美韩5G网络体验差,都是频谱惹的祸?扒一扒5G频谱那些事儿

5G通过电磁频谱来无线传输信息,特别是无线电频谱,包括广播、蓝牙、WiFi等通信技术都会使用到。为了避免不同种类系统间互相重叠干扰,不同的通信系统使用的频率范围(带域)都不相同。

5G通过电磁频谱来无线传输信息,特别是无线电频谱,包括广播、蓝牙、WiFi等通信技术都会使用到。为了避免不同种类系统间互相重叠干扰,不同的通信系统使用的频率范围(带域)都不相同。

频谱资源是移动通信发展的核心资源,在5G时代,不起眼的频谱却决定着5G网络的连接速度、穿透力、覆盖范围等重要特性。

目前,在世界各国5G网络还处于早期试验阶段。美国、韩国都已有运营商率先宣布实现5G商用,但用户们的实测效果却大多不太如意:网速峰值不及预期、进了建筑就没信号……众多缺点引发了媒体吐槽。

5G网络不行,究竟是谁的锅?这倒也不能全怪运营商们太过心急而匆匆推出,关键问题还是在于所使用的频段——信号衰耗大、易受阻挡、覆盖距离短,是试验中所使用的毫米波的天然缺点。

频谱的定义

无线电波频率范围从3000赫兹(kHz)到300千兆赫(GHz)。频谱是一个频率范围,也称为波段,它有特定的名称划分。

无线电波段划分的一些例子包括极低频(ELF)、超低频(ULF)、低频(LF)、中频(MF)、超高频(UHF)和极高频(EHF)。

无线电频谱的一部分从30 GHz到300 GHz (EHF波段的一部分)之间的高频范围,通常称为毫米波段(因为其波长范围为1-10毫米)。因此,这个波段内和周围的波长称为毫米波(mmW)。

mmwave是5G的一种流行选择,但在射电天文学、电信和雷达炮等领域也有应用。

5G无线电频谱的另一部分是超高频(UHF),它的频谱比极高频(EHF)低。

UHF频段的频率范围为300 MHz到3 GHz,应用范围从电视广播、GPS到Wi-Fi、无线电话和蓝牙都会用到。

频率在1 GHz及以上的也称为微波,频率在1-6 GHz之间的通常被称为“sub-6 GHz”频谱的一部分。

频率决定了你的网速和能否收到信号

所有的无线电波都以光速传播,但不同波长会直接影响传输的速度和距离。

较高的频率意味着较快的传播速度和较短的传播距离,较低的频率则意味着较慢的速度和较远的距离。

波长与频率成反比,例如更高的频率波长较短。30赫兹(低频)的波长为10,000公里,而300 GHz(高频)的波长仅为1毫米。

当波长非常短时(例如频谱中的高段频率),波形非常小,很容易失真。这就是为什么高频率不能像低频率一样传播得那么远。

速度是另一个因素。带宽是由信号的最高和最低频率之差来测量的。

当在无线电频谱上选择更高的波段时,频率的范围会更大,因此吞吐量会增加(即你会得到更快的下载速度)。

不存在特定的“5G频谱”

由于5G手机使用的频率决定了速度和距离,所以对于服务提供商(如Verizon或AT&T)来说,使用一个合适的频率和频谱非常重要。

例如,毫米波属于高频段,它具有能够携带大量数据的优点。然而,更高波段的无线电波也更容易被空气、树木和附近建筑物中的气体吸收。

因此,毫米波在网络基础设施十分密集时是很有利的,但在长距离传输数据时就不那么有用了(由于随距离而衰减)。

由于这些原因,并不存在特定的“5G频谱”——运营商们可以使用频谱的不同部分。5G网络运营商希望能够拥有最大的传播距离,最少的问题,并获得尽可能多的吞吐量。

克服毫米波限制的一种方法是使波段多样化并使用较低的波段。

比如,600 MHz的频率带宽较低,但不容易被影响(如被空气中的水分影响),它不会像毫米波一样那么快消散,能够到达5G手机或更远的其它设备终端,同时还能更好地穿透墙壁,提供室内网络信号。

相比之下,30 kHz到300 kHz范围内的低频(LF)传输对于长距离通信来说是很好的,因为它们的衰减很低,因此不需要像高频那样频繁地需要增强。它们被用于调频广播。

移动网络服务提供商可能会在需要更多数据的地区使用更高的5G频率,比如在一个人口繁密的城市,那里将会有很多设备接入网络。

然而,低频段频率对于向一些基站稀少、地形不平整、障碍物多的地区提供5G网络来说是有用的。

以下是其他可能会用于5G的频段(称为多层频谱):

C波段:覆盖范围和容量为2-6 GHz。

超级数据层:超过6 GHz(例如,24-29 GHz和37-43 GHz)的高带宽区域。

覆盖区:低于2 GHz(如700 MHz)以便为室内和更广泛的覆盖区域提供信号。

C波段传统意义上指的是频率为4.0-8.0GHz的一段频带,大体范围不变,但具体频段因国而异。美国的C波段为3.6-4.2GHZ频段,与毫米波相比,C波段覆盖范围大,信号穿透力更强,无论在基站建设上还是在网络质量上都具有明显优势。

但由于3.7-4.2GHz过去一直是卫星通讯的下行频段,目前美国的C波段掌握在几家卫星通讯公司手中。而FCC在频谱分配方面遵循市场化原则,通过公开拍卖分配频段,已分配的频段通常不能强制收回,这也使得各方围绕C波段产生了纠纷。

运营商所使用的5G频段

目前,美国、韩国、英国等国家已完成首期频谱拍卖工作。

美国运营商5G频谱使用情况:

T-Mobile:T-Mobile计划使用低频段(600 MHz)和中频段。

Verizon:Verizon的5G超宽带网络(5G Ultra Wideband )使用毫米波,特别是28 GHz和39 GHz。

AT&T: AT&T的部署策略是在密集地区使用毫米波频谱,在农村和郊区使用中低频谱。

Sprint: Sprint声称拥有比美国任何其他运营商都多的频谱,有三个频段:800 MHz、1.9 GHz和2.5 GHz。

在美国,5G频段必须通过拍卖等方式出售或授权给运营商,才能让某个公司使用特定频段。

国际电信联盟(ITU)监管着全球无线电频谱的使用,而国内的频谱使用则由不同的监管机构控制,比如美国的美国联邦通讯委员会(FCC)。

中国的5G试验频谱也已经划定,其中中国电信获得3400MHz-3500MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源,中国联通获得3500MHz-3600MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源。

中国移动获得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz频段的5G试验频率资源,其中2515-2575MHz、2635-2675MHz和4800-4900MHz频段为新增频段,2575-2635MHz频段为重耕中国移动现有的TD-LTE(4G)频段。

通信行业首席分析师武超则表示,中国电信和中国联通获得全球相对主流的5G频段,3.5GHz中各100MHz,产业链较为成熟。把最容易建网的频段分给了相对体量比较小的电信和联通,然后把相对难做的2.6GHz和4.9GHz分给中国移动,主要是出于产业拉动的考量。

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