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【前言】本文将介绍5G的关键概念：BWP（Bandwidth Part）,这是5G区别于4G的最关键概念之一，可谓无线资源的“切片”，可使5G灵活支持各种场景的各类终端。  话说5G和4G的一大区别，就是载波频谱带宽大。 到底有多大呢？我们可以做个比较，下面先从4G说起。 3GPP R8协议规定4G的载波带宽最大是20MHz；在R10引入了载波聚合，最大支持5个载波，把4G的最大工作带宽扩展到了100MHz。 按理说这个带宽已经很大了，轻轻松松就可以支持1Gbps的峰值下载速率，然而3GPP还是不满足，在其LTE Advanced Pro版本里面，又把最大载波聚合数量提升到了32，这下4G一共需要支持640MHz的带宽！ 基站，作为体积庞大，性能强悍的系统设备，支持这么大的带宽倒是问题不大，可要跟基站通信的手机小兄弟就要哭了：可怜我体重二两出头，发射功率只有0.2瓦，还要控制发热保障续航，哪能支持这么多载波这么大带宽啊嘤嘤嘤！ 所以，截止现在，即使是高端的4G手机，也就支持到5载波聚合，最大100MHz带宽。随着5G的到来，4G已成为明日黄花，人老珠黄，奔冷宫而去，自然没人愿意再给4G投资升级了，最大支持32载波也只能停留在纸面上。 到了5G时代，载波带宽有了更大的扩展。 Sub6G频谱每载波最大需要支持100MHz，毫米波甚至每载波达到了400MHz！这听起来似乎还是没有达到4G的640MHz大嘛。可是别忘了，这只是单载波，协议还规定5G可以支持最多16个载波聚合！ 掐指一算，5G竟然最大需要支持1.6GHz到6.4GHz的超大频谱带宽！这样一来，别说手机受不了了，连基站要支持起来也费劲啊。  虽然频谱带宽越大，能支持的峰值速率也就越高，可是，人不能因为走得太远，就忘记了当初为什么要出发。我们来看看5G的初心是什么。 我们再来看看下面这张经典的5G应用场景图。也就是说，5G要满足三角形顶点所描述的三个场景：eMBB，mMTC，uRLLC。 1、eMBB：增强型移动宽带——网速要快一些，快一些，再快一些！ 2、mMTC：大规模机器类型通信——不但人通信，5G时代机器也要相互通信，万物互联，需要智慧城市，智慧家庭等各种各样的物联网应用！ 3、uRLLC：超可靠和低延迟通信——工业自动化，自动驾驶等场景是未来的趋势！ 超大频谱带宽，只使用于eMBB场景，而mMTC和uRLLC这样的物联网垂直行业场景，往往并不需要太高的速率，也就不需要太大的带宽。 也就是说，从5G开始，手机已不再是最主要的终端类型，更多的是智能水表，电表，智能空调，无人机，自动驾驶汽车，工业机器人等等，它们需要的可能并不是高下载速率，而是低成本，大连接，低时延，高可靠性等等，不一而足。 在这种情况下，强制让所有的终端（注意，手机只是5G的诸多类型的终端之一）都支持大带宽，搞一刀切这样的粗放管理是非常不经济的。 就算是手机，常见的高频应用，如电话、即时通信（微信）、在线游戏和小视频流的业务速率都不高，用一个5MHz或更小的载波就满足业务承载。 由于终端的发射功率普遍不高（也不可能高），如果在很大的频谱上发射信号的话，就把有限的功率分散到了很大的带宽上，导致能量过于分散（功率谱密度低），严重影响上行覆盖，这点在物联网终端上体现地非常明显。 并且，物联网终端由于数量非常大，速率低，且对成本非常敏感，比如NB-IoT终端就希望成本低于5美金，而5G万物互联的目标是每平方公里达到百万个连接，这就需要对终端的成本进行更近一步的降低，没有必要支持大带宽。 基于上面这些考虑，5G引入了BWP的概念。BWP的全称是Bandwidth Part，直观的理解就是“部分带宽”。这样一来，终端不需要支持整个5G载波带宽，拿出其中一小段来就可以使用5G服务了！  BWP相当于把5G的频谱在一定的时间内划分成了很多的小块，每个BWP可以使用不同的参数集，其带宽，子载波间隔，以及其他控制参数都可以不同，相当于在5G小区内部又划分出了若干个配置不同的子小区，以适应不同类型的终端及业务类型。  上图直观地表达了一个BWP分配的例子。其中蓝色的矩形表示BWP1，带宽大，但持续的时间短；绿色的矩形表示BWP2，其带宽小，但持续的时间长；橙色的矩形表示BWP3。 第一个时刻，手机正在下载游戏安装包文件，需要较高的速率，因此系统给手机配置了一个大带宽的BWP（BWP1）； 第二时刻，手机在进行在线游戏，需要的流量较小，因此系统给手机配置了一个小带宽的BWP（BWP2），满足其游戏的上下行速率需求即可； 第三时刻，系统发现BWP1所在带宽内遭遇了很强的突发性外部干扰，信号质量急剧恶化，无法满足手机的上网需求了，于是紧急给UE配置了一段新的带宽（BWP3）。 一个终端最大可以支持4个BWP，但同时只能有一个处于激活状态。这样一来就实现了频谱资源的按需使用，不必像4G一样，手机必须在整个载波带宽上工作，更加灵活，也更加省电。 BWP本质上属于5G在空口资源的切片，上面例子中是一个终端内部的BWP的切换，实际上，由于不同BWP的参数集可以不同，它们可以用于完全不同的场景，如下图所示。  看起来铁板一块的5G载波，实际在内部可以进行灵活的BWP分配来实现切片，灵活支持eMBB，mMTC和uRLLC这三种最为典型的5G业务。 BWP，作为5G最关键的核心技术之一，在当前手机eMBB的躁动沉寂之后，必将在后续的垂直行业应用中大放异彩。 |
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