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5G频段的争端:中国Sub-6GHz VS 美国毫米波

2020-11-17 11:02   来源: 互联网    浏览次数:2273

在苹果早些时候发布的时候,苹果表示将支持 175 个 GNR(NewRadio) 波段,其中美国版的 iPhone 12 将支持毫米波 5G。或许一个小合作伙伴会问,为什么只有美国版的 iPhone 12 支持 5G 毫米波,而其他国家和地区版本不支持毫米波,只支持亚 b -6 GHz 频段。


那么,毫米波和亚 6 GHz 有什么区别呢?为什么我国选择亚 6 GHz 频段作为我国的 5G 频段?


毫米波和次 6 千兆赫


打开人类无线通信的发展历史,我们会发现通信的频率越来越高。以中国为例,2G 的主要工作频段为 900 MHz 和 1.8GHz,3G 和 4G 的工作频段分别为 1.9GHz、2.1GHz 和 2.6GHz。这是因为人们对无线通信提出了越来越高的要求。在过去,无线通信是一个语音网络,但现在它是一个数据网络。频率越高,可以提供的带宽就越大。这就像四车道公路比双线车更多,而且可以保持更快的速度。


过去,不同国家对无线通信频率的选择几乎没有差别,但当全球无线通信进入 5G 频段时,情况发生了变化。5G 技术的核心是使传播频率达到更高的水平。目前,全球 5G 方案被划分为毫米波和亚 6 GHz。


毫米波


明尼阿波利斯毫米波基站


毫米波,顾名思义,是指波长在 1 -10 毫米之间的电磁波,所以波长 1 -10 厘米之间的电磁波称为 Limi 波,答案是肯定的。由于毫米波的波长较短,相应的频率为 30-300 GHz。在电磁波领域这个频率已经很高了。当频率高时,传输信号的速度会更快,存储容量也会更大。


次 - 6 千兆赫


次 6 GHz 是指频率低于 6 GHz 的电磁波。与毫米波相比,它比毫米波低得多,在传播速度和带宽容量上自然低于毫米波。目前,我国四大次 6 GHz 运营商的频带划分在 2~3 GHz 之间,N79 达 4.9 GHz。


根据 3 GPP 标准,将 5G 波段划分为 FR1 和 FR2,其中 FR1 频段为 450 MHz≤6 GHz,FR2 频段为 24.25GHz~52.6GHz,亚 6 GHz 和毫米波的频率属于这两个频段。


毫米波和亚 6 千兆赫的优缺点


由于无线电波的物理特性,毫米波的短波长和窄波束特性使信号分辨率、传输安全性和传输速度提高,存储容量也更大,更容易解决用户上网的拥塞问题。然而,该技术的覆盖范围相对较小,更适合于车站、机场、体育场馆等人口密集场景的应用。虽然亚 6 GHz 在传播速度和带宽容量上不如毫米波,但其最大的特点是信号穿透性强,传播距离远于毫米波,更容易在广泛的范围内解决信号的覆盖问题。


覆盖面比较



Google 在这两种覆盖范围上都做了实验,即在相同范围和相同基站数的环境下,测试了毫米波和次 6 GHz 的覆盖能力,结果表明,在 100 Mbps 速率下,毫米波 5G 网络可以覆盖人口的 11.6%,而亚 B6GHz 网络可以覆盖 57.4% 的人口,以 1 Gbps 的速率,毫米波 5G 网络可以覆盖人口的 3.9%,5G 网络的毫米波方案覆盖人口的 21.2%。


也就是说,由 Sub-6 GHz 方案运营的 5G 网络的覆盖范围是毫米波 5G 网络的 5 倍以上。


穿透力比较


短波长度的特点使得毫米波的穿透力并不理想。根据先前的研究,使用毫米波技术的 5G 手机几乎可以被电话亭、玻璃、树木和雨水阻塞。只要基站和移动电话之间存在阻塞,5G 网络就可能回落到 4G 状态。


网络速度比较


GB/T1457-1996 次 6 ghz 网络速度测试


毫米波网络测速


根据美国互联网交通监管机构 Ookla 的数据,在英国,搭载高通 SNAP 巨龙移动平台的终端的平均 5G 下载速率是 4 GLTE 的 5 倍。在美国,5G 毫米波终端的峰值速率超过 2 Gbps,平均下载速率超过 900 Mbps,相当于 Sub-6 GHz 的 4 倍多,比 4GLTE 高得多。


为什么中国选择的是次 6 千兆赫,它的网络速度较慢?

事实上,对于 5G 网络的建设,无论是亚 6 GHz 还是毫米波,其优缺点都是没有区别的。毫米波和亚 6 GHz 的选择更多地取决于本国的实际情况。这里的 P Jun 准备从国情和技术的角度阐明为什么中国选择亚 6 GHz 而不是毫米波。


国情

以美国为例。美国是世界第四大国家,面积 937 万平方公里,但人口只有 3.3 亿。中国有 960 万平方公里,人口 14 亿,几乎是美国的五倍。庞大的人口意味着互联网上有更多的用户,面对如此庞大的人口基数,更大的覆盖范围显然比毫米波更具有成本效益。欧盟国家、日本、韩国、印度和非洲国家等地区都采用了 Sub-6GHz 的 5G 方案。


美国之所以使用毫米波启动 5G,首先是因为其人口密度低,而且由于历史原因,美国通信领域可以分配的大部分频谱被军方占用,只剩下超过 27.5GHz 的频率,所以美国运营商的 5G 部署必须从毫米波开始。



技术

美国人口众多,光纤占用率低,但是 5G 基站的密度很高,用光纤连接基站和中央机房的成本很高。但是毫米波可以实现自返回,因此对美国来说,5G 空端口不需要光纤链路,直接使用微波返回成本更高。相比之下,美国的毫米波部署成本较低。


我国 4G 建设比较成熟,覆盖面广,光纤接入率高,因此只需在原来的 4G 基站上安装 5G 基站,既节省了时间,又节约了成本。这样,运营商就可以建立一个大面积的 5G 网络,我们可以更早地体验 5G 网络。


最后,潘军不得不提到羊毛是从羊身上出来的。如果运营商的建筑成本低,相应的 5G 包装也会变得便宜,这对我们普通消费者是有利的。如果我国直接使用毫米波来部署 5G 网络,那么高成本的一揽子方案将是昂贵的,估计许多人负担不起。在国外的 5G 套餐中,如果你想体验毫米级的高速 5G,每月至少要花 300 元,而美国的起价必须是 570 元。结合我国的实际情况,在 5G 的初级阶段,使用 Sub-6GHz 部署 5G 网络可以被更多的人使用,更多的人可以使用它。这对消费者来说是最友好的。


对于毫米波,中国并没有停止它的旅程。


但是,今年 3 月,工业和信息技术部发布了 "关于促进 5G 的加速发展的通知",其中提到 "及时发布 5G 频段的使用计划,组织毫米波设备和性能测试,为 5G 毫米波技术的商业化应用做准备"。" 中国电信等组织积极参加了工业和信息技术部组织的毫米波试验。


根据毫米波的特点,信号覆盖并不是中国运营商所追求的,而是在需要弥补 "盲目性" 进行 "喂食" 的地区,主要是为了解决室内和炎热地区的容量需求问题。目前,主流移动通信运营商已经推出了支持 5G 毫米波的基站设备,中国联通已经与 2022 年北京冬季奥运会达成合作,后者将在北京冬季奥运会上推广和应用毫米波。


在芯片方面,今年 6 月,南京网络通信与安全紫金山实验室开发了 CMOS 毫米波全集成四通道相控阵芯片,并完成了芯片封装和测试。三星和华为支持毫米波工程原型,其他芯片制造商也纷纷推出毫米波产品。




责任编辑:萤莹香草钟
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