美版iPhone 12独占的5G毫米波，和国行版有什么不同？

今年的iPhone 12又恢复了以往加价提货的盛况。去年因为iPhone 11没有5G，持币观望的用户终于有了换机的理由。

在发布会上，苹果也将5G作为最重要的亮点进行了介绍。IPhone 12几乎支持目前所有的5G频段，超过了主流的安卓机型，但只有美版支持毫米波频段。

有网友疑惑，难道是不支持毫米波的阉割版iPhone 12？答案是否定的，这不会影响国内用户在iPhone 12上使用5G，国内5G网络不支持毫米波。

不过支持毫米波的iPhone 12和国行版使用低频亚6GHz的5G体验确实有差别。今天就来说说5G mm的话题。本文试图澄清几个问题:

美版iPhone 12和国行版5G体验有什么区别？

毫米波和6GHz以下，谁是真正的5G？

IPhone 12 5G耗电快，与毫米波有关吗？

为什么美国5G网络支持毫米波而中国不支持？

现在的5G毫米波真的不可用吗？

中国未来会用毫米波吗？

美版iPhone 12独家5G毫米波和国行有什么区别？

美版iPhone 12专属的毫米波和国行版支持的sub-6GHz其实是全球5G网络频段的两大分支。

顾名思义，毫米波的频率波长小于10 mm，一般指24 GHz以上的频段。Sub-6GHz是6GHz以下的网络频段，因为波长是厘米级，所以也叫‘厘米波’。

毫米波和厘米波，名字好像是毫米波赢了，就像导航卫星中的毫米级定位明显比厘米级定位精确，那么5G毫米波是不是比sub-6GH更厉害？

的确，毫米波具有亚6GHz不可比拟的优势，这从最直观的网速上就能体现出来。

根据网络测速平台Ookla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900 Mbps，峰值速率超过2Gbps。

在上个月的发布会上，苹果表示iPhone 12最高可以达到4Gbps的峰值下行速率，这也是指毫米波。目前国内200元以内的套餐最高可以提供60 G的流量，按照这个速度2分钟就可以用完。

当然，这是理论上的峰值，实际使用中一般达不到。在SpeedSmart对iPhone 12的5G网络测试中，采用毫米波5G的威瑞森iPhone 12的下载和上传速度明显高于6GHz以下的iPhone 12。

既然毫米波这么强，买个美版iPhone 12是不是更划算？

不用担心，虽然毫米波在网速下可以轻松碾压6GHz以下，但是它有一个致命的缺陷。也就是信号衰减大，覆盖范围小。

根据物理学常识，电磁波频率越高，波长越短，穿越障碍物时传输距离越短，信号衰减越长。比如28GHz频段的信号衰减比700MHz高1600倍。

所以，一部使用毫米波的5G手机可能会被任何东西阻挡，树木和雨雾可以阻挡一半以上的信号，甚至人体对毫米波的损耗可以达到11~28dB，可以重现iPhone 4的‘死握’，更不用说穿墙了。

虽然已经有了很多解决毫米波信号衰减和阻塞问题的技术方案，但是它们的商用性能仍然不理想。

谷歌在美国测试了相同范围和相同数量基站的5G覆盖。结果显示，毫米波部署的5G网络在100Mbps时可覆盖11.6%的人口，在1Gbps时可覆盖3.9%。

6GHz以下的5G网络在100Mbps时可以覆盖57.4%的人口，在1Gbps时可以覆盖21.2%。

▲ 上图为毫米波覆盖率，下图为 sub-6GHz 覆盖率。 图片来自：Google▲上图为毫米波覆盖，下图为亚6GHz覆盖。图片来自:谷歌

正是由于毫米波的高信号损耗，传统天线集成到手机中无法使用，需要安装更多的天线，这对基带数字处理能力还是提出了更高的要求。美版iPhone 12侧面的‘补丁’就是毫米波的天线模块。

更复杂的制造过程会带来更高的成本。根据郭明的说法，iPhone 12系列中使用的Sub-6和毫米波5G组件的价格分别为75-85美元和125-135美元。

另外，最近iPhone 12被曝在5G状态下耗电极快，这也和5G手机的天线设计有一定关系。

5G终端一般采用Massive MIMO天线技术，提高网络传输效率，补偿信号衰减。毫米波没有这项技术是无法商用的。

但Massive MIMO技术以更高的计算成本为代价降低了传输功耗，手机需要集成更多天线。多个天线同时发射(额外)和接收信号(多输入)意味着更高的功耗，自然也就更多的功耗。

简单来说，毫米波就像短跑运动员，爆发力强，但能跑的距离有限。而6GHz以下则是长跑运动员，跑得慢但更远，自身的优势正好是对方的短板。

虽然去年高通影射华为的5G不支持毫米波，不是真正的5G，但实际上这只是双方在5G路线之争中的一种宣传手段。其实毫米波和6GHz以下并不冲突。相反，5G服务将在未来很长一段时间内以协作组网的形式提供。

为什么美国用毫米波，中国不用？

如前所述，5G毫米波商用面临诸多问题，那么美国为什么要部署基于毫米波的5G网络呢？美国运营商不知道毫米波的缺陷吗？

其实美国运营商并不想用6GHz以下的低频，但是这个频段大部分已经用于军事通信和国防通信。就算是要腾出来商用，清理频段也不是一时半会儿能完成的。

在这种背景下，运营商只能押注毫米波。为iPhone 12提供5G毫米波服务的威瑞森，也是全球最早商用5G服务的运营商。早在2018年就在美国四个城市提供5G服务，并表示‘毫米波频谱是实现5G超宽带网络的基石’。

受限于5G毫米波的支撑技术，5G在美国的普及相对较慢。据华尔街投行Jefferies旗下子公司M-Science统计，截至2020年7月中旬，美国5G用户数量为408.2万，不到韩国的一半。

在全球范围内，大多数运营商首先采用Sub-6G作为5G网络解决方案。根据S&P全球评级公司的报告，截至今年9月，在全球52个市场已经商用的113家运营商中，只有12%使用毫米波频段。

显然，在毫米波彻底解决信号衰减和覆盖问题之前，6GHz以下是短期内让5G覆盖更广的有效解决方案。

其实美国也意识到了这个问题，开始部署6GHz以下的5G网络。不久前，美国将原本用于军事目的的100MHz中频段频谱拍卖给运营商，计划于2022年年中开始商用。

美国国防部国防创新委员会发布的《5G生态系统:美国国防部的风险与机遇》报告中也指出，由于传播和成本的限制，毫米波现阶段无法在美国大规模部署，未来几年内，亚6 GHz中频频谱(3 GHz-4 GHz范围内)将成为WAN的全球标准。

中国的运营商就开心多了。我国在Sub-6频段资源相对丰富，可以将100 MHz以上的连续测试频率分配给几大运营商，而国外运营商大多靠拍卖获得频段，价格往往上亿。

例如，去年德国电信斥资近22亿欧元(约合人民币172亿元)收购了2GHz频段的40MHz频谱。

中国虽然因为频段资源不用急着进入毫米波，但也在积极研究和布局毫米波。因为看起来有点鸡肋的毫米波才是5 G真正的未来。

没有毫米波的5G确实是不完整的。

在b站UP主学员何老师成名的关于5G的视频中，他曾经说过，速度其实是5G最无聊的应用。

▲ 图片来自：虎嗅▲图片来自:虎嗅

目前我们对5G的认知主要是网速更快。这是因为5G还缺乏杀手级应用，也有网友调侃说，如今5G网络的杀手级应用是测速软件。

事实上，在5G的三大应用场景中，除了增强移动宽带(eMBB)提升网速，还有海量机器通信(mMTC)和超可靠低时延通信(URLLC)。

要实现后两种5G应用场景，毫米波必不可少。

例如，海量机器通信(mMTC)旨在让设备的连接密度达到100万个/km2，让每个人的设备即使在拥挤的地铁、体育馆也能流畅上网，这就需要5G毫米波技术的大带宽、高瞬时速率、大系统容量的优势。

AR/VR、云游戏、工业机器人等需要低时延的应用场景也是如此，而5G毫米波系统的空口槽最小长度可达0.125ms，仅为目前主流5G中低频系统的四分之一。

正如全球移动通信协会(GSMA)在5G毫米波技术白皮书中提到的，5G毫米波是移动通信技术演进的必然方向，毫米波可以充分释放5G的全部潜力。

提高5G毫米波覆盖的技术越来越成熟。除了上面提到的Massive MIMO，波束形成技术也是一种常见的解决方案。

传统4G基站和波束成形5G基站的区别就像灯泡和手电筒。

4G基站发出的信号都是像灯泡一样发散的，而波束形成可以像手电筒一样将无线电波对准需要移动网络的终端，将波束照射在目标上，随目标移动，可以大大增加毫米波的通信距离。

此外，可以在毫米波部署大量小型基站，通过减少通信距离来保证峰值吞吐量，提高覆盖范围，在5G中低频低于铁塔大小的宏基站。

得益于一系列技术，目前毫米波在室外的视距传播可达1-2公里，而非视距覆盖距离在100-200米之间。

9月，高通与爱立信和Casa系统公司联手，将毫米波的通信范围扩大到3.8公里，这也是目前毫米波最长的传输距离。

高通R&D中国区负责人徐浩曾表示，一个完整的5G就是一个毫米波能力，5G毫米波的部署是实现5G所有愿景的重要一步。

这些技术拉近了与真正改变我们生活的5G的距离。

中国什么时候用5G毫米波？

虽然去年6月我国5G正式商用，但根据工信部的数据，到9月底，我国5G基站超过69万个，5G用户超过1.5亿。

目前全球部署的5G基站超过80万个，全球5G用户总数不到2亿，可见中国在5G建设进度上已经处于领先地位。

随着5G的普及，毫米波在中国的应用已经提上日程。根据中国IMT-2020(5G)推进组的规划，将分三个阶段推进5G毫米波:

2019年，重点验证5G毫米波关键技术和系统特性；

2020年，验证5G毫米波基站和终端的功能、性能和互操作性；

2020-2021年，开展典型场景应用验证。

2022年北京冬奥会，中国联通将采用基于5G毫米波技术的组网方案，为冬奥会场馆提供网络服务。

除了运营商，硬件厂商也在为毫米波的商用做准备。毫米波定制版一加8成为国内首款支持5G毫米波的智能手机。华为Mate X也有毫米波版本，但不发售。

在相关产业链上，中国联通网络技术研究院副院长迟永生指出，国内毫米波产业链与国外相比还比较薄弱，核心技术和核心器件的国产化程度比较低。

然而，中国也在5G毫米波芯片上取得了突破。南京网络通信与安全紫金山实验室研发的毫米波芯片，将每通道成本从1000元降至20元，预计2022年实现商用。

不仅是中国，全球也有120多家运营商投入了毫米波的研发。他们感兴趣的是5G毫米波的巨大应用前景和可观的商业潜力。

根据GSMA预测，毫米波5G对全球GDP的贡献将在2020年至2034年呈指数级增长，2034年将为全球GDP贡献5650亿美元和1520亿美元的税收。

到那个时候，当人们提到5G时，他们可能不再会想到手机，甚至会有取代智能手机的设备。

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