美版iPhone12支持的5G毫米波 爲什麼到國行版就沒了

美版iPhone12支持的5G毫米波 爲什麼到國行版就沒了

(原標題:美版iPhone12支持的5G毫米波 爲什麼到國行版就沒了)

10月下旬,蘋果公司正式發佈了2020年全新的智能手機產品系列——iPhone 12系列。細心的人會留意到,只有美版的iPhone 12系列新機支持5G毫米波,而其他國家和地區的版本都不具備對毫米波的支持,而只支持Sub-6GHz頻段。

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爲什麼同樣是5G手機,蘋果公司卻推出了美國“特供”呢?其實,這是由於各國選擇的5G方案不同導致的。

“選擇不同的5G方案,是各國分別基於各自實際的選擇。”東南大學信息學院教授、博士生導師、電磁場與微波技術工程系主任陳繼新教授表示,兩種方案各有優劣,而毫米波也是下一階段我國在通信領域的突破方向。

通信要求日益增高5G頻段開始出現岔路口

翻開人類無線通信發展史,我們會發現通信頻率越來越高。

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以我國爲例,2G的工作頻段主要是900MHz和1.8GHz,3G和4G工作頻段主要爲1.9GHz、2.1GHz和2.6GHz。

這是因爲,人們對無線通信提出的要求越來越高。過去的無線通信是語音網,現在則是數據網,頻率越高所能提供的帶寬也就越大,這就像4車道的高速公路比2車道跑的車多,而且還能保持較快的車速。

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過去,各國對無線通信頻率的選擇相差無幾,但是當全球無線通信進入5G波段後,情況發生了變化。

“5G技術的發展趨勢使傳播頻率達到更高水平,而全球的5G方案大致可以分爲毫米波和Sub-6GHz。”陳繼新表示。

毫米波是指波長在1—10mm之間的電磁波。由於波長較短,毫米波對應的頻率爲30GHz—300GHz。而Sub-6GHz是指頻率低於6GHz的電磁波。

按照國際標準組織3GPP的標準,5G頻段分成FR1和FR2兩個範圍,其中FR1頻段的頻率範圍是450MHz—6GHz,FR2頻段的頻率範圍是24.25GHz—52.6GHz。Sub-6GHz和毫米波的頻率恰好分屬這兩個頻段範圍。

兩種方案各有優劣 各國部署是基於現實的選擇

受制於無線電波的物理特性,毫米波的短波長和窄光束特性讓信號分辨率、傳輸安全性以及傳輸速度得以增強,存儲容量也更大,更容易解決用戶上網的擁堵問題。但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。Sub-6GHz雖然在傳播速度和帶寬容量上都比毫米波遜色,但其最大的特點是信號穿透力強,傳播距離與毫米波相比更遠,更容易解決大範圍區域的信號覆蓋問題。

此前,谷歌公司在相同範圍、相同基站數量的環境內,對毫米波和Sub-6GHz的覆蓋能力進行過一個測試。

其測試結果顯示,在100Mbps速率的情況下,採用毫米波方案的5G網絡可以覆蓋11.6%的人口,採用Sub-6GHz方案的則可以覆蓋57.4%的人口;在1Gbps的速率下,採用毫米波方案的5G網絡可以覆蓋3.9%的人口,採用Sub-6GHz方案的則可以覆蓋21.2%的人口。也就是說,採用Sub-6GHz方案運營的5G網絡的覆蓋率是採用毫米波方案運營5G網絡覆蓋率的5倍以上。

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此外,短波長的特性使得毫米波的穿透力也很不理想。據以往的研究顯示,採用毫米波技術的5G手機幾乎可以被任何東西擋住信號,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網絡就可能回落到4G狀態。

“如果採用毫米波部署5G網絡,同等面積必須建設更多的基站來完成覆蓋,組網成本比較高。”中科智達物聯網系統有限公司董事長許欣介紹說。

在5G建設中,資金投入是不得不考慮的一個重要因素。

較之毫米波,Sub-6GHz的射頻器件可以繼續沿用4G原有的產業鏈,技術更爲成熟,而Sub-6GHz頻段的基站還可以在原有4G基站的基礎上進行改造,大大節省了成本。

而工作於毫米波頻段的亞微米尺寸的集成電路元件,設計與生產的門檻較高,需要更高的資金投入,這在一定程度上也阻礙了毫米波方案的商用發展。

目前,我國主要採用了Sub-6GHz方案。韓國、日本、歐洲等國家或地區則是兩種頻段都在發展。網絡建設要看運營商和使用環境的具體需求。

而由於歷史原因,美國通信領域可分配的大部分頻譜被軍方佔用,留下的只有高於27.5GHz的頻率,所以美國運營商的5G部署不得不從毫米波開始。

毫米波將釋放更大潛力 我國正積極佈局該領域研發應用

事實上,對於5G網絡的建設來說,無論是Sub-6GHz還是毫米波,並沒有優劣之分,只是現實因素導致先後發展順序不同。據瞭解,當前6GHz以下的黃金通信頻段已經很難得到較寬的連續頻譜,相比之下,毫米波頻段卻仍有大量潛在的未被充分利用的頻譜資源。

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相關專家認爲,站在長遠的角度看,毫米波未來或將推動5G釋放更大潛能。

例如,毫米波在雷達、成像等方面有着更高的分辨率,隨着自動駕駛等技術的快速發展, 毫米波將被廣泛應用於人們日常生活的方方面面。此外,由於毫米波具有低延時的特性,在機器人遠程控制、遠程醫療等前沿技術方面,也有着廣闊的應用前景。

對於毫米波的建設,我國同樣沒有停下腳步。

今年3月,工信部發布《關於推動5G加快發展的通知》,文中提到“適時發佈部分5G毫米波頻段頻率使用規劃,組織開展毫米波設備和性能測試,爲5G毫米波技術商用做好準備。”包括中國電信等機構都積極參與了工信部組織的毫米波實驗。

針對毫米波的特性,運營商不再對其直接進行網絡信號廣域全覆蓋,而是在需要補“盲”的地區才進行部署,主要解決室內和熱點地區的容量需求問題。

陳繼新認爲,毫米波對自然環境的傳播條件比較敏感,如何在不穩定的自然環境中利用毫米波提供穩定的通信,是各大運營商在建設基站時需要面對的挑戰。此外,毫米波業務和組網能力也需要進一步驗證。

據瞭解,目前主流的移動通信設備提供商都已經推出了支持5G毫米波的基站設備。中國聯通已經與2022年北京冬奧會達成合作,將在北京冬奧會期間進行毫米波的推廣運用。一旦使用情況良好,將極大推動毫米波技術的發展。

芯片方面,今年6月,南京網絡通信與安全紫金山實驗室已研製出CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片,並完成了芯片封裝和測試,三星和華爲已經支持毫米波工程樣機,其他芯片廠家也在陸續推出毫米波產品。

在相關專家看來,毫米波產業鏈成熟度將影響毫米波的部署場景和部署規模,要真正推廣毫米波的廣泛應用,關鍵技術、核心器件、芯片方面還有待於進一步完善和提高。這需要運營商與產業界聯合進行技術攻關,打造高性價比的硬件設施以及商用系統。