40℃高温的天气,一只没有信号的手机带你重回那个车马都很慢的时代。 

立秋已至,某些地区的“炙烤模式”却还没有跳闸。八月中旬,浙江杭州气温达到41.8℃,超过2013年41.6℃的纪录,成为1951年杭州有连续气象观测记录以来的最高气温历史极值。 

早高峰汗流浃背坐到工位,在空调房里办公也难逃高温的影响。近日,“杭州热得手机信号都受影响”“杭州热得网速都慢了”等词条接连登上热搜。经过反复切身体会,人们终于意识到,如果突然觉得手机信号不好,恐怕不光是手机的问题,罪魁祸首也有可能是高温天气。 

事实上,减少极端气候对手机信号的干扰是专家们的日常课题之一。高温天气干扰手机信号早有科学解释,这主要是由于高温天气带来的大气波导现象导致的结果。 

大气波导如何影响手机信号?

大气波导是一种特定的气象情况,也是一种异常的大气结构,我们更为耳熟的海市蜃楼就是大气波导超折射造成的光学效应。其形成原因主要是由于大气的逆温(温度随高度增加而升高)和逆湿(水汽密度随高度增加迅速下降)所致。 

这一现象通常发生在内陆地区的春夏过渡期、夏秋过渡期和沿海地区的冬季。而杭州近期受副热带高压影响,出现持续高温现象,导致近地层湿度比较大而中高层湿度相对较小,容易形成逆湿,同时夜间降温也容易出现逆温层。 

大气波导传播模型示意图

在大气波导发生时,地球大气中较高高度的低密度层折射率降低,使得电磁波向地面反射。此时,近地层中传播的电磁波的传播轨迹受到大气折射影响而弯向地面,当曲率超过地球表面曲率时,电磁波中的一部分会被陷获在波导层之内,如同电磁波在平板介质波导中传播一样。这种超折射现象具有传播损耗低、作用距离远的特点。 

折射回来的电磁波经地面反射后继续向前传播,这种过程的多次重复,使其在地面和某一大气层之间辗转地向前传播,因为这种情况和波导管中微波的传播相似,所以被称为大气波导传播。由于波导的传输特性,平原及海面间更易产生波导效应,因此郊区、农村、乡镇、底层居民区及高速公路更易受其影响。 

我国已商用的5G网络主要采用时分双工(TDD)制式,由于时分系统上下行同频,基站间上下行信号干扰问题主要通过上下行时的保护间隔设置实现。但当大气波导存在时,远处基站下行信号在传播距离起过GP后仍具有较强的功率,这会对近端处于上行接受时隙的基站造成同频干扰,通常影响的频率范围在0.3GHz-30GHz之间。而我国4G的2.6GHz和5G频段(2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz)易受波导影响。 

因此,大气波导的存在主要影响了电磁波在大气中的传播路径和范围,使得通信、探测、导航等系统出现一些特殊的传播特征,例如雷达出现超视距传播和探测盲区、手机信号不稳定等情况。进一步而言,我国海南省海口市TD-LTE网络就长期受大气波导干扰,主要受到来自广东湛江以及广西北海的TD-LTE网络F频段和D频段产生的时隙交叉干扰。 

运营商如何出招?

4G和5G都有处于波导影响范围的频段,未来大规模5G组网不可避免会受其干扰。对于运营商而言,受到大气波导干扰也不是什么新鲜事。中国移动杭州分公司相关人员曾表示,现在应对大气波导对通信信号的影响是日常最重要的工作之一。目前,中国移动杭州分公司的工作人员应对大气波导主要手段是主动监控,发现后迅速调整区域内的信号频段,等影响过去后再调整回来。 

中国电信宁波分公司无线中心主任技术专家王卿茂表示,多个远端的电磁信号传到同一地方,会对当地正常信号产生很大的干扰,干扰严重会造成掉线、低速率等一系列严重问题,通过提升抗干扰的能力、减少干扰源、躲避干扰源等多种举措也无法彻底解决大气波导干扰问题。 

据王卿茂介绍,通过开启大气波导抑制开关和异频组网等专业技术方法,能够适当缓解大气波导干扰对基站带来的恶劣影响。如果市民在使用过程出现网络问题,可以拨打手机所属运营商的服务热线,请技术人员判定是否需要优化。 

据悉,大气波导影响大的时候一次性会涉及成百上千个小区。一般情况下,工作人员从发现到调整成功差不多要经历一个小时的时间。从去年7月开始,杭州电信就通过修改特殊子帧时隙配比,网络性能改善明显,且后续远端干扰源减弱,受干扰小区数量明显减少。 

事实上,3GPP在2020年6月完成的R16版本中就在5G协议中引入了远端干扰管理(RIM)功能,各设备厂商目前也在积极推进开发RIM功能。未来,对于消减5G大气波导干扰可通过开启设备级的RIM功能,进行实时干扰检测、规避、会退等优化操作,抑制大气波导的干扰影响。 

目前5G抗大气波导干扰的优化措施包括:调整特殊时隙符号配置,采用GP符号多的时隙配比,增大保护距离;降低远端干扰源小区的发射功率;降压远端干扰源小区和近端受扰小区的天线下倾角;大规模MIMO取值优化,将S子帧前的下行时隙调度给下倾波束用户。 

信号增强贴卷土重来,智商税已拼10万+

对于普通用户而言,遇到网速慢、信号弱时的第一反应可能还是从手机上找原因。虽然上文讲述了高温是如何干扰手机信号的,但是手机信号弱本身是一个复合问题。 

杭州电子科技大学信工学院电子工程学院院长李金新表示,手机的正常使用温度是0-40℃,温度特别高时,手机内部的振荡器会受到影响,振荡器发生偏离时,对于信号接受的灵敏度也会减弱,这也是手机信号不满格的原因之一。 

前几年,“手机信号增强贴”曾引起热潮,营销出来的作用正如其名,吸引超过十万人购买,而这股热潮近期正在卷土重来,各大购物软件上搜索“手机信号增强贴”最高可看见单品销量超十万。这个没有电力驱动、也没有天线连接、低价甚至不到十元的小玩意真的能发挥“简单一贴信号变满格”的作用么? 

从材质和结构上看,信号增强贴是在一张塑料片上镀了一层铝膜,铝膜上面还印有一层类似磁性油墨的材料。两年前央视曾针对“信号增强贴”做过测试,将网上热销的20元、30元和68元的三档价位增强贴送往了中国信息通信研究院泰尔中端实验室。从信号贴的产品介绍可以看出,信号贴的原理是通过拉长手机内置天线接收信号波长来增强信号的接受范围。商家宣称,手机信号贴正面是信号发射区,反面是信号接收区,天线采用纯镀金设计,在加强信号时还能有效防辐射。但经专家检测,手机信号增强贴对手机信号无任何改善作用。 

据该实验室天线与定位部副主任王娜介绍,理论来讲,手机天线的长度越长,可以接收的信号波就越长,但是信号贴并没有跟手机的内置天线相连接,所以它并没有拉长手机的有效天线长度。另一方面,增大信号需要能源,而信号贴是无源的设备,没有办法为放大信号去提供能源。 

事实上,手机天线是要根据特定的频率进行信号接收,信号接收范围跟信号增强无任何关系,每个运营商的网络、或者每个手机的特定制式都是工作在特定频率范围内,有最低的接收信号强度、有特定的信号频率范围,信号增强只跟手机终端接收的信号强度有关系。 

如果这类一贴治百病的“黑科技”真的存在,运营商们也不必煞费苦心解决信号问题了。 

写在最后

气候问题与我们息息相关。大气波导现象对普通手机的信号干扰确实令人困扰,目前对于大气波导的准确探测还很薄弱,尤其在区域和水平不均匀性探测方面,其机理研究和诊断预报研究远远不能满足信息系统实际应用的需求。 

亟待发展和突破的瓶颈摆在眼前,但逐步了解其原理后,人们已经将大气波导效应利用在通信对抗等领域相信抗信号干扰的高性价比性方案也并不遥远。在此之前,不妨先为环境保护贡献个人的力量。 

参考资料: 

1.@宁波人 未来一周大气波导可能影响你的手机信号 中国宁波网_民生城事 

2.5G中大气波导干扰解决方案 前沿通信 

3.5G网络大气波导干扰研究 王磊,陈锐,赵飞龙,林森 

4.超10万人购买!手机信号增强贴究竟是黑科技还是黑用户? 央视频 

5.5G大气波导干扰分析及规避方法研究 汪汀岚,李行政,左怡民,张冬晨 

6.5G大气波导干扰分析与测试 宋心刚,李行政,赵志民,王砚 

7.手机信号增强贴真的有用吗?专家:存技术硬伤 深圳晚报 










为什么智能手表必须追求性能?看完你就懂了

智能手表越来越强的性能,用途可能比你想的还要大。
最近这段时间,智能手表领域似乎突然一下又“活络”了起来。在短短几天时间里,就先后迎来了包括OPPO Watch3系列、三星Galaxy Watch5系列,以及小米手表S1 Pro等多款新品的亮相。除此之外,包括新款Apple Watch、新款TicWatch,还有已预告但未正式亮相的谷歌Pixel Watch等,也传出了不少的相关信息。 



当然,前面所提到的这些新款智能手表,由于所覆盖的价格区间、主打设计风格,乃至所面向的消费人群各不相同,所以我们无法直接说其中哪款好、哪款不好。但如果将上述所有的这些智能手表新品放在一起就会发现,它们此次都有了一个“不约而同”的特征。 

那就是以上所提及的所有这些新款智能手表,几乎都在宣传使用了新的芯片方案,并具备更强的性能和更高的算力。 

举例而言,OPPO Watch 3系列作为基于Android系统的全智能手表,此次首发了高通骁龙W5可穿戴平台。这意味着其具备4nm制程的四核1.7GHz CPU,以及源自骁龙8系列的Adreno700系GPU,在性能上达到了前代的数倍之多。 



又比如说,同样是刚刚发布的旗舰智能手表,三星Galaxy Watch 5系列独占了最新的谷歌Wear OS系统,同时还继续独占自研的Exynos W920主控方案。这就意味着它拥有目前智能手表SoC中唯一的Cortex-A55架构CPU,同时GPU性能也达到了前代(Exynos 9110)的数倍之多。 

无独有偶,在小米方面日前发布小米手表S1 Pro时,尽管它本质上是一款更偏向省电、长续航的“轻智能手表”,但官方却令人意外地在发布会上强调了新品使用的是新的、性能更高的主控方案。要知道在此之前,轻智能手表普遍会对芯片型号“讳莫如深”的,甚至就连那些价格达到三、四千元,或是更高价位段的这类产品,往往对性能指标也闭口不谈。 

那么,为什么各大厂商突然又开始重视起智能手表的“性能”指标呢? 

一方面,我们当然可以说,更高的性能可以使得其日常操作更流畅,避免那些让用户感到“糟心”的卡顿,从而有效提升产品的使用感受。 



但另一方面,“高性能”对于智能手表而言,其实还有一个至关重要的意义,那就是可以带来更准确,甚至可以说是真正具备实用价值的健康监测数据。 

大家不妨想象这样的一个场景,如果你是一位有健身需求的消费者,在买了一块智能手表后希望用它来监测自己的锻炼情况,但在严格控制着饮食、每天坚持运动,计算卡路里摄入与消耗情况一段时间后,却发现并没能瘦身,甚至身体成分(体脂率)还变得更差了一些。 

此时显然你会感到百思不得其解,却万万没有想到,问题可能出在了那块智能手表上。因为它所统计出的运动数据严重失准,造成你错误地估计了锻炼的效果、摄入了过多的食物,最终导致健身失败。 

几年前斯坦福大学就曾通过研究发现,当时智能手表在测量运动消耗时普遍不准 

请注意,这并非我们三易生活凭空编造的故事,而是有现实原型的。事实上,我们的确知道部分健身监测设备的数据不准,并且这类“不准”的数据甚至可能会造成严重的后果。 

为什么会这样?首先大家要知道,精确地测量相关数据本身其实是件很复杂的事情。 



就拿跑步来说,一些早期的、最简陋的运动监测设备(比如部分廉价手环)很可能就只能监测到步数,还需要手动点击“开始跑步”,然后才会统计时间、步数,并根据步频来进行粗略的进行锻炼效果估算。 

相比之下,好一点的设备或许能在跑步过程中实时测量心率、血氧情况,计算出最大摄氧量,知道用户当前是否处在合理的锻炼强度上。 

更进一步,对于那些顶级智能手表来说,它们不光能测量步频、心率、血氧,还会通过内置GPS计算每一步的步幅,甚至能够通过内置陀螺仪来计算踏步时的重心是否合理。 

不难发现,在这个过程中智能手表采集的数据越多,算法自然就会越复杂,最终的监测结果也就越专业、越真实。当然,数据越多,也就意味着智能手表本身需要有更强的基础性能,才可以支撑起这些复杂的运动监测算法正常运作。 

那么问题就来了,如果一块智能手表的性能很低,当然就没法测出准确的健康监测、运动统计数据。但在这个“不准”的前提下,大家认为厂商是会把测量结果故意调高、还是压低呢? 

毫无疑问,关键问题其实就在这里。事实上,无论是我们获知的情况、还是从消费心理的角度去考虑,厂商都会有“在传感器测不准相关数据时,故意夸大的动机”。 

故意夸大锻炼效果相关数据,这样的做法甚至在“专业”器械上都能见到 

事实上,这并不难理解。假如你同时佩戴两块智能手表、然后锻炼了一个小时,结果两块表中的一款告诉你“做的很好,消耗了600大卡的热量”,而另一款则表示“锻炼不够努力,因此只消耗了400大卡,今天必须少吃点”的时候,你会选择相信哪边? 

是的,人都有惰性,并会给自己找借口。而那些性能不够、测不准运动数据的智能手表背后的厂商,显然也懂得这个道理。 


杭州热到手机网速变慢,背后是什么原理?