5G頻段的爭端:中國Sub-6GHz VS 美國毫米波
在蘋果早些時候發布的時候,蘋果表示將支持 175 個 GNR(NewRadio) 波段,其中美國版的 iPhone 12 將支持毫米波 5G。或許一個小合作伙伴會問,為什么只有美國版的 iPhone 12 支持 5G 毫米波,而其他國家和地區版本不支持毫米波,只支持亞 b -6 GHz 頻段。
那么,毫米波和亞 6 GHz 有什么區別呢?為什么我國選擇亞 6 GHz 頻段作為我國的 5G 頻段?
毫米波和次 6 千兆赫
打開人類無線通信的發展歷史,我們會發現通信的頻率越來越高。以中國為例,2G 的主要工作頻段為 900 MHz 和 1.8GHz,3G 和 4G 的工作頻段分別為 1.9GHz、2.1GHz 和 2.6GHz。這是因為人們對無線通信提出了越來越高的要求。在過去,無線通信是一個語音網絡,但現在它是一個數據網絡。頻率越高,可以提供的帶寬就越大。這就像四車道公路比雙線車更多,而且可以保持更快的速度。
過去,不同國家對無線通信頻率的選擇幾乎沒有差別,但當全球無線通信進入 5G 頻段時,情況發生了變化。5G 技術的核心是使傳播頻率達到更高的水平。目前,全球 5G 方案被劃分為毫米波和亞 6 GHz。
毫米波
明尼阿波利斯毫米波基站
毫米波,顧名思義,是指波長在 1 -10 毫米之間的電磁波,所以波長 1 -10 厘米之間的電磁波稱為 Limi 波,答案是肯定的。由于毫米波的波長較短,相應的頻率為 30-300 GHz。在電磁波領域這個頻率已經很高了。當頻率高時,傳輸信號的速度會更快,存儲容量也會更大。
次 - 6 千兆赫
次 6 GHz 是指頻率低于 6 GHz 的電磁波。與毫米波相比,它比毫米波低得多,在傳播速度和帶寬容量上自然低于毫米波。目前,我國四大次 6 GHz 運營商的頻帶劃分在 2~3 GHz 之間,N79 達 4.9 GHz。
根據 3 GPP 標準,將 5G 波段劃分為 FR1 和 FR2,其中 FR1 頻段為 450 MHz≤6 GHz,FR2 頻段為 24.25GHz~52.6GHz,亞 6 GHz 和毫米波的頻率屬于這兩個頻段。
毫米波和亞 6 千兆赫的優缺點
由于無線電波的物理特性,毫米波的短波長和窄波束特性使信號分辨率、傳輸安全性和傳輸速度提高,存儲容量也更大,更容易解決用戶上網的擁塞問題。然而,該技術的覆蓋范圍相對較小,更適合于車站、機場、體育場館等人口密集場景的應用。雖然亞 6 GHz 在傳播速度和帶寬容量上不如毫米波,但其最大的特點是信號穿透性強,傳播距離遠于毫米波,更容易在廣泛的范圍內解決信號的覆蓋問題。
覆蓋面比較
Google 在這兩種覆蓋范圍上都做了實驗,即在相同范圍和相同基站數的環境下,測試了毫米波和次 6 GHz 的覆蓋能力,結果表明,在 100 Mbps 速率下,毫米波 5G 網絡可以覆蓋人口的 11.6%,而亞 B6GHz 網絡可以覆蓋 57.4% 的人口,以 1 Gbps 的速率,毫米波 5G 網絡可以覆蓋人口的 3.9%,5G 網絡的毫米波方案覆蓋人口的 21.2%。
也就是說,由 Sub-6 GHz 方案運營的 5G 網絡的覆蓋范圍是毫米波 5G 網絡的 5 倍以上。
穿透力比較
短波長度的特點使得毫米波的穿透力并不理想。根據先前的研究,使用毫米波技術的 5G 手機幾乎可以被電話亭、玻璃、樹木和雨水阻塞。只要基站和移動電話之間存在阻塞,5G 網絡就可能回落到 4G 狀態。
網絡速度比較
GB/T1457-1996 次 6 ghz 網絡速度測試
毫米波網絡測速
根據美國互聯網交通監管機構 Ookla 的數據,在英國,搭載高通 SNAP 巨龍移動平臺的終端的平均 5G 下載速率是 4 GLTE 的 5 倍。在美國,5G 毫米波終端的峰值速率超過 2 Gbps,平均下載速率超過 900 Mbps,相當于 Sub-6 GHz 的 4 倍多,比 4GLTE 高得多。
為什么中國選擇的是次 6 千兆赫,它的網絡速度較慢?
事實上,對于 5G 網絡的建設,無論是亞 6 GHz 還是毫米波,其優缺點都是沒有區別的。毫米波和亞 6 GHz 的選擇更多地取決于本國的實際情況。這里的 P Jun 準備從國情和技術的角度闡明為什么中國選擇亞 6 GHz 而不是毫米波。
國情
以美國為例。美國是世界第四大國家,面積 937 萬平方公里,但人口只有 3.3 億。中國有 960 萬平方公里,人口 14 億,幾乎是美國的五倍。龐大的人口意味著互聯網上有更多的用戶,面對如此龐大的人口基數,更大的覆蓋范圍顯然比毫米波更具有成本效益。歐盟國家、日本、韓國、印度和非洲國家等地區都采用了 Sub-6GHz 的 5G 方案。
美國之所以使用毫米波啟動 5G,首先是因為其人口密度低,而且由于歷史原因,美國通信領域可以分配的大部分頻譜被軍方占用,只剩下超過 27.5GHz 的頻率,所以美國運營商的 5G 部署必須從毫米波開始。
技術
美國人口眾多,光纖占用率低,但是 5G 基站的密度很高,用光纖連接基站和中央機房的成本很高。但是毫米波可以實現自返回,因此對美國來說,5G 空端口不需要光纖鏈路,直接使用微波返回成本更高。相比之下,美國的毫米波部署成本較低。
我國 4G 建設比較成熟,覆蓋面廣,光纖接入率高,因此只需在原來的 4G 基站上安裝 5G 基站,既節省了時間,又節約了成本。這樣,運營商就可以建立一個大面積的 5G 網絡,我們可以更早地體驗 5G 網絡。
最后,潘軍不得不提到羊毛是從羊身上出來的。如果運營商的建筑成本低,相應的 5G 包裝也會變得便宜,這對我們普通消費者是有利的。如果我國直接使用毫米波來部署 5G 網絡,那么高成本的一攬子方案將是昂貴的,估計許多人負擔不起。在國外的 5G 套餐中,如果你想體驗毫米級的高速 5G,每月至少要花 300 元,而美國的起價必須是 570 元。結合我國的實際情況,在 5G 的初級階段,使用 Sub-6GHz 部署 5G 網絡可以被更多的人使用,更多的人可以使用它。這對消費者來說是最友好的。
對于毫米波,中國并沒有停止它的旅程。
但是,今年 3 月,工業和信息技術部發布了 "關于促進 5G 的加速發展的通知",其中提到 "及時發布 5G 頻段的使用計劃,組織毫米波設備和性能測試,為 5G 毫米波技術的商業化應用做準備"。" 中國電信等組織積極參加了工業和信息技術部組織的毫米波試驗。
根據毫米波的特點,信號覆蓋并不是中國運營商所追求的,而是在需要彌補 "盲目性" 進行 "喂食" 的地區,主要是為了解決室內和炎熱地區的容量需求問題。目前,主流移動通信運營商已經推出了支持 5G 毫米波的基站設備,中國聯通已經與 2022 年北京冬季奧運會達成合作,后者將在北京冬季奧運會上推廣和應用毫米波。
在芯片方面,今年 6 月,南京網絡通信與安全紫金山實驗室開發了 CMOS 毫米波全集成四通道相控陣芯片,并完成了芯片封裝和測試。三星和華為支持毫米波工程原型,其他芯片制造商也紛紛推出毫米波產品。