也不例外。
在FDD上搞5G的需求明确了,可是FDD频谱都被4G占用着呢,如果全部拿来做5G,势必导致4G速度变慢,用户体验降低;而5G则在初期用户少,网络空闲着白白浪费。这可咋办?
如果5G能跟4G共享频谱就好了!这样一来,一段频谱上既是4G也是5G,4G用户来了就提供4G服务,5G用户来了就提供5G服务,动态灵活调整不浪费该多好!
在上述需求的驱动下,3GPP在R15协议中,就引入4/5G动态频谱共享这个技术。该技术有个专有名称叫DSS,全称Dynamic Spectrum Sharing,高通的X55基带也是支持的。
2. DSS是怎样实现的?
首先我们看看纯4G使用,不进行频谱共享的初始状态是什么样的。如下图所示,整整20M的带宽完全归4G用,干净利落。
再进一步,4G给5G分一半频谱,但4G和5G独立运行,井水不犯河水。
这样一来,4G的资源被生生砍掉了一半,速度自然也就下降了一半,网络负荷压力山大,用户体验自然是恶化了。山东福彩网_[官网首页]而5G呢,由于用户少,网络空闲导致频谱浪费,并且,用户对于5G的期望很高,那点频谱能提供的速度自然是让人失望的。真是两头不讨好。
那么能不能在空闲的时候关闭5G载波,以保证4G的体验呢?很抱歉不行,因为FDD 5G低频属于覆盖层啊,关掉之后连5G的兜底覆盖就都没了。
静态分配不靠谱,就必须要5G和4G实时动态频谱共享出山了。
这里说的实时,也叫TTI级别的频谱共享。TTI的全称是Transmission Time Interval,也就是传输时间间隔的意思。
山东福彩网_[官网首页]FDD 5G和4G一般采用相同的子载波间隔,也就是15KHz。山东福彩网_[官网首页]这样一来,4G每毫秒一个子帧,5G也是每毫秒一个子帧(含一个时隙)。两者这一毫秒都含有14个OFDM符号。
因此,4G和5G的TTI是一样的,每毫秒调度一次,动态刷新对于频谱的分配,谁话务多就给谁分的频谱多,谁话务少就给谁分的频谱少,频谱利用率自然就提升了。
但是,理想和现实毕竟还是有区别的。4G在整个带宽内包含了各种控制信道和参考信号,必须要持久不变地占用某些资源。5G这样需要固定占用资源的信道少一些,但也不可能没有。
这样一来,信道的冲突不可避免。要解决就只能是大家都牺牲一点速度,在时频资源的使用上相互避让,尽量和谐共处。
据业界的测试结果,DSS下4G的损失在大约在10%以下,5G的损失可达25%。因此,激活DSS之后,频谱效率实际是下降的,用户体验速率当然也是下降的。当然这也没办法,鱼和熊掌不可兼得。
传统的DSS只考虑了4G和5G之间的动态频谱共享,而实际上,大多数频段都是三种制式的。比如1800M可同时用于2G,4G和5G,2100M可同时用于3G,4G和5G,因此多种制式之间的动态频谱共享方案也就呼之欲出了。
中兴在原先的Magic Radio Pro方案上进行来了扩展,提出了Super DSS方案,可以支持2G/4G/5G或者3G/4G/5G之间的动态频谱共享。
华为也扩展了原先的CloudAir方案,提出了Hybrid DSS方案,支持的场景包括:5G大带宽场景,5G使用大于20MHz连续大带宽频谱,4G使用20MHz带宽;灵活带宽场景,支持存量FDD频谱非标准带宽,如19.8MHz的5G;三模共存场景,同时支持三个制式的动态频谱共享2G/4G/5G、3G/4G/5G或者NB-IoT/4G/5G三个制式并存的情况。
最后,DSS是要用NSA还是SA的部署方式呢?答案是都可以,不过对用户体验的影响不同。
在SA模式下:如果5G只有通过DSS实现的单载波,由于低频覆盖较好,手机很有可能就会长时间驻扎在这个窄带宽,低速率的5G上,用户体验并不好。而实际上4G可能有好几个载波,使用载波聚合后的速率更高!
在NSA模式下:手机可以通过双连接同时使用这个5G载波和多个4G载波,体验速率快于SA,但由于DSS要处理信道冲突,实际网速跟部署5G前的纯4G网络相比,速度也降低了。
注意,如果某运营商只部署FDD的5G这一个载波,才会出现上述用户体验不佳的问题。而中国实际是FDD和TDD并举,FDD主打覆盖,TDD主打容量,两者优势互补相互扶持,5G用户体验改善的。
最后,总结下DSS的价值:
1、快速,低成本地引入5G,解决5G的“有无”问题;
2、支持新发布的5G终端,让用户看到5G LOGO,保留用户,方便进行市场活动;
3、FDD 5G和大带宽的TDD 5G进行载波聚合,增强上行覆盖。



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