美韓5G網絡體驗差,都是頻譜惹的禍?扒一扒5G頻譜那些事兒

美韓5G網絡體驗差,都是頻譜惹的禍?扒一扒5G頻譜那些事兒

5G通過電磁頻譜來無線傳輸信息,特別是無線電頻譜,包括廣播、藍牙、WiFi等通信技術都會使用到。為了避免不同種類系統間互相重疊干擾,不同的通信系統使用的頻率範圍(帶域)都不相同。

頻譜資源是移動通信發展的核心資源,在5G時代,不起眼的頻譜卻決定著5G網絡的連接速度、穿透力、覆蓋範圍等重要特性。

目前,在世界各國5G網絡還處於早期試驗階段。美國、韓國都已有運營商率先宣佈實現5G商用,但用戶們的實測效果卻大多不太如意:網速峰值不及預期、進了建築就沒信號……眾多缺點引發了媒體吐槽。

5G網絡不行,究竟是誰的鍋?這倒也不能全怪運營商們太過心急而匆匆推出,關鍵問題還是在於所使用的頻段——信號衰耗大、易受阻擋、覆蓋距離短,是試驗中所使用的毫米波的天然缺點。

頻譜的定義

無線電波頻率範圍從3000赫茲(kHz)到300千兆赫(GHz)。頻譜是一個頻率範圍,也稱為波段,它有特定的名稱劃分。

無線電波段劃分的一些例子包括極低頻(ELF)、超低頻(ULF)、低頻(LF)、中頻(MF)、超高頻(UHF)和極高頻(EHF)。

無線電頻譜的一部分從30 GHz到300 GHz (EHF波段的一部分)之間的高頻範圍,通常稱為毫米波段(因為其波長範圍為1-10毫米)。因此,這個波段內和周圍的波長稱為毫米波(mmW)。

mmwave是5G的一種流行選擇,但在射電天文學、電信和雷達炮等領域也有應用。

5G無線電頻譜的另一部分是超高頻(UHF),它的頻譜比極高頻(EHF)低。

UHF頻段的頻率範圍為300 MHz到3 GHz,應用範圍從電視廣播、GPS到Wi-Fi、無線電話和藍牙都會用到。

頻率在1 GHz及以上的也稱為微波,頻率在1-6 GHz之間的通常被稱為“sub-6 GHz”頻譜的一部分。

頻率決定了你的網速和能否收到信號

所有的無線電波都以光速傳播,但不同波長會直接影響傳輸的速度和距離。

較高的頻率意味著較快的傳播速度和較短的傳播距離,較低的頻率則意味著較慢的速度和較遠的距離。

波長與頻率成反比,例如更高的頻率波長較短。30赫茲(低頻)的波長為10,000公里,而300 GHz(高頻)的波長僅為1毫米。

當波長非常短時(例如頻譜中的高段頻率),波形非常小,很容易失真。這就是為什麼高頻率不能像低頻率一樣傳播得那麼遠。

速度是另一個因素。帶寬是由信號的最高和最低頻率之差來測量的。

當在無線電頻譜上選擇更高的波段時,頻率的範圍會更大,因此吞吐量會增加(即你會得到更快的下載速度)。

不存在特定的“5G頻譜”

由於5G手機使用的頻率決定了速度和距離,所以對於服務提供商(如Verizon或AT&T)來說,使用一個合適的頻率和頻譜非常重要。

例如,毫米波屬於高頻段,它具有能夠攜帶大量數據的優點。然而,更高波段的無線電波也更容易被空氣、樹木和附近建築物中的氣體吸收。

因此,毫米波在網絡基礎設施十分密集時是很有利的,但在長距離傳輸數據時就不那麼有用了(由於隨距離而衰減)。

由於這些原因,並不存在特定的“5G頻譜”——運營商們可以使用頻譜的不同部分。5G網絡運營商希望能夠擁有最大的傳播距離,最少的問題,並獲得儘可能多的吞吐量。

克服毫米波限制的一種方法是使波段多樣化並使用較低的波段。

比如,600 MHz的頻率帶寬較低,但不容易被影響(如被空氣中的水分影響),它不會像毫米波一樣那麼快消散,能夠到達5G手機或更遠的其它設備終端,同時還能更好地穿透牆壁,提供室內網絡信號。

相比之下,30 kHz到300 kHz範圍內的低頻(LF)傳輸對於長距離通信來說是很好的,因為它們的衰減很低,因此不需要像高頻那樣頻繁地需要增強。它們被用於調頻廣播。

移動網絡服務提供商可能會在需要更多數據的地區使用更高的5G頻率,比如在一個人口繁密的城市,那裡將會有很多設備接入網絡。

然而,低頻段頻率對於向一些基站稀少、地形不平整、障礙物多的地區提供5G網絡來說是有用的。

以下是其他可能會用於5G的頻段(稱為多層頻譜):

C波段:覆蓋範圍和容量為2-6 GHz。

超級數據層:超過6 GHz(例如,24-29 GHz和37-43 GHz)的高帶寬區域。

覆蓋區:低於2 GHz(如700 MHz)以便為室內和更廣泛的覆蓋區域提供信號。

C波段傳統意義上指的是頻率為4.0-8.0GHz的一段頻帶,大體範圍不變,但具體頻段因國而異。美國的C波段為3.6-4.2GHZ頻段,與毫米波相比,C波段覆蓋範圍大,信號穿透力更強,無論在基站建設上還是在網絡質量上都具有明顯優勢。

但由於3.7-4.2GHz過去一直是衛星通訊的下行頻段,目前美國的C波段掌握在幾家衛星通訊公司手中。而FCC在頻譜分配方面遵循市場化原則,通過公開拍賣分配頻段,已分配的頻段通常不能強制收回,這也使得各方圍繞C波段產生了糾紛。

運營商所使用的5G頻段

目前,美國、韓國、英國等國家已完成首期頻譜拍賣工作。

美國運營商5G頻譜使用情況:

T-Mobile:T-Mobile計劃使用低頻段(600 MHz)和中頻段。

Verizon:Verizon的5G超寬帶網絡(5G Ultra Wideband )使用毫米波,特別是28 GHz和39 GHz。

AT&T: AT&T的部署策略是在密集地區使用毫米波頻譜,在農村和郊區使用中低頻譜。

Sprint: Sprint聲稱擁有比美國任何其他運營商都多的頻譜,有三個頻段:800 MHz、1.9 GHz和2.5 GHz。

在美國,5G頻段必須通過拍賣等方式出售或授權給運營商,才能讓某個公司使用特定頻段。

國際電信聯盟(ITU)監管著全球無線電頻譜的使用,而國內的頻譜使用則由不同的監管機構控制,比如美國的美國聯邦通訊委員會(FCC)。

中國的5G試驗頻譜也已經劃定,其中中國電信獲得3400MHz-3500MHz共100MHz帶寬的5G試驗頻率資源,中國聯通獲得3500MHz-3600MHz共100MHz帶寬的5G試驗頻率資源。

中國移動獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G試驗頻率資源,其中2515-2575MHz、2635-2675MHz和4800-4900MHz頻段為新增頻段,2575-2635MHz頻段為重耕中國移動現有的TD-LTE(4G)頻段。

通信行業首席分析師武超則表示,中國電信和中國聯通獲得全球相對主流的5G頻段,3.5GHz中各100MHz,產業鏈較為成熟。把最容易建網的頻段分給了相對體量比較小的電信和聯通,然後把相對難做的2.6GHz和4.9GHz分給中國移動,主要是出於產業拉動的考量。

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