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為什麼iPhone 12 中國版不支援5G毫米波?

作者|更多精彩點

來源|ittbank

蘋果之前已經和高通達成協議,今年iPhone 12支援5G網路可以說是板上釘釘了。但有訊息顯示,四款新機中可能只有兩款支援Sub-6GHz和毫米波頻段,另外兩款就只支援Sub-6GHz 頻段,不支援毫米波。

Sub-6GHz和毫米波到底指什麼,蘋果為什麼要這麼做?有人說,國行版iPhone12有沒有毫米波都不受影響,這又是什麼意思呢?帶著疑問我們來看一下。

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Sub-6GHz和毫米波的區別是什麼

Sub-6GHz和毫米波是5G網路的兩個頻段代號,3GPP是全球最大的專利組織之一,現在全球部署的5G網路都是3GPP框架內的5G,5G的無線空口被稱為NR。3GPP在5G無線規範中定義了5GNR的工作頻率,其中分成了兩大部分,分別是FR1和FR2。


FR1和FR2的定義(3GPP 38.101)

FR1定義的是450MHz-6000Mhz,也就是我們常說的Sub-6GHz。

FR2定義的是24250Mhz-52600Mhz,由於FR2覆蓋波段之中多數小於10毫米波長,這部分頻段也因此被稱為“毫米波(mmWave)”。

全球5G網路頻段主要分為 Sub-6GHz 和毫米波兩大範圍,目前我國主要採用的就是Sub-6GHz ,該頻段的特點是:訊號穿透力強,但資料傳輸速度要慢於毫米波。具體來講,支援Sub-6GHz的晶片最高下行速率為4.7Gbps,而支援毫米波的晶片下行速率可以達到7.35Gbps,理論上甚至能實現10Gbps的高速傳輸。


美國主要採用的是毫米波頻段,其特點是傳輸速度快,但穿透力很差。

那究竟有多差呢?毫米波是波長約在1毫米~10毫米之間的電磁波,我們從物理課中可以得知,電磁波頻率越高,波長越短,其穿透力越差。

對此,有國外數碼博主針對美國T-Mobile和其它運營商的5G訊號進行過測試,其中T-Mobile覆蓋Sub-6GHz和毫米波頻段,其他運營商則主要採用毫米波頻段。


毫米波的穿透能力較差 容易受環境影響

結果顯示,採用毫米波技術的5G手機幾乎可以被任何東西擋住訊號,電話亭、玻璃、樹木和雨水等等,只要基站和手機之間有遮擋,5G網路就可能回落到4G狀態。對比之下,採用Sub-6GHz和毫米波同時覆蓋的運營商訊號表現則更好。

總而言之,Sub-6GHz和毫米波代表了5G無線頻率的兩個大範圍。當前,中國的5G建設是以Sub-6GHz為主導,而美國是則以毫米波為主導,這也是目前全球5G發展的兩個方向。

02

5G毫米波有什麼優劣勢?

我們先說說毫米波的劣勢。

為什麼目前國內運營商以Sub-6GHz作為5G網路的主力?

原因很簡單,因為5G毫米波存在一個硬傷——訊號。

如果說現在的4G訊號是“滿血”,Sub-6GHz的5G訊號是剛好能用,那麼毫米波5G訊號就是“戰五渣”。

圖源:LinusTechTips

前面提到,毫米波是波長約在1毫米-10毫米之間的電磁波。而初中物理課本告訴我們,電磁波頻率越高,波長越短,穿透能力越差。

毫米波可以被樹木遮擋(圖源:LuxCarta)

一片樹葉、一張紙、甚至是一滴水的遮擋,就可以讓毫米波5G訊號徹底“翻車”。

就在最近,數碼播主LinusTechTips對T-Mobile和其它運營商的5G訊號進行測試,其中T-Mobile覆蓋Sub-6GHz和毫米波訊號,而對比的運營商主要採用毫米波訊號。

在演示中,採用毫米波訊號的5G手機幾乎可以被任何東西擋住訊號,電話亭、一棵樹、玻璃、雨傘、甚至是...空氣,只要基站和手機之間有遮擋,可能轉個身,網路會立刻回落到4G。而採用Sub-6GHz和毫米波同時覆蓋的運營商則相安無事。

“胖砸,你擋住我的訊號啦!”

如果基站覆蓋不夠完善,分分鐘會出現“胖砸!你擋住我的5G訊號啦”的情況。

想要5G毫米波體驗好,必須建很多基站——幾乎每個角落都需要!

然而這麼一個訊號“戰五渣”5G毫米波,卻被行業寄予厚望。

根據GSMA今年3月釋出的《5G 毫米波在中國的機遇》白皮書提到,預計到 2034 年,在中國使用毫米波頻段將產生約 1040 億美元的經濟效應。

這1040億美元的效益,將來自於製造業、公用事業、專業服務和金融服務、資訊通訊技術和貿易等多個領域。

為什麼5G毫米波這麼“弱雞”卻倍受青睞,原因很簡單。

5G毫米波載波頻率更高,訊號頻寬更大。以60GHz頻段為例,每個通道的頻譜頻寬達到2.16GHz,相比之下,4G-LTE頻段可用頻譜頻寬只有100MHz。說白了就是5G毫米波網速很快,比Sub-6GHz的5G更快。

ITU IMT-2020規範要求5G速度可以達到20Gbit/s,單靠Sub-6GHz是搞不定的,得用上毫米波。

“擁擠”的sub-6GHz頻段

另外,毫米波受到的頻段干擾更少。1.9Ghz-6Ghz頻段彷彿是擁擠的地鐵,Wi-Fi、藍芽、衛星廣播等都“擠”在一起,難免會有“打架”。

而毫米波頻段就像是無人區飛馳的敞篷跑車,時延極低,容量高,可以同時有更多裝置連線。

總而言之,5G毫米波頻寬高,時延低,容量高。在日常生活中,5G毫米波可以幫助你秒速下完藍光視訊、在擁擠的球場享受高速網路。

在專業場景,5G毫米波可以實現工業機器人的遠端控制、自主工廠運輸、遠端醫療等。

在3GPP規定的5G標準中,無論是Sub-6GHz頻段和毫米波,都是5G標準。

兩者各有優勢,Sub-6GHz頻段覆蓋廣,訊號強且穩定;毫米波速度快,時延低,多人時無需搶訊號,然而一場雨就有可能被降維打擊回到4G。

所以說,兩者是互補的關係,而不是迭代的關係。就像NSA和SA組網一樣,大家都是“真5G”,只不過是看哪個更適合運營商建設和使用場地的實際需要。

03

Sub-6GHz和毫米波應用的現狀

現階段,我國選擇了Sub-6GHz頻段發展5G,美國主要選擇毫米波頻段,韓國、日本、歐洲等國家或地區則是兩種頻段都在發展。Sub-6GHz和毫米波是互補關係,而不是迭代的關係。就像資料蜂窩網路和Wi-Fi一樣,網路建設要看運營商和使用環境的具體需求。

Sub-6GHz的傳播距離與毫米波相比更遠,更容易解決大範圍區域的訊號覆蓋問題。由於它的範圍廣,能更好地穿透物體,並且可以在4G基站的基礎上直接安裝,所以對於運營商來說,它的建設成本更低。


網路擁堵如同堵車

毫米波的高寬帶同時滿足更多人上網

另一方面,毫米波的頻寬更高,更容易解決使用者用網的擁堵問題,同時滿足更多人上網。這種技術的覆蓋面積比較小,更適合在車站、機場、體育場館等人口密集的場景應用。毫米波要做到和Sub-6GHz一樣的覆蓋水平,基站密度至少是Sub-6GHz基站的5倍,成本自然更高。

舉個簡單的例子,毫米波不僅需要更多的訊號塔來覆蓋,而且還要持續輸出高強度的訊號,5G基站輸出的電力是4G的3倍,僅耗電量就是一筆巨大的開支。這也就不難理解前段時間,中國聯通夜間適時關停5G基站的做法,為的就是節省電力運營成本。

5G基站

成本高,訊號覆蓋易受環境制約,僅因為速度快美國的運營商就選擇毫米波的嗎?

其實不然,由於Sub-6GHz裡的可分配的大部分頻譜被美國的軍方佔用,沒有足夠的無線頻譜再分給運營商使用,所以美國運營商的5G部署不得不從毫米波開始。

我國現階段選擇Sub-6GHz頻段,主要是先解決5G網路的訊號覆蓋問題,儘快把5G技術投入實際應用,讓大多數消費者都能用上5G網路。當然,對於毫米波的建設,我國同樣沒有停下腳步。

今年3月份,工信部就釋出了“關於推動5G加快發展的通知”,為文中提到“適時釋出部分5G毫米波頻段頻率使用規劃,組織開展毫米波裝置和效能測試,為5G毫米波技術商用做好儲備”,說明國家也倡導運營商為毫米波的商用做好準備,以便於未來的5G建設發展。

毫米波頻寬高、時延低、容量高的特點,在日常生活中,可以實現秒下載藍光視訊、解決網路擁堵情況。特別是,它還可以實現工業機器人的遠端控制、遠端醫療等,應用前景很廣闊。

04

我們買的5G手機支援毫米波嗎?

目前很多手機在硬體上都已經支援5G毫米波,但是廠商會根據不同國家的市場情況,做出相應的調整。

舉個栗子,目前國內市場以Sub-6GHz為主導,而美國市場,以5G毫米波為主導。

例如,國行版的S20系列都支援Sub-6GHz頻段,但不支援5G毫米波,這種情況在三星老家的韓國也一樣。

但是,情況到了美國情況不一樣了,美國地區的S20+與S20 Ultra均支援Sub-6GHz和5G毫米波,而Verizo推出的特殊版三星S20,更是解決了S20因為機身過少,無法放下支援毫米波的兩個分立天線模組這個問題,同時支援Sub-6GHz和5G毫米波。

總的來講,如果在國內市場,你可能還買不到國行版支援毫米波的手機,因為對於廠商來講沒有推出的必要。而在美國市場,你可以買到。

對於國內消費者的話,完全不用為手機缺失對毫米波的支援而恐懼,離它真正在國內的商用還有一段距離。

這也就解答了文章開始的問題,今年國行版iPhone12可能不會支援毫米波,因為對於蘋果和國內運營商來講還沒有推出的必要,現階段消費者根本使用不上,國內毫米波離“真正的實用”還有一段距離。

另外在訊號和網速之間,相信大多數人更關心訊號的穩定性,畢竟國內Sub-6GHz頻段的5G網路速度已經非常快了,大家都不想再體驗被iPhone訊號差支配的恐懼。

iPhone12到底支援毫米波5G還是Sub-6GHz,蘋果可能會根據當地5G建設情況,推出支援不同型別5G頻譜的iPhone。與其猜測這些,使用者或許更關心5G套餐的價格什麼時候可以降下來,這才是5G普及的關鍵。

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總結

毫米波5G與Sub-6GHz優勢互補,共同推進5G產業造福人類。毫米波相對於低頻段,整體產業鏈完善程度還不足夠,包括器件的成熟度等,還需要進一步推動整體產業鏈成熟。如,毫米波技術對基帶晶片、射頻晶片、天線、變頻器、移相器、功放、低噪放、射頻開關等關鍵器件提出了新要求。中國目前重點關注於sub-6GHz的5G商用,在這個視窗期,國內的毫米波上下游產業應該儘快技術積累,縮小與國外頂尖水平的差距。

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