iPhone12支持的毫米波技术是什么?

来源:ittbank、财经网科技;由“重庆市物联网产业协会”整理发布
日前,苹果公司正式发布了旗下2020年全新的智能手机产品系列——iphone 12系列。iphone12系列手机均支持5g之外,还一个功能就是5g毫米波。其最高下载速率高达3.5gbps,峰值可以达到4gbps,上行速度也达到了200mbps,这个速率没有5g毫米波是不可能的,sub-6ghz频段下载通常在2.3gbps以内。但是国行版不支持5g毫米波,国内的两个网络型号中没有5g mmwave频段(n260/n261)。
sub-6ghz和毫米波到底指什么?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。
■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。
原文标题:iphone12支持的毫米波技术到底是什么?国内还用不上?
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