美版iPhone 独占5G毫米波,美国消费者质疑5G是假5G?
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近期美国消费者吐槽他们享受的5G服务是假5G,原因5G网络覆盖太差,以及5G的数据传输速率太低了,与4G相比提升极为有限,这一切源于美国采用5G毫米波技术。
与光波相比,毫米波利用大气窗口(毫米波与亚毫米波在大气中传播时,由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率)传播时的衰减小,受自然光和热辐射源影响小。
优点:1)极宽的带宽。通常认为毫米波频率范围为26.5~300GHz,带宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收,在大气中传播时只能使用四个主要窗口,但这四个窗口的总带宽也可达135GHz,为微波以下各波段带宽之和的5倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。
2)波束窄。在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm的天线,在9.4GHz时波束宽度为18度,而94GHz时波束宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。
3)与激光相比,毫米波的传播受气候的影响要小得多,可以认为具有全天候特性。
4)和微波相比,毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。
目前全球的5G技术虽然号称是统一的5G技术,不过美国所采用的5G技术和其他国家的5G技术还是有区别的,美国运营商所采用的是5G毫米波技术,而主流的5G却是5G厘米波技术。
5G毫米波和5G厘米波的差异主要有两点。5G毫米波可以提供更高的数据速率和更低的时延,但是覆盖效果太差并且容易被阻隔,甚至连雨滴都会阻隔5G毫米波的信号;5G厘米波则恰恰相反,覆盖效果好,但是时延却很难达到5G标准的理论时延,数据传输速率也较低。
此前各方在宣传5G技术的时候都喜欢强调5G的超低时延和高速数据传输速率,不过在实际运营中,运营商却发现考虑到成本问题,还是5G厘米波更实际,而且即使是5G厘米波技术也因为5G基站的建设成本和运营成本过高而难以承受,中国移动如今更选择低频的700MHz建设5G网络,大幅减少5G基站的建设数量,显然成本是运营商的优先考虑,而5G技术的优势已被放到次要位置。
作为无线电波的一种,从前的毫米波并不起眼,比它频率低的微波传输距离远,在通讯领域大有作为,比它频率高的光波也广泛应用是数码、通讯等领域,唯有处于中间位置的毫米波无人问津。
然而,从某个时刻开始,毫米波突然成了所有人的重点关注对象。
风口上的当红炸子鸡
要说当今时代的风口有哪些,相信大家会脱口而出5G、自动驾驶、人工智能等名词,而不被大众熟知的是这些风口都使用了名为“毫米波”的技术。
由此看出,这个名叫毫米波的“波”,是风口中的风口,想不红都难。
毫米波通指波长为1-10毫米的电磁波,毫米波有极高的带宽,可利用总带宽高达135GHz,是传统微波波段带宽和的5倍,在频段资源紧张的今天有巨大吸引力;
其次毫米波的波束很窄,能更精准地分辨目标物并还原目标物细节;
与激光相比,毫米波对气候要求更低,与微波相比,毫米波元器件尺寸更小,毫米波设备更容易小型化。
但毫米波也有衰减严重和对器件精度要求高的缺点,也正是这两个缺点在过去制约了毫米波的发展。全球5G网络频段分为Sub-6GHz和毫米波,而我国在5G Sub-6GHz网络建设基本成熟的情况下,将5G毫米波网络建设提上了日程。
6天前,上海举办了巴塞罗那连着两年都没能办成的移动世界大会,且有一个和往年5G主题最不同的新话题吸引了不少人关注,即处处可见的毫米波。
很多ICT知名大厂展台都开放了5G毫米波演示专区,人们排着队体验这个新概念究竟有何不同。
那么,毫米波对5G来说到底意味着什么?
2021年,它的风口来了吗?
毫米波是5G刚需吗?
在全球5G的高歌猛进下,中美5G在不同路子上一直进行着无形中的竞争力博弈。
但其实在建网和应用上,围绕5G毫米波,无论中国还是美国,都有着躲不开的头疼问题。
在中国,截至2020年底三大运营商突飞猛进建设并开通了71万个5G基站,因普遍建在6GHz以下的中低频段,尽管相对6GHz以上的高频段有覆盖半径更大的优势,但理想的5G速率和容量却一直未能突破。
5G各类PPT里不断提到的高清视频、VR/AR、V2X自动驾驶、工业自动化、智能物联网等代表着高容量、高速率、低时延的典型业务,没有高频段的大容量基本玩不转。(毕竟毫米波拥有的是从24GHz到100GHz范围内的非常大的带宽,比当前3G/4G使用的带宽多25倍,且可以真正实现低时延。)
但5G建设初期,毫米波的建设和应用难度大,问题多。据称,国内最大运营商曾联手多家企业和研究所投入了不菲的资金用于毫米波天线的研发,几年下来对达标情况很不满意,所需的很多各种功率器件仍依赖进口。
今年的 iPhone 12 又恢复了昔日加价取货的盛况,去年因为 iPhone 11 没有 5G 而持币观望的用户,终于有了换机的理由。
而在发布会上,苹果也将 5G 作为最重要的亮点进行介绍。iPhone 12 几乎支持目前所有的 5G 频段,超过主流的 Android 机型,不过只有美版支持毫米波频段。
美版 iPhone 12 独占的毫米波,和国行版支持的 sub-6GHz ,其实就是目前全球 5G 网络频段两大分支。
顾名思义,毫米波的频率波长小于 10 mm,一般指的是 24 GHz 以上的频段。而 Sub-6 GHz 则是 6GHz 以下的网络频段,因为波长为厘米级,又被称为‘厘米波’。
毫米波和厘米波,看名字似乎是毫米波赢了,就像导航卫星里毫米级显然比厘米级定位更精准,那么 5G 毫米波也比 sub-6GH 更强大吗?
的确,毫米波有着 sub-6GHz 难以望其项背的优势,从最直观的网速就能体现。
根据网络测速平台 Ookla 的实测数据,5G 毫米波终端下载速度是 6GHz 以下频段的 4 倍,平均速率达到 900 Mbps,峰值速率超过 2Gbps。