美版iPhone 12獨(dú)占的5G毫米波 ，和國(guó)行版有什么不同？
今年的 iPhone 12 又恢復(fù)了昔日加價(jià)取貨的盛況，去年因?yàn)?iPhone 11 沒(méi)有 5G 而持幣觀望的用戶，終于有了換機(jī)的理由。
而在發(fā)布會(huì)上，蘋果也將 5G 作為最重要的亮點(diǎn)進(jìn)行介紹。iPhone 12 幾乎支持目前所有的 5G 頻段，超過(guò)主流的 Android 機(jī)型，不過(guò)只有美版支持毫米波頻段。
一些網(wǎng)友因此疑惑，不支持毫米波的國(guó)行版，是不是一部閹割版的 iPhone 12 呢?答案是否定的，這并不會(huì)影響國(guó)內(nèi)用戶在 iPhone 12 上使用 5G，而國(guó)內(nèi)的 5G 網(wǎng)絡(luò)也不支持毫米波。
不過(guò)，支持毫米波的 iPhone 12 和使用低頻 sub-6GHz 的國(guó)行版在 5G 體驗(yàn)上的確存在差異。今天就來(lái)談?wù)?5G 毫米這個(gè)話題，這篇文章試圖弄清楚幾個(gè)問(wèn)題：
- 美版 iPhone 12 和國(guó)行版的 5G 體驗(yàn)有何不同?
- 毫米波和 sub-6GHz 誰(shuí)才是「真 5G」?
- iPhone 12 5G 狀態(tài)耗電快，和毫米波有關(guān)系嗎?
- 為什么美國(guó) 5G 網(wǎng)絡(luò)支持毫米波而中國(guó)不用?
- 現(xiàn)在的 5G 毫米波真的不可用嗎?
- 中國(guó)未來(lái)會(huì)用上毫米波嗎?
- 美版 iPhone 12 獨(dú)占的 5G 毫米波 ，和國(guó)行有什么不同?
美版 iPhone 12 獨(dú)占的毫米波，和國(guó)行版支持的 sub-6GHz ，其實(shí)就是目前全球 5G 網(wǎng)絡(luò)頻段兩大分支。
顧名思義，毫米波的頻率波長(zhǎng)小于 10 mm，一般指的是 24 GHz 以上的頻段。而 Sub-6 GHz 則是 6GHz 以下的網(wǎng)絡(luò)頻段，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)為厘米級(jí)，又被稱為「厘米波」。
毫米波和厘米波，看名字似乎是毫米波贏了，就像導(dǎo)航衛(wèi)星里毫米級(jí)顯然比厘米級(jí)定位更精準(zhǔn)，那么 5G 毫米波也比 sub-6GH 更強(qiáng)大嗎?
的確，毫米波有著 sub-6GHz 難以望其項(xiàng)背的優(yōu)勢(shì)，從最直觀的網(wǎng)速就能體現(xiàn)。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)測(cè)速平臺(tái) Ookla 的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，5G 毫米波終端下載速度是 6GHz 以下頻段的 4 倍，平均速率達(dá)到 900 Mbps，峰值速率超過(guò) 2Gbps。
在上個(gè)月的發(fā)布會(huì)上，蘋果表示 iPhone 12 最高可以實(shí)現(xiàn) 4Gbps 的峰值下行速率，指的也是毫米波。目前國(guó)內(nèi) 200 元以內(nèi)套餐最多提供 60 G 流量，在這個(gè)速率下 2 分鐘就能用完。
當(dāng)然這是理論峰值，實(shí)際使用一般達(dá)不到。而在 SpeedSmart 對(duì) iPhone 12 的 5G 網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中，采用毫米波 5G 的 Verizon iPhone 12，下載和上傳速度都要明顯高于使用 sub-6GHz 的 iPhone 12。
既然毫米波這么強(qiáng)，是不是得趕緊買個(gè)美版 iPhone 12 才更劃算?
先別急，雖然毫米波在網(wǎng)速上可以輕松碾壓 sub-6GHz，卻有個(gè)致命缺陷。那就是信號(hào)衰減大，覆蓋范圍小。
根據(jù)物理學(xué)的常識(shí)，電磁波頻率越高波長(zhǎng)越短，傳輸距離越短，穿越障礙物時(shí)的信號(hào)衰減也越長(zhǎng)。比如 28GHz 頻段的信號(hào)衰減就比 700MHz 要高 1600 倍。
因此采用毫米波的 5G 手機(jī)可能被任何東西擋住信號(hào)，樹木和雨霧就能阻擋掉一大半信號(hào)，連人體對(duì)對(duì)毫米波的損耗也能達(dá)到 11~28dB，可以再現(xiàn) iPhone 4 的「死亡之握」，更別說(shuō)要穿墻了。
盡管已經(jīng)有不少技術(shù)方案來(lái)解決毫米波信號(hào)衰減和阻擋的問(wèn)題，但在商用中的表現(xiàn)依然不夠理想。
Google 曾在美國(guó)對(duì)于相同范圍內(nèi)、相同基站數(shù)量的 5G 覆蓋范圍進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示采用毫米波部署的 5G 網(wǎng)絡(luò)，100Mbps 速率的可以覆蓋 11.6% 的人口，在 1Gbps 的速率下可以覆蓋 3.9% 的人口;
而采用 sub-6GHz 的 5G 網(wǎng)絡(luò)，100Mbps 速率下可以覆蓋 57.4% 的人口，在 1Gbps 的速率下可以覆蓋 21.2% 的人口。
正是因?yàn)楹撩撞ㄐ盘?hào)損耗高，集成到手機(jī)時(shí)還不能采用傳統(tǒng)的天線，需要安裝更多天線，對(duì)基帶數(shù)字處理能力依然提出更高要求，美版的 iPhone 12 側(cè)邊的「補(bǔ)丁」，就是毫米波的天線模組。
更復(fù)雜的制作工藝帶來(lái)的是更高的成本。根據(jù)郭明錤的說(shuō)法， iPhone 12 系列采用的 Sub-6 和毫米波兩種 5G 組件成本分別為 75–85 美元和 125–135 美元。
此外最近 iPhone 12 被曝出在 5G 狀態(tài)下耗電極快，這也和 5G 手機(jī)的天線設(shè)計(jì)手機(jī)有一定關(guān)系。
5G 終端一般采用 Massive MIMO(大規(guī)模多入多出)天線技術(shù)來(lái)提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，補(bǔ)償信號(hào)衰減，毫米波要商用更離不開這項(xiàng)技術(shù)。
不過(guò) Massive MIMO 技術(shù)是以更高的計(jì)算成本為代價(jià)降低傳輸功耗的，手機(jī)需要集成更多天線，多根天線同時(shí)發(fā)送(多出)和接收信號(hào)(多入)意味著更高的功耗，自然也更加耗電。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō) ，毫米波就像是一個(gè)短跑選手，爆發(fā)力強(qiáng)，但能跑的距離有限。而 sub-6GHz 則是一個(gè)長(zhǎng)跑選手，跑得更慢但跑得更遠(yuǎn)，自身的優(yōu)點(diǎn)恰好也是對(duì)方的缺點(diǎn)。
雖然高通去年曾暗諷華為 5G 不支持毫米波，不是真 5G，但其實(shí)這只是雙方在 5G 路線之爭(zhēng)上的宣傳手段。而毫米波和 sub-6GHz 其實(shí)也不沖突，相反在未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還會(huì)以協(xié)同組網(wǎng)的方式提供 5G 服務(wù)。
為什么美國(guó)用毫米波，中國(guó)不用?
正如前文所說(shuō)，5G 毫米波的商用面臨不少問(wèn)題，那為什么美國(guó)要以毫米波為基礎(chǔ)部署 5G 網(wǎng)絡(luò) ，難道美國(guó)運(yùn)營(yíng)商不知道毫米波的缺陷嗎?
其實(shí)美國(guó)運(yùn)營(yíng)商何嘗不想用低頻的 sub-6GHz ，只不過(guò)這一頻段大部分都已經(jīng)用于軍用通信和國(guó)防通訊，即便要騰出來(lái)商用，清理頻段也不是一時(shí)半會(huì)能完成的。
在這樣的背景下，運(yùn)營(yíng)商只能押注毫米波。其中為 iPhone 12 提供 5G 毫米波服務(wù) Verizon ，也是全球最早商用 5G 服務(wù)的運(yùn)營(yíng)商，早在 2018 年就在美國(guó) 4 個(gè)城市提供 5G 服務(wù)，并表示「毫米波頻譜是實(shí)現(xiàn) 5G 超寬帶網(wǎng)絡(luò)的基石」。
可受制于 5G 毫米波還未完全成熟的配套技術(shù)，5G 在美國(guó)的普及相對(duì)緩慢。根據(jù)華爾街投資銀行 Jefferies 旗下的 M-Science 的數(shù)據(jù)，截至 2020 年 7 月中旬，美國(guó) 5G 用戶數(shù)為 408.2 萬(wàn)戶，還不到韓國(guó) 5G 用戶數(shù)量的一半。
而在全球范圍內(nèi)，大部分運(yùn)營(yíng)商都先采用了 Sub-6G 作為 5G 的組網(wǎng)方案。標(biāo)普全球評(píng)級(jí)(S&P Global Ratings)一份報(bào)告顯示，截至今年 9 月，在全球 52 個(gè)市場(chǎng)中已經(jīng)商用的 113 家運(yùn)營(yíng)商中，只有 12% 采用毫米波頻段。
顯然在毫米波徹底解決信號(hào)衰減和覆蓋范圍的問(wèn)題之前， sub-6GHz 才是在短期內(nèi)讓 5G 覆蓋更廣泛的有效方案。
其實(shí)美國(guó)也已經(jīng)意識(shí)到了這個(gè)問(wèn)題，開始回過(guò)頭來(lái)部署 sub-6GHz 的 5G 網(wǎng)絡(luò)，不久前美國(guó)向運(yùn)營(yíng)商拍賣了原本用于軍事用途的 100MHz 中頻段頻譜，計(jì)劃在 2022 年中期開始投入商用。
在美國(guó)國(guó)防部國(guó)防創(chuàng)新委員會(huì)發(fā)布的《5G 生態(tài)系統(tǒng)：對(duì)美國(guó)國(guó)防部的風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇》報(bào)告中也指出：
由于傳播和成本限制，現(xiàn)階段毫米波基本上不能在美國(guó)大規(guī)模部署，Sub-6 GHz 的中頻頻譜(在 3 GHz 和 4 GHz 范圍內(nèi))將成為未來(lái)幾年廣域網(wǎng)的全球標(biāo)準(zhǔn)。
而中國(guó)運(yùn)營(yíng)商則幸福得多的，我國(guó)在 Sub-6 頻段的資源相對(duì)充裕，能將 100 MHz 或以上連續(xù)試驗(yàn)頻率分配給幾大運(yùn)營(yíng)，而國(guó)外的運(yùn)營(yíng)商大都要靠拍賣來(lái)獲取頻段，價(jià)格往往數(shù)以億計(jì)。
比如去年德國(guó)電信為了收購(gòu) 2GHz 頻段的 40MHz 頻譜 ，就花費(fèi)了近 22 億歐元 (約合 172 億人民幣)。
雖然中國(guó)不用因?yàn)轭l段資源急著上毫米波，但同時(shí)也在積極研究和布局毫米波。因?yàn)楝F(xiàn)在看起來(lái)有點(diǎn)雞肋的毫米波，才是 5G 真正的未來(lái)。
沒(méi)有毫米波的 5G，的確是不完整的
在 B 站 UP 主何同學(xué)成名的那期關(guān)于 5G 的視頻里，他曾表示速度其實(shí)是 5G 最無(wú)聊的應(yīng)用。
目前我們對(duì)于 5G 的感知主要還是網(wǎng)速快一些，這是因?yàn)?5G 還缺乏殺手級(jí)的應(yīng)用，有網(wǎng)友還調(diào)侃如今 5G 網(wǎng)絡(luò)的殺手級(jí)應(yīng)用就是測(cè)速軟件。
其實(shí)在 5G 的三大應(yīng)用場(chǎng)景中，除了提升網(wǎng)速的增強(qiáng)移動(dòng)寬帶 (eMBB) 外，還有海量機(jī)器通信 (mMTC) 和超可靠低時(shí)延通信 (URLLC)。
要實(shí)現(xiàn)后面兩個(gè)這兩個(gè) 5G 應(yīng)用場(chǎng)景，都離不開毫米波。
比如海量機(jī)器通信 (mMTC)的要讓設(shè)備連接數(shù)密度達(dá)到 100 萬(wàn)臺(tái) / 平方公里，這樣即使在人滿為患的地鐵和體育館中，每個(gè)人的設(shè)備也能流暢上網(wǎng)，需要借助 5G 毫米波技術(shù)帶寬大、瞬時(shí)速率高、系統(tǒng)容量大的優(yōu)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
像 AR/VR 、云游戲和工業(yè)機(jī)器人等需要低時(shí)延的應(yīng)用場(chǎng)景也是，而 5G 毫米波系統(tǒng)空口時(shí)隙長(zhǎng)度最小可至 0.125ms，只有目前主流 5G 中低頻系統(tǒng)的四分之一。
就像全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì) (GSMA) 在《5G 毫米波技術(shù)白皮書》中提到的，5G 毫米波是移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)的必然方向，毫米波可以充分釋放 5G 的全部潛能。
而提升 5G 毫米波覆蓋能力的技術(shù)也日趨成熟，除了前面提到 Massive MIMO 外，波束賦形技術(shù)也是常用的解決方案。
傳統(tǒng) 4G 基站和采用波束賦形的 5G 基站之間的區(qū)別，就像是燈泡和手電筒。
4G 基站發(fā)出的信號(hào)就像燈泡一樣全放為發(fā)散，而波束賦形則可以將無(wú)線電波對(duì)準(zhǔn)需要移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的終端，就像手電筒一樣將光束照向目標(biāo)，并隨著目標(biāo)移動(dòng)，這能大大增加毫米波的通信距離。
另外毫米波可以部署大量的小型基站，過(guò)減小通信距離來(lái)保證高峰值吞吐量，從而提升覆蓋范圍，這比 5G 中低頻采用鐵塔大小的宏基站成本更低。
在一系列技術(shù)加持下，目前毫米波在室外視距傳播已經(jīng)可以達(dá)到 1-2 公里，而非視距的覆蓋距離在 100-200 米之間。
9 月份高通聯(lián)合愛(ài)立信、Casa Systems 將毫米波的通訊范圍擴(kuò)大到 3.8 公里，這也是目前毫米波最長(zhǎng)的傳輸距離。
高通公司中國(guó)區(qū)研發(fā)負(fù)責(zé)人徐皓曾表示，具備毫米波能力才是完整的 5G，5G 毫米波的部署是實(shí)現(xiàn) 5G 全部愿景的重要步驟。
而上述這些技術(shù)，讓那個(gè)距離真正改變我們生活的 5G ，又近了一些。
中國(guó)何時(shí)用上 5G 毫米波?
雖然中國(guó) 5G 去年 6 月才正式商用，但根據(jù)工信部的數(shù)據(jù)，截至 9 月底，全國(guó)累計(jì)開通建設(shè)的 5G 基站已經(jīng)超過(guò) 69 萬(wàn)個(gè)，中國(guó) 5G 用戶超過(guò) 1.5 億。
而目前全球部署的 5G 基站才超過(guò) 80 萬(wàn)個(gè)，全球 5G 用戶數(shù)量總共才不到 2 億，可見中國(guó)在 5G 建設(shè)進(jìn)度上已經(jīng)處于領(lǐng)先地位。
在 5G 不斷普及的同時(shí)，中國(guó)的毫米波應(yīng)用也已經(jīng)提上日程。按照中國(guó) IMT-2020(5G)推進(jìn)組的規(guī)劃，將分為三個(gè)階段來(lái)推進(jìn) 5G 毫米波：
- 2019 年重點(diǎn)驗(yàn)證 5G 毫米波關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)特性;
- 2020 年重點(diǎn)驗(yàn)證 5G 毫米波基站和終端的功能、性能和互操作;
- 2020 到 2021 年開展典型場(chǎng)景應(yīng)用驗(yàn)證。
在 2022 年的北京冬奧會(huì)上，中國(guó)聯(lián)通將采用基于 5G 毫米波技術(shù)的組網(wǎng)方案，為冬奧會(huì)場(chǎng)館提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
除了運(yùn)營(yíng)商，硬件廠商也在為毫米波的商用做準(zhǔn)備。毫米波定制版一加 8 成為中國(guó)首款支持 5G 毫米波的智能手機(jī)，華為 Mate X 也有毫米波版本，但沒(méi)對(duì)外發(fā)售。
而在相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上，中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院副院長(zhǎng)遲永生指出，國(guó)內(nèi)毫米波的產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)國(guó)外還是比較薄弱，核心技術(shù)、核心器件國(guó)產(chǎn)化程度比較低。
不過(guò)中國(guó)在 5G 毫米波芯片上也有所突破，南京網(wǎng)絡(luò)通信與安全紫金山實(shí)驗(yàn)室研制的毫米波芯片，已經(jīng)將每通道成本由 1000 元降至 20 元，并有望在 2022 年商用。
不僅是中國(guó)，目前全球 120 多家運(yùn)營(yíng)商都投入到了毫米波的研發(fā)中。他們看中的是 5G 毫米波的巨大應(yīng)用前景，以及可觀的商業(yè)潛力。
根據(jù) GSMA 預(yù)測(cè)，2020—2034 年毫米波 5G 對(duì)全球 GDP 的貢獻(xiàn)將呈指數(shù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2034 年將為全球 GDP 貢獻(xiàn) 5650 億美元、貢獻(xiàn)稅收達(dá) 1520 億美元。
到那時(shí)，當(dāng)人們提到 5G，聯(lián)想到的可能不再是手機(jī)，甚至已經(jīng)有了取代智能手機(jī)的設(shè)備。
