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能力突破，因此被稱為A，即Advanced，更為先進的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）技術實現(xiàn)通信速率或者說通信吞吐率的大幅提升。

其實進一步增加通信速率，似乎有點雞肋。之所以說雞肋，是因為就算沒有使用5G-A，5G現(xiàn)階段在商用網(wǎng)絡中能實現(xiàn)的下載速率也可以輕松達到800Mbps-1Gbps，上行也可以達到80-100Mbps，面對主流應用場景（4K視頻、直播等）可以說是綽綽有余。

但是，5G在設計之初想要實現(xiàn)的目標下行峰值速率可是要達到10Gbps以上的，咱先不說10Gbps到底要用來干啥，總之5G當前版本確實無法實現(xiàn)這么高的速率。

而制約移動通信吞吐率最核心的因素無外乎這么幾個：

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

二是大規(guī)模天線技術。所謂大規(guī)模天線技術，就是在直接向用戶手機發(fā)射或接收5G電磁波的單個天線內(nèi)同時集成幾十甚至上百組小天線，每組小天線可以獨立收發(fā)信號分別處理，這樣可以實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)并行傳輸，雖然理論上確實可以繼續(xù)增加小天線的組數(shù)提升網(wǎng)絡吞吐率，但這么做性價比太低，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。

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。

但頻率資源是獨占的，不能共享，現(xiàn)在世界上太多無線傳輸技術比如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，4G時代已經(jīng)非常成熟，5G早期版本早就可以使用，但5G-A的一個突破是能同時使用3個載波（專業(yè)術語叫做3CC，CC是Componet Carrier分量載波的意思），也就是3條道路共同運送貨物，而早前主要使用2個載波，就這樣實現(xiàn)了吞吐率的大幅提升，理論上可以達到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前確實沒啥好辦法了，后面想達到10Gbps可能就真需要換5G設備了（毫米波）。

那3CC載波聚合的應用場景在哪兒？

如果用在個人用戶手機上網(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并不是一個會大范圍應用的5G-A技術，而是適配場景的應用。

而相比于3CC技術，5G-A另一個被重點宣傳的技術RedCap則在應用場景上更普適。

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進步？

因為在很多場合，少就是多，而這個場合就是物聯(lián)網(wǎng)。

移動通信技術在物聯(lián)網(wǎng)中的應用與個人上網(wǎng)使用需求差異非常大，個人手機是芯片性能越強、速率越高、時延越低越好，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)在的基站建設密度，一個基站覆蓋范圍下能有幾百個用戶已經(jīng)算是非常多了。

而在物聯(lián)網(wǎng)應用場景，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)應用場景，比如共享單車、智能水電表、pos機、智慧城市傳感器等等，大部分一天甚至幾天一個月才傳輸幾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完全體的能力應用在很多物聯(lián)網(wǎng)場景，會導致物聯(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現(xiàn)，所以RedCap是5G-A能力中部署最快、部署范圍最廣的技術，目前很多發(fā)達城市已經(jīng)實現(xiàn)全城部署。

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

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

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

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