美版iPhone12支持的5G毫米波 为什么到国行版就没了

  10月下旬，苹果公司正式对外发布了2020年全新的智能手机产品系列——iPhone 12系列。细心的人会留意到，只有美版的iPhone 12系列新机支持5G毫米波，而其他几个国家和地区的版本都不具备对毫米波的支持，而只支持Sub-6GHz频段。

  为什么同样是5G手机，苹果公司却推出了美国“”呢？其实，这是由于各国选择的5G方案不同导致的。

  “选择不同的5G方案，是各国分别基于各自实际的选择。”东南大学信息学院教授、博士生导师、电磁场与微波技术工程系主任陈继新教授表示，两种方案各有优劣，而毫米波也是下一阶段我国在通信领域的突破方向。

  这是因为，人们对无线通信提出的要求慢慢的升高。过去的无线通信是语音网，现在则是数据网，频率越高所能提供的带宽也就越大，这就像4车道的高速公路比2车道跑的车多，而且还能保持较快的车速。

  过去，各国对无线通信频率的选择相差无几，但是当全球无线G波段后，情况出现了变化。

  “5G技术的发展的新趋势使传播频率达到更高水平，而全球的5G方案大概能分为毫米波和Sub-6GHz。”陈继新表示。

  毫米波是指波长在1—10mm之间的电磁波。由于波长较短，毫米波对应的频率为30GHz—300GHz。而Sub-6GHz是指频率低于6GHz的电磁波。

  按照国际标准组织3GPP的标准，5G频段分成FR1和FR2两个范围，其中FR1频段的频率范围是450MHz—6GHz，FR2频段的频率范围是24.25GHz—52.6GHz。Sub-6GHz和毫米波的频率恰好分属这两个频段范围。

  受制于无线电波的物理特性，毫米波的短波长和窄光束特性让信号分辨率、传输安全性以及传输速度得以增强，存储容量也更大，更容易解决用户上网的拥堵问题。但这种技术的覆盖面积比较小，更适合在车站、机场、体育场馆等人口密集的场景应用。Sub-6GHz虽然在传播速度和带宽容量上都比毫米波逊色，但其最大的特点是信号穿透力强，传播距离与毫米波相比更远，更容易解决大范围区域的信号覆盖问题。

  此前，谷歌公司在相同范围、相同基站数量的环境内，对毫米波和Sub-6GHz的覆盖能力进行过一个测试。

  其测试结果为，在100Mbps速率的情况下，采用毫米波方案的5G网络可以覆盖11.6%的人口，采用Sub-6GHz方案的则可以覆盖57.4%的人口；在1Gbps的速率下，采用毫米波方案的5G网络可以覆盖3.9%的人口，采用Sub-6GHz方案的则可以覆盖21.2%的人口。也就是说，采用Sub-6GHz方案运营的5G网络的覆盖率是采用毫米波方案运营5G网络覆盖率的5倍以上。

  此外，短波长的特性使得毫米波的穿透力也很不理想。据以往的研究显示，采用毫米波技术的5G手机几乎能被任何东西挡住信号，电话亭、玻璃、树木和雨水等等，只要基站和手机之间有遮挡，5G网络就可能回落到4G状态。

  “如果采用毫米波部署5G网络，同等面积必须建设更多的基站来完成覆盖，组网成本比较高。”中科智达物联网系统有限公司董事长许欣介绍说。

  较之毫米波，Sub-6GHz的射频器件能够继续沿用4G原有的产业链，技术更为成熟，而Sub-6GHz频段的基站还可以在原有4G基站的基础上做改造，非常大地节省了成本。

  而工作于毫米波频段的亚微米尺寸的集成电路元件，设计与生产的门槛较高，需要更高的资产金额的投入，这在某些特定的程度上也阻碍了毫米波方案的商用发展。

  目前，我国主要是采用了Sub-6GHz方案。韩国、日本、欧洲等国家或地区则是两种频段都在发展。网络建设要看运营商与使用环境的具体需求。

  而由于历史原因，美国通信领域可分配的大部分频谱被军方占用，留下的只有高于27.5GHz的频率，所以美国运营商的5G部署不得不从毫米波开始。

  事实上，对于5G网络的建设来说，无论是Sub-6GHz还是毫米波，并没有优劣之分，只是现实因素导致先后发展顺序不同。据了解，当前6GHz以下的黄金通信频段已经非常困难得到较宽的连续频谱，相比之下，毫米波频段却仍有大量潜在的未被充分的利用的频谱资源。

  例如，毫米波在雷达、成像等方面有着更高的分辨率，随着无人驾驶等技术的加快速度进行发展， 毫米波将被大范围的应用于人们日常生活的方方面面。此外，由于毫米波具有低延时的特性，在机器人远程控制、远程医疗等前沿技术方面，也有着广阔的应用前景。

  今年3月，工信部发布《关于推动5G加快发展的通知》，文中提到“适时发布部分5G毫米波频段频率使用规划，组织并且开展毫米波设备和性能测试，为5G毫米波技术商用准备好。”包括中国电信等机构都热情参加了工信部组织的毫米波实验。

  针对毫米波的特性，运营商不再对其直接进行网络信号广域全覆盖，而是在需要补“盲”的地区才进行部署，主要解决室内和热点地区的容量需求问题。

  陈继新认为，毫米波对自然环境的传播条件比较敏感，如何在不稳定的自然环境中利用毫米波提供稳定的通信，是各大运营商在建设基站时需要面对的挑战。此外，毫米波业务和组网能力也要进一步验证。

  据了解，目前主流的移动通信设施提供商都已经推出了支持5G毫米波的基站设备。中国联通已经与2022年北京冬奥会达成合作，将在北京冬奥会期间进行毫米波的推广运用。一旦使用情况良好，将极大推动毫米波技术的发展。

  芯片方面，今年6月，南京网络通信与安全紫金山实验室已研制出CMOS毫米波全集成4通道相控阵芯片，并完成了芯片封装和测试，三星和华为已经支持毫米波工程样机，其他芯片厂家也在陆续推出毫米波产品。

  在相关专家看来，毫米波产业链成熟度将影响毫米波的部署场景和部署规模，要真正推广毫米波的广泛应用，关键技术、核心器件、芯片方面还有待于加强完善和提高。这需要运营商与产业界联合进行技术攻关，打造超高的性价比的硬件设施以及商用系统。

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