5G-A通識課第2課 | 5G-A相比5G多了啥

閱讀本文前請先行閱讀 5G-A通識課第1課|為什么需要5G-A

《5G-A通識課》是我本人原創(chuàng)的5G-A通識課程（寫到哪兒算哪兒，最多不會超過5篇），叫通識課的意思就是希望誰都能看懂。

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第一課說到5G-A相比5G取得了一些較為顯著的技術(shù)能力突破，因此被稱為A，即Advanced，更為先進(jìn)的5G。

那5G-A到底取得了哪些突破呢？

首先是通過3CC（后面再介紹）技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信速率或者說通信吞吐率的大幅提升。

其實(shí)進(jìn)一步增加通信速率，似乎有點(diǎn)雞肋。之所以說雞肋，是因?yàn)榫退銢]有使用5G-A，5G現(xiàn)階段在商用網(wǎng)絡(luò)中能實(shí)現(xiàn)的下載速率也可以輕松達(dá)到800Mbps-1Gbps，上行也可以達(dá)到80-100Mbps，面對主流應(yīng)用場景（4K視頻、直播等）可以說是綽綽有余。

但是，5G在設(shè)計(jì)之初想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)下行峰值速率可是要達(dá)到10Gbps以上的，咱先不說10Gbps到底要用來干啥，總之5G當(dāng)前版本確實(shí)無法實(shí)現(xiàn)這么高的速率。

而制約移動通信吞吐率最核心的因素?zé)o外乎這么幾個(gè)：

一是調(diào)制編碼技術(shù)。這是移動通信最核心的技術(shù)，不過技術(shù)升級上已經(jīng)陷入瓶頸，基本在擠牙膏式的提升，對網(wǎng)絡(luò)吞吐率的大幅提升幾乎無作用。

二是大規(guī)模天線技術(shù)。所謂大規(guī)模天線技術(shù)，就是在直接向用戶手機(jī)發(fā)射或接收5G電磁波的單個(gè)天線內(nèi)同時(shí)集成幾十甚至上百組小天線，每組小天線可以獨(dú)立收發(fā)信號分別處理，這樣可以實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)并行傳輸，雖然理論上確實(shí)可以繼續(xù)增加小天線的組數(shù)提升網(wǎng)絡(luò)吞吐率，但這么做性價(jià)比太低，一方面邊際增益遞減，另一方面5G才用這么幾年就更換天線基本不現(xiàn)實(shí)。

三是通信帶寬。移動通信使用的通信載體是電磁波，而決定電磁波承載信息量的關(guān)鍵因素是頻率帶寬，直觀理解帶寬就是道路寬度，道路越寬，能走的貨車越大，通信容量越大速率越快。

但頻率資源是獨(dú)占的，不能共享，現(xiàn)在世界上太多無線傳輸技術(shù)比如2345G、軍用通信、無線廣播電視、衛(wèi)星通信等等已經(jīng)占據(jù)大量的優(yōu)質(zhì)頻率資源，想增加通信帶寬，談何容易。

既然不能增加道路寬度，那能不能讓不同的車道一起運(yùn)輸相同的貨物呢？

這就是5G-A增加通信吞吐率的方式——載波聚合。

一個(gè)載波就是一條車道，而載波聚合，就是將不同的通信道路聚合起來傳輸相同的數(shù)據(jù)。載波聚合并不是新技術(shù)，4G時(shí)代已經(jīng)非常成熟，5G早期版本早就可以使用，但5G-A的一個(gè)突破是能同時(shí)使用3個(gè)載波（專業(yè)術(shù)語叫做3CC，CC是Componet Carrier分量載波的意思），也就是3條道路共同運(yùn)送貨物，而早前主要使用2個(gè)載波，就這樣實(shí)現(xiàn)了吞吐率的大幅提升，理論上可以達(dá)到5Gbps左右的下行速率和500Mbps左右的上行速率（峰值）。

就這？對，就這。。移動通信吞吐率的突破當(dāng)前確實(shí)沒啥好辦法了，后面想達(dá)到10Gbps可能就真需要換5G設(shè)備了（毫米波）。

那3CC載波聚合的應(yīng)用場景在哪兒？

如果用在個(gè)人用戶手機(jī)上網(wǎng)場景，那3CC載波聚合就是殺雞用牛刀。3CC后續(xù)大概率主要用在演唱會、體育比賽、高校或工廠宿舍等超密集通信場景。也就說，3CC并不是一個(gè)會大范圍應(yīng)用的5G-A技術(shù)，而是適配場景的應(yīng)用。

而相比于3CC技術(shù)，5G-A另一個(gè)被重點(diǎn)宣傳的技術(shù)RedCap則在應(yīng)用場景上更普適。

雖然被稱為小紅帽RedCap，但是RedCap與帽子一毛錢關(guān)系也沒有，RedCap是Reduced Capability的英文縮寫，直白翻譯就是縮減的能力。

所以，RedCap就是能力縮減的5G。

說到這，您可能會疑惑，不是5G-A嗎？怎么5G能力退化也算是技術(shù)進(jìn)步？

因?yàn)樵诤芏鄨龊希?strong>少就是多，而這個(gè)場合就是物聯(lián)網(wǎng)。

移動通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用與個(gè)人上網(wǎng)使用需求差異非常大，個(gè)人手機(jī)是芯片性能越強(qiáng)、速率越高、時(shí)延越低越好，由于用戶可以每天充電，對耗電要求并不高，對單個(gè)基站的接入用戶數(shù)要求也不高，畢竟以現(xiàn)在的基站建設(shè)密度，一個(gè)基站覆蓋范圍下能有幾百個(gè)用戶已經(jīng)算是非常多了。

而在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，反而是對省電與大規(guī)模接入要求最高，對網(wǎng)速和時(shí)延要求并不高。

除了車聯(lián)網(wǎng)、智慧工廠等少數(shù)場景外，大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，比如共享單車、智能水電表、pos機(jī)、智慧城市傳感器等等，大部分一天甚至幾天一個(gè)月才傳輸幾M的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)只要傳輸成功就可以了，是1毫秒還是1秒傳完的影響并不大，因此，如果5G完全體的能力應(yīng)用在很多物聯(lián)網(wǎng)場景，會導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)芯片成本過高、耗電過快需頻繁更換電池，且占用資源過多影響終端接入數(shù)量，5G的高性能反而成為了拖累。

于是，RedCap也就是簡化版5G橫空出世，通過能力部分裁剪，大大壓縮5G芯片成本與耗電，同時(shí)減少資源占用大幅增加同一基站接入用戶數(shù)。

而且，RedCap并不需要新增或改造5G基站，RedCap與給人用的5G基站共享軟硬件與頻率資源，只需要基站升級就可以實(shí)現(xiàn)，所以RedCap是5G-A能力中部署最快、部署范圍最廣的技術(shù)，目前很多發(fā)達(dá)城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全城部署。

可能有人會好奇，要說移動物聯(lián)網(wǎng)，4G時(shí)代也有NB-IoT，為什么還需要RedCap？

因?yàn)镽edCap在低成本與低電耗情況下，依然能實(shí)現(xiàn)百兆速率與兩位數(shù)毫秒的時(shí)延，而原先的NB-IoT對4G功能裁剪太狠，基本只能實(shí)現(xiàn)百K的速率和幾百毫秒的時(shí)延，不能滿足大量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。

因此，后續(xù)終端廠家可以將RedCap 5G芯片應(yīng)用在可穿戴設(shè)備、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控等大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，既實(shí)現(xiàn)成本與耗電壓降，同時(shí)也能享受到現(xiàn)有5G網(wǎng)絡(luò)的大范圍覆蓋與高速率低時(shí)延優(yōu)勢，這是5G產(chǎn)業(yè)后續(xù)發(fā)展的重要增長點(diǎn)。

除了以上兩點(diǎn)，5G-A最大的殺手锏，就是最近與低空經(jīng)濟(jì)契合度極高的通感一體，這個(gè)技術(shù)的突破相比其他技術(shù)的進(jìn)步來看，顯得非常神奇與令人驚訝，因此下篇單獨(dú)再講。