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毫米波|美版苹果手机的5G毫米波为啥国行没有？专家：各国5G方案不同

_原题为 美版苹果手机的5G毫米波为啥国行没有？专家：各国5G方案不同
10月下旬 ， 苹果公司正式发布了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“特供”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 。
通信要求日益增高 ， 5G频段开始出现岔路口
翻开人类无线通信发展史 ， 我们会发现通信频率越来越高 。
以我国为例 ， 2G的工作频段主要是900MHz和1.8GHz ， 3G和4G工作频段主要为1.9GHz、2.1GHz和2.6GHz 。
这是因为 ， 人们对无线通信提出的要求越来越高 。 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 ， 但是当全球无线通信进入5G波段后 ， 情况发生了变化 。
“5G技术的发展趋势使传播频率达到更高水平 ， 而全球的5G方案大致可以分为毫米波和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 。
两种方案各有优劣 ， 各国部署是基于现实的选择
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 。
其测试结果显示 ， 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手机几乎可以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 。
在5G建设中 ， 资金投入是不得不考虑的一个重要因素 。
较之毫米波 ， Sub-6GHz的射频器件可以继续沿用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基站的基础上进行改造 ， 大大节省了成本 。
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 ， 需要更高的资金投入 ， 这在一定程度上也阻碍了毫米波方案的商用发展 。
目前 ， 我国主要采用了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和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 。
毫米波将释放更大潜力 ， 我国正积极布局该领域研发应用
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很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利用的频谱资源 。
相关专家认为 ， 站在长远的角度看 ， 毫米波未来或将推动5G释放更大潜能 。
例如 ， 毫米波在雷达、成像等方面有着更高的分辨率 ， 随着自动驾驶等技术的快速发展, 毫米波将被广泛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 。
对于毫米波的建设 ， 我国同样没有停下脚步 。


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