iPhone12将支持的毫米波技术到底是什么？国内还用不上？

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Sub-6GHz和毫米波到底指什么，苹果为什么要这么做？有人说，国行版iPhone12有没有毫米波都不受影响，这又是什么意思呢？

苹果之前已经和高通达成协议，今年iPhone 12支持5G网络可以说是板上钉钉了。但有消息显示，四款新机中可能只有两款支持Sub-6GHz和毫米波频段，另外两款就只支持Sub-6GHz 频段，不支持毫米波。
Sub-6GHz和毫米波到底指什么，苹果为什么要这么做？有人说，国行版iPhone12有没有毫米波都不受影响，这又是什么意思呢？带着疑问我们来看一下。
■Sub-6GHz和毫米波的区别是什么 
Sub-6GHz和毫米波是5G网络的两个频段代号，3GPP是全球最大的专利组织之一，现在全球部署的5G网络都是3GPP框架内的5G，5G的无线空口被称为NR。3GPP在5G无线规范中定义了5GNR的工作频率，其中分成了两大部分，分别是FR1和FR2。


FR1和FR2的定义（3GPP 38.101）
FR1定义的是450MHz-6000Mhz，也就是我们常说的Sub-6GHz。
FR2定义的是24250Mhz-52600Mhz，由于FR2覆盖波段之中多数小于10毫米波长，这部分频段也因此被称为“毫米波（mmWave）”。
全球5G网络频段主要分为 Sub-6GHz 和毫米波两大范围，目前我国主要采用的就是Sub-6GHz ，该频段的特点是：信号穿透力强，但数据传输速度要慢于毫米波。具体来讲，支持Sub－6GHz的芯片最高下行速率为4.7Gbps，而支持毫米波的芯片下行速率可以达到7.35Gbps，理论上甚至能实现10Gbps的高速传输。

而美国主要采用的是毫米波频段，其特点是传输速度快，但穿透力很差。那究竟有多差呢？毫米波是波长约在1毫米~10毫米之间的电磁波，我们从物理课中可以得知，电磁波频率越高，波长越短，其穿透力越差。
对此，有国外数码博主针对美国T-Mobile和其它运营商的5G信号进行过测试，其中T-Mobile覆盖Sub-6GHz和毫米波频段，其他运营商则主要采用毫米波频段。


毫米波的穿透能力较差 容易受环境影响

结果显示，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。对比之下，采用Sub-6GHz和毫米波同时覆盖的运营商信号表现则更好。
总而言之，Sub-6GHz和毫米波代表了5G无线频率的两个大范围。当前，中国的5G建设是以Sub-6GHz为主导，而美国是则以毫米波为主导，这也是目前全球5G发展的两个方向。
■5G毫米波有什么优劣势？
我们先说说毫米波的劣势。
为什么目前国内运营商以Sub-6GHz作为5G网络的主力？
原因很简单，因为5G毫米波存在一个硬伤——信号。
如果说现在的4G信号是“满血”，Sub-6GHz的5G信号是刚好能用，那么毫米波5G信号就是“战五渣”。

图源：LinusTechTips
前面提到，毫米波是波长约在1毫米-10毫米之间的电磁波。而初中物理课本告诉我们，电磁波频率越高，波长越短，穿透能力越差。

毫米波可以被树木遮挡（图源：LuxCarta）
一片树叶、一张纸、甚至是一滴水的遮挡，就可以让毫米波5G信号彻底“翻车”。
就在最近，数码播主LinusTechTips对T-Mobile和其它运营商的5G信号进行测试，其中T-Mobile覆盖Sub-6GHz和毫米波信号，而对比的运营商主要采用毫米波信号。
在演示中，采用毫米波信号的5G手机几乎可以被任何东西挡住信号，电话亭、一棵树、玻璃、雨伞、甚至是...空气，只要基站和手机之间有遮挡，可能转个身，网络会立刻回落到4G。而采用Sub-6GHz和毫米波同时覆盖的运营商则相安无事。

“胖砸，你挡住我的信号啦！”
如果基站覆盖不够完善，分分钟会出现“胖砸！你挡住我的5G信号啦”的情况。
想要5G毫米波体验好，必须建很多基站——几乎每个角落都需要！
然而这么一个信号“战五渣”5G毫米波，却被行业寄予厚望。
根据GSMA今年3月发布的《5G 毫米波在中国的机遇》白皮书提到，预计到 2034 年，在中国使用毫米波频段将产生约 1040 亿美元的经济效应。
这1040亿美元的效益，将来自于制造业、公用事业、专业服务和金融服务、信息通信技术和贸易等多个领域。
为什么5G毫米波这么“弱鸡”却倍受青睐，原因很简单。
5G毫米波载波频率更高，信号带宽更大。以60GHz频段为例，每个信道的频谱带宽达到2.16GHz，相比之下，4G-LTE频段可用频谱带宽只有100MHz。说白了就是5G毫米波网速很快，比Sub-6GHz的5G更快。
ITU IMT-2020规范要求5G速度可以达到20Gbit/s，单靠Sub-6GHz是搞不定的，得用上毫米波。

“拥挤”的sub-6GHz频段
另外，毫米波受到的频段干扰更少。1.9Ghz-6Ghz频段仿佛是拥挤的地铁，Wi-Fi、蓝牙、卫星广播等都“挤”在一起，难免会有“打架”。
而毫米波频段就像是无人区飞驰的敞篷跑车，时延极低，容量高，可以同时有更多设备连接。
总而言之，5G毫米波带宽高，时延低，容量高。在日常生活中，5G毫米波可以帮助你秒速下完蓝光视频、在拥挤的球场享受高速网络。
在专业场景，5G毫米波可以实现工业机器人的远程控制、自主工厂运输、远程医疗等。
在3GPP规定的5G标准中，无论是Sub-6GHz频段和毫米波，都是5G标准。
两者各有优势，Sub-6GHz频段覆盖广，信号强且稳定；毫米波速度快，时延低，多人时无需抢信号，然而一场雨就有可能被降维打击回到4G。
所以说，两者是互补的关系，而不是迭代的关系。就像NSA和SA组网一样，大家都是“真5G”，只不过是看哪个更适合运营商建设和使用场地的实际需要。
■Sub-6GHz和毫米波应用的现状
现阶段，我国选择了Sub-6GHz频段发展5G，美国主要选择毫米波频段，韩国、日本、欧洲等国家或地区则是两种频段都在发展。Sub-6GHz和毫米波是互补关系，而不是迭代的关系。就像数据蜂窝网络和Wi-Fi一样，网络建设要看运营商和使用环境的具体需求。
Sub-6GHz的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。由于它的范围广，能更好地穿透物体，并且可以在4G基站的基础上直接安装，所以对于运营商来说，它的建设成本更低。

网络拥堵如同堵车
毫米波的高宽带同时满足更多人上网
另一方面，毫米波的带宽更高，更容易解决用户用网的拥堵问题，同时满足更多人上网。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。毫米波要做到和Sub-6GHz一样的覆盖水平，基站密度至少是Sub-6GHz基站的5倍，成本自然更高。
举个简单的例子，毫米波不仅需要更多的信号塔来覆盖，而且还要持续输出高强度的信号，5G基站输出的电力是4G的3倍，仅耗电量就是一笔巨大的开支。这也就不难理解前段时间，中国联通夜间适时关停5G基站的做法，为的就是节省电力运营成本。
5G基站
成本高，信号覆盖易受环境制约，仅因为速度快美国的运营商就选择毫米波的吗？
其实不然，由于Sub-6GHz里的可分配的大部分频谱被美国的军方占用，没有足够的无线频谱再分给运营商使用，所以美国运营商的5G部署不得不从毫米波开始。
我国现阶段选择Sub-6GHz频段，主要是先解决5G网络的信号覆盖问题，尽快把5G技术投入实际应用，让大多数消费者都能用上5G网络。当然，对于毫米波的建设，我国同样没有停下脚步。
今年3月份，工信部就发布了“关于推动5G加快发展的通知”，问文中提到“适时发布部分5G毫米波频段频率使用规划，组织开展毫米波设备和性能测试，为5G毫米波技术商用做好储备”，说明国家也倡导运营商为毫米波的商用做好准备，以便于未来的5G建设发展。
毫米波带宽高、时延低、容量高的特点，在日常生活中，可以实现秒下载蓝光视频、解决网络拥堵情况。特别是，它还可以实现工业机器人的远程控制、远程医疗等，应用前景很广阔。
■我们买的5G手机支持毫米波吗？
目前很多手机在硬件上都已经支持5G毫米波，但是厂商会根据不同国家的市场情况，做出相应的调整。
举个栗子，目前国内市场以Sub-6GHz为主导，而美国市场，以5G毫米波为主导。
例如，国行版的S20系列都支持Sub-6GHz频段，但不支持5G毫米波，这种情况在三星老家的韩国也一样。
但是，情况到了美国情况不一样了，美国地区的S20+与S20 Ultra均支持Sub-6GHz和5G毫米波，而Verizo推出的特殊版三星S20，更是解决了S20因为机身过少，无法放下支持毫米波的两个分立天线模块这个问题，同时支持Sub-6GHz和5G毫米波。
总的来讲，如果在国内市场，你可能还买不到国行版支持毫米波的手机，因为对于厂商来讲没有推出的必要。而在美国市场，你可以买到。
对于国内消费者的话，完全不用为手机缺失对毫米波的支持而恐惧，离它真正在国内的商用还有一段距离。
这也就解答了文章开始的问题，今年国行版iPhone12可能不会支持毫米波，因为对于苹果和国内运营商来讲还没有推出的必要，现阶段消费者根本使用不上，国内毫米波离“真正的实用”还有一段距离。
另外在信号和网速之间，相信大多数人更关心信号的稳定性，毕竟国内Sub-6GHz频段的5G网络速度已经非常快了，大家都不想再体验被iPhone信号差支配的恐惧。
iPhone12到底支持毫米波5G还是Sub-6GHz，苹果可能会根据当地5G建设情况，推出支持不同类型5G频谱的iPhone。与其猜测这些，用户或许更关心5G套餐的价格什么时候可以降下来，这才是5G普及的关键。
■总结
毫米波5G与Sub-6GHz优势互补，共同推进5G产业造福人类。毫米波相对于低频段，整体产业链完善程度还不足够，包括器件的成熟度等，还需要进一步推动整体产业链成熟。如，毫米波技术对基带芯片、射频芯片、天线、变频器、移相器、功放、低噪放、射频开关等关键器件提出了新要求。中国目前重点关注于sub-6GHz的5G商用，在这个窗口期，国内的毫米波上下游产业应该尽快技术积累，缩小与国外顶尖水平的差距。
文章来源：ittbank、物联网

IEEE Spectrum

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