美版蘋(píng)果手機的5G毫米波為啥國行沒(méi)有？專(zhuān)家：各國5G方案不同

10月下旬，蘋(píng)果公司正式發(fā)布了2020年全新的智能手機產(chǎn)品系列——iPhone 12系列。細心的人會(huì )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?！　?br/>為什么同樣是5G手機，蘋(píng)果公司卻推出了美國“特供”呢？其實(shí)，這是由于各國選擇的5G方案不同導致的?！　?br/>“選擇不同的5G方案，是各國分別基于各自實(shí)際的選擇?！睎|南大學(xué)信息學(xué)院教授、博士生導師、電磁場(chǎng)與微波技術(shù)工程系主任陳繼新教授表示，兩種方案各有優(yōu)劣，而毫米波也是下一階段我國在通信領(lǐng)域的突破方向。

　　
通信要求日益增高，5G頻段開(kāi)始出現岔路口

　　
翻開(kāi)人類(lèi)無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展史，我們會(huì )發(fā)現通信頻率越來(lái)越高?！　?br/>以我國為例，2G的工作頻段主要是900MHz和1.8GHz，3G和4G工作頻段主要為1.9GHz、2.1GHz和2.6GHz?！　?br/>這是因為，人們對無(wú)線(xiàn)通信提出的要求越來(lái)越高。過(guò)去的無(wú)線(xiàn)通信是語(yǔ)音網(wǎng)，現在則是數據網(wǎng)，頻率越高所能提供的帶寬也就越大，這就像4車(chē)道的高速公路比2車(chē)道跑的車(chē)多，而且還能保持較快的車(chē)速?！　?br/>過(guò)去，各國對無(wú)線(xiàn)通信頻率的選擇相差無(wú)幾，但是當全球無(wú)線(xiàn)通信進(jìn)入5G波段后，情況發(fā)生了變化?！　?br/>“5G技術(shù)的發(fā)展趨勢使傳播頻率達到更高水平，而全球的5G方案大致可以分為毫米波和Sub-6GHz?！标惱^新表示?！　?br/>毫米波是指波長(cháng)在1—10mm之間的電磁波。由于波長(cháng)較短，毫米波對應的頻率為30GHz—300GHz。而Sub-6GHz是指頻率低于6GHz的電磁波?！　?br/>按照國際標準組織3GPP的標準，5G頻段分成FR1和FR2兩個(gè)范圍，其中FR1頻段的頻率范圍是450MHz—6GHz，FR2頻段的頻率范圍是24.25GHz—52.6GHz。Sub-6GHz和毫米波的頻率恰好分屬這兩個(gè)頻段范圍。

　　
兩種方案各有優(yōu)劣，各國部署是基于現實(shí)的選擇

　　
受制于無(wú)線(xiàn)電波的物理特性，毫米波的短波長(cháng)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(hù)上網(wǎng)的擁堵問(wèn)題。但這種技術(shù)的覆蓋面積比較小，更適合在車(chē)站、機場(chǎng)、體育場(chǎng)館等人口密集的場(chǎng)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(diǎn)是信號穿透力強，傳播距離與毫米波相比更遠，更容易解決大范圍區域的信號覆蓋問(wèn)題?！　?br/>此前，谷歌公司在相同范圍、相同基站數量的環(huán)境內，對毫米波和Sub-6GHz的覆蓋能力進(jìn)行過(guò)一個(gè)測試。

　　
其測試結果顯示，在100Mbps速率的情況下，采用毫米波方案的5G網(wǎng)絡(luò )可以覆蓋11.6%的人口，采用Sub-6GHz方案的則可以覆蓋57.4%的人口；在1Gbps的速率下，采用毫米波方案的5G網(wǎng)絡(luò )可以覆蓋3.9%的人口，采用Sub-6GHz方案的則可以覆蓋21.2%的人口。也就是說(shuō)，采用Sub-6GHz方案運營(yíng)的5G網(wǎng)絡(luò )的覆蓋率是采用毫米波方案運營(yíng)5G網(wǎng)絡(luò )覆蓋率的5倍以上?！?br/>此外，短波長(cháng)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，采用毫米波技術(shù)的5G手機幾乎可以被任何東西擋住信號，電話(huà)亭、玻璃、樹(shù)木和雨水等等，只要基站和手機之間有遮擋，5G網(wǎng)絡(luò )就可能回落到4G狀態(tài)?！　?br/>“如果采用毫米波部署5G網(wǎng)絡(luò )，同等面積必須建設更多的基站來(lái)完成覆蓋，組網(wǎng)成本比較高?！敝锌浦沁_物聯(lián)網(wǎng)系統有限公司董事長(cháng)許欣介紹說(shuō)。

　　
在5G建設中，資金投入是不得不考慮的一個(gè)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(chǎn)業(yè)鏈，技術(shù)更為成熟，而Sub-6GHz頻段的基站還可以在原有4G基站的基礎上進(jìn)行改造，大大節省了成本?！　?br/>而工作于毫米波頻段的亞微米尺寸的集成電路元件，設計與生產(chǎn)的門(mén)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(fā)展?！　?br/>目前，我國主要采用了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(fā)展。網(wǎng)絡(luò )建設要看運營(yíng)商和使用環(huán)境的具體需求?！　?br/>而由于歷史原因，美國通信領(lǐng)域可分配的大部分頻譜被軍方占用，留下的只有高于27.5GHz的頻率，所以美國運營(yíng)商的5G部署不得不從毫米波開(kāi)始。

　　
毫米波將釋放更大潛力，我國正積極布局該領(lǐng)域研發(fā)應用

　　
事實(shí)上，對于5G網(wǎng)絡(luò )的建設來(lái)說(shuō)，無(wú)論是Sub-6GHz還是毫米波，并沒(méi)有優(yōu)劣之分，只是現實(shí)因素導致先后發(fā)展順序不同。據了解，當前6GHz以下的黃金通信頻段已經(jīng)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?！　?br/>相關(guān)專(zhuān)家認為，站在長(cháng)遠的角度看，毫米波未來(lái)或將推動(dòng)5G釋放更大潛能?！　?br/>例如，毫米波在雷達、成像等方面有著(zhù)更高的分辨率，隨著(zhù)自動(dòng)駕駛等技術(shù)的快速發(fā)展, 毫米波將被廣泛應用于人們日常生活的方方面面。此外，由于毫米波具有低延時(shí)的特性，在機器人遠程控制、遠程醫療等前沿技術(shù)方面，也有著(zhù)廣闊的應用前景。

　　
對于毫米波的建設，我國同樣沒(méi)有停下腳步。

　　
今年3月，工信部發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》，文中提到“適時(shí)發(fā)布部分5G毫米波頻段頻率使用規劃，組織開(kāi)展毫米波設備和性能測試，為5G毫米波技術(shù)商用做好準備?！卑ㄖ袊娦诺葯C構都積極參與了工信部組織的毫米波實(shí)驗?！　?br/>針對毫米波的特性，運營(yíng)商不再對其直接進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )信號廣域全覆蓋，而是在需要補“盲”的地區才進(jìn)行部署，主要解決室內和熱點(diǎn)地區的容量需求問(wèn)題?！　?br/>陳繼新認為，毫米波對自然環(huán)境的傳播條件比較敏感，如何在不穩定的自然環(huán)境中利用毫米波提供穩定的通信，是各大運營(yíng)商在建設基站時(shí)需要面對的挑戰。此外，毫米波業(yè)務(wù)和組網(wǎng)能力也需要進(jìn)一步驗證?！　?br/>據了解，目前主流的移動(dòng)通信設備提供商都已經(jīng)推出了支持5G毫米波的基站設備。中國聯(lián)通已經(jīng)與2022年北京冬奧會(huì )達成合作，將在北京冬奧會(huì )期間進(jìn)行毫米波的推廣運用。一旦使用情況良好，將極大推動(dòng)毫米波技術(shù)的發(fā)展?！　?br/>芯片方面，今年6月，南京網(wǎng)絡(luò )通信與安全紫金山實(shí)驗室已研制出CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片，并完成了芯片封裝和測試，三星和華為已經(jīng)支持毫米波工程樣機，其他芯片廠(chǎng)家也在陸續推出毫米波產(chǎn)品?！　?br/>在相關(guān)專(zhuān)家看來(lái)，毫米波產(chǎn)業(yè)鏈成熟度將影響毫米波的部署場(chǎng)景和部署規模，要真正推廣毫米波的廣泛應用，關(guān)鍵技術(shù)、核心器件、芯片方面還有待于進(jìn)一步完善和提高。這需要運營(yíng)商與產(chǎn)業(yè)界聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，打造高性?xún)r(jià)比的硬件設施以及商用系統。