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今年的 iPhone 12 又恢复了昔日加价取货的盛况12pro美版跟国行有什么区别,去年因为 iPhone 11 没有 5G 而持币观望的用户12pro美版跟国行有什么区别,终于有了换机的理由。

而在发布会上,苹果也将 5G 作为最重要的亮点进行介绍。iPhone 12 几乎支持目前所有的 5G 频段,超过主流的 Android 机型,不过只有美版支持毫米波频段。

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一些网友因此疑惑,不支持毫米波的国行版,是不是一部阉割版的 iPhone 12 呢?答案是否定的,这并不会影响国内用户在 iPhone 12 上使用 5G,而国内的 5G 网络也不支持毫米波。

不过,支持毫米波的 iPhone 12 和使用低频 sub-6GHz 的国行版在 5G 体验上的确存在差异。今天就来谈谈 5G 毫米这个话题,这篇文章试图弄清楚几个问题12pro美版跟国行有什么区别

美版 iPhone 12 和国行版的 5G 体验有何不同?毫米波和 sub-6GHz 谁才是「真 5G」?iPhone 12 5G 状态耗电快,和毫米波有关系吗?为什么美国 5G 网络支持毫米波而中国不用?现在的 5G 毫米波真的不可用吗?中国未来会用上毫米波吗?美版 iPhone 12 独占的 5G 毫米波 ,和国行有什么不同?

美版 iPhone 12 独占的毫米波,和国行版支持的 sub-6GHz ,其实就是目前全球 5G 网络频段两大分支。

顾名思义,毫米波的频率波长小于 10 mm,一般指的是 24 GHz 以上的频段。而 Sub-6 GHz 则是 6GHz 以下的网络频段,因为波长为厘米级,又被称为「厘米波」。

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毫米波和厘米波,看名字似乎是毫米波赢了,就像导航卫星里毫米级显然比厘米级定位更精准,那么 5G 毫米波也比 sub-6GH 更强大吗?

的确,毫米波有着 sub-6GHz 难以望其项背的优势,从最直观的网速就能体现。

根据网络测速平台 Ookla 的实测数据,5G 毫米波终端下载速度是 6GHz 以下频段的 4 倍,平均速率达到 900 Mbps,峰值速率超过 2Gbps。

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在上个月的发布会上,苹果表示 iPhone 12 最高可以实现 4Gbps 的峰值下行速率,指的也是毫米波。目前国内 200 元以内套餐最多提供 60 G 流量,在这个速率下 2 分钟就能用完。

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当然这是理论峰值,实际使用一般达不到。而在 SpeedSmart 对 iPhone 12 的 5G 网络测试中,采用毫米波 5G 的 Verizon iPhone 12,下载和上传速度都要明显高于使用 sub-6GHz 的 iPhone 12。

既然毫米波这么强,是不是得赶紧买个美版 iPhone 12 才更划算?

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先别急,虽然毫米波在网速上可以轻松碾压 sub-6GHz,却有个致命缺陷。那就是信号衰减大,覆盖范围小。

根据物理学的常识,电磁波频率越高波长越短,传输距离越短,穿越障碍物时的信号衰减也越长。比如 28GHz 频段的信号衰减就比 700MHz 要高 1600 倍。

因此采用毫米波的 5G 手机可能被任何东西挡住信号,树木和雨雾就能阻挡掉一大半信号,连人体对对毫米波的损耗也能达到 11~28dB,可以再现 iPhone 4 的「死亡之握」,更别说要穿墙了。

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尽管已经有不少技术方案来解决毫米波信号衰减和阻挡的问题,但在商用中的表现依然不够理想。

Google 曾在美国对于相同范围内、相同基站数量的 5G 覆盖范围进行测试,结果显示采用毫米波部署的 5G 网络,100Mbps 速率的可以覆盖 11.6% 的人口,在 1Gbps 的速率下可以覆盖 3.9% 的人口;

而采用 sub-6GHz 的 5G 网络,100Mbps 速率下可以覆盖 57.4% 的人口,在 1Gbps 的速率下可以覆盖 21.2% 的人口。

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▲ 上图为毫米波覆盖率,下图为 sub-6GHz 覆盖率。图片来自12pro美版跟国行有什么区别:Google

正是因为毫米波信号损耗高,集成到手机时还不能采用传统的天线,需要安装更多天线,对基带数字处理能力依然提出更高要求,美版的 iPhone 12 侧边的「补丁」,就是毫米波的天线模组。

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更复杂的制作工艺带来的是更高的成本。根据郭明錤的说法, iPhone 12 系列采用的 Sub-6 和毫米波两种 5G 组件成本分别为 75–85 美元和 125–135 美元。

此外最近 iPhone 12 被曝出在 5G 状态下耗电极快,这也和 5G 手机的天线设计手机有一定关系。

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5G 终端一般采用 Massive MIMO(大规模多入多出)天线技术来提升网络传输效率,补偿信号衰减,毫米波要商用更离不开这项技术。

不过 Massive MIMO 技术是以更高的计算成本为代价降低传输功耗的,手机需要集成更多天线,多根天线同时发送(多出)和接收信号(多入)意味着更高的功耗,自然也更加耗电。

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简单来说 ,毫米波就像是一个短跑选手,爆发力强,但能跑的距离有限。而 sub-6GHz 则是一个长跑选手,跑得更慢但跑得更远,自身的优点恰好也是对方的缺点。

虽然高通去年曾暗讽华为 5G 不支持毫米波,不是真 5G,但其实这只是双方在 5G 路线之争上的宣传手段。而毫米波和 sub-6GHz 其实也不冲突,相反在未来很长时间内还会以协同组网的方式提供 5G 服务。

为什么美国用毫米波,中国不用?

正如前文所说,5G 毫米波的商用面临不少问题,那为什么美国要以毫米波为基础部署 5G 网络 ,难道美国运营商不知道毫米波的缺陷吗?

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其实美国运营商何尝不想用低频的 sub-6GHz ,只不过这一频段大部分都已经用于军用通信和国防通讯,即便要腾出来商用,清理频段也不是一时半会能完成的。

在这样的背景下,运营商只能押注毫米波。其中为 iPhone 12 提供 5G 毫米波服务 Verizon ,也是全球最早商用 5G 服务的运营商,早在 2018 年就在美国 4 个城市提供 5G 服务,并表示「毫米波频谱是实现 5G 超宽带网络的基石」。

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可受制于 5G 毫米波还未完全成熟的配套技术,5G 在美国的普及相对缓慢。根据华尔街投资银行 Jefferies 旗下的 M-Science 的数据,截至 2020 年 7 月中旬,美国 5G 用户数为 408.2 万户,还不到韩国 5G 用户数量的一半。

而在全球范围内,大部分运营商都先采用了 Sub-6G 作为 5G 的组网方案。标普全球评级(S&P Global Ratings)一份报告显示,截至今年 9 月,在全球 52 个市场中已经商用的 113 家运营商中,只有 12% 采用毫米波频段。

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显然在毫米波彻底解决信号衰减和覆盖范围的问题之前, sub-6GHz 才是在短期内让 5G 覆盖更广泛的有效方案。

其实美国也已经意识到了这个问题,开始回过头来部署 sub-6GHz 的 5G 网络,不久前美国向运营商拍卖了原本用于军事用途的 100MHz 中频段频谱,计划在 2022 年中期开始投入商用。

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在美国国防部国防创新委员会发布的《5G 生态系统:对美国国防部的风险与机遇》报告中也指出:

由于传播和成本限制,现阶段毫米波基本上不能在美国大规模部署,Sub-6 GHz 的中频频谱(在 3 GHz 和 4 GHz 范围内)将成为未来几年广域网的全球标准。

而中国运营商则幸福得多的,我国在 Sub-6 频段的资源相对充裕,能将 100 MHz 或以上连续试验频率分配给几大运营,而国外的运营商大都要靠拍卖来获取频段,价格往往数以亿计。

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比如去年德国电信为了收购 2GHz 频段的 40MHz 频谱 ,就花费了近 22 亿欧元 (约合 172 亿人民币)。

虽然中国不用因为频段资源急着上毫米波,但同时也在积极研究和布局毫米波。因为现在看起来有点鸡肋的毫米波,才是 5G 真正的未来。

没有毫米波的 5G,的确是不完整的

在 B 站 UP 主何同学成名的那期关于 5G 的视频里,他曾表示速度其实是 5G 最无聊的应用。

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▲ 图片来自:虎嗅

目前我们对于 5G 的感知主要还是网速快一些,这是因为 5G 还缺乏杀手级的应用,有网友还调侃如今 5G 网络的杀手级应用就是测速软件。

其实在 5G 的三大应用场景中,除了提升网速的增强移动宽带 (eMBB) 外,还有海量机器通信 (mMTC) 和超可靠低时延通信 (URLLC)。

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要实现后面两个这两个 5G 应用场景,都离不开毫米波。

比如海量机器通信 (mMTC)的要让设备连接数密度达到 100 万台 / 平方公里,这样即使在人满为患的地铁和体育馆中,每个人的设备也能流畅上网,需要借助 5G 毫米波技术带宽大、瞬时速率高、系统容量大的优势来实现。

像 AR/VR 、云游戏和工业机器人等需要低时延的应用场景也是,而 5G 毫米波系统空口时隙长度最小可至 0.125ms,只有目前主流 5G 中低频系统的四分之一。

就像全球移动通信系统协会 (GSMA) 在《5G 毫米波技术白皮书》中提到的,5G 毫米波是移动通信技术演进的必然方向,毫米波可以充分释放 5G 的全部潜能。

而提升 5G 毫米波覆盖能力的技术也日趋成熟,除了前面提到 Massive MIMO 外,波束赋形技术也是常用的解决方案。

传统 4G 基站和采用波束赋形的 5G 基站之间的区别,就像是灯泡和手电筒。

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4G 基站发出的信号就像灯泡一样全放为发散,而波束赋形则可以将无线电波对准需要移动网络的终端,就像手电筒一样将光束照向目标,并随着目标移动,这能大大增加毫米波的通信距离。

另外毫米波可以部署大量的小型基站,过减小通信距离来保证高峰值吞吐量,从而提升覆盖范围,这比 5G 中低频采用铁塔大小的宏基站成本更低。

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在一系列技术加持下,目前毫米波在室外视距传播已经可以达到 1-2 公里,而非视距的覆盖距离在 100-200 米之间。

9 月份高通联合爱立信、Casa Systems 将毫米波的通讯范围扩大到 3.8 公里,这也是目前毫米波最长的传输距离。

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高通公司中国区研发负责人徐皓曾表示,具备毫米波能力才是完整的 5G,5G 毫米波的部署是实现 5G 全部愿景的重要步骤。

而上述这些技术,让那个距离真正改变我们生活的 5G ,又近了一些。

中国何时用上 5G 毫米波?

虽然中国 5G 去年 6 月才正式商用,但根据工信部的数据,截至 9 月底,全国累计开通建设的 5G 基站已经超过 69 万个,中国 5G 用户超过 1.5 亿。

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而目前全球部署的 5G 基站才超过 80 万个,全球 5G 用户数量总共才不到 2 亿,可见中国在 5G 建设进度上已经处于领先地位。

在 5G 不断普及的同时,中国的毫米波应用也已经提上日程。按照中国 IMT-2020(5G)推进组的规划,将分为三个阶段来推进 5G 毫米波:

2019 年重点验证 5G 毫米波关键技术和系统特性;2020 年重点验证 5G 毫米波基站和终端的功能、性能和互操作;2020 到 2021 年开展典型场景应用验证。

在 2022 年的北京冬奥会上,中国联通将采用基于 5G 毫米波技术的组网方案,为冬奥会场馆提供网络服务。

除了运营商,硬件厂商也在为毫米波的商用做准备。毫米波定制版一加 8 成为中国首款支持 5G 毫米波的智能手机,华为 Mate X 也有毫米波版本,但没对外发售。

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而在相关产业链上,中国联通网络技术研究院副院长迟永生指出,国内毫米波的产业链相对国外还是比较薄弱,核心技术、核心器件国产化程度比较低。

不过中国在 5G 毫米波芯片上也有所突破,南京网络通信与安全紫金山实验室研制的毫米波芯片,已经将每通道成本由 1000 元降至 20 元,并有望在 2022 年商用。

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不仅是中国,目前全球 120 多家运营商都投入到了毫米波的研发中。他们看中的是 5G 毫米波的巨大应用前景,以及可观的商业潜力。

根据 GSMA 预测,2020—2034 年毫米波 5G 对全球 GDP 的贡献将呈指数增长态势,2034 年将为全球 GDP 贡献 5650 亿美元、贡献税收达 1520 亿美元。

到那时,当人们提到 5G,联想到的可能不再是手机,甚至已经有了取代智能手机的设备。

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发表评论 (已有2条评论)

评论列表

2022-03-22 01:02:20

就像手电筒一样将光束照向目标,并随着目标移动,这能大大增加毫米波的通信距离。另外毫米波可以部署大量的小型基站,过减小通信距离来保证高峰值吞吐量,从而提升覆盖范围,这比 5G 中低频采用铁塔大小的宏基站成本更低。在一系列技术加持下,目前毫米波在室外视距传播已经可以达到 1-2 公

2022-03-22 06:01:32

Hz 则是 6GHz 以下的网络频段,因为波长为厘米级,又被称为「厘米波」。毫米波和厘米波,看名字似乎是毫米波赢了,就像导航卫星里毫米级显然比厘米级定位更精准,那么 5G 毫米波也比 sub-6GH 更强大吗?的确,毫