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高通再掀“真假5G”之争背后:毫米波的蝴蝶效应

admin 恒达平台 2019-12-26 154 0

在5G的赛道上,移动芯片领域的博弈一直备受关注,早前有NSA和SA的“真假5G”之争,如今又冒出来一个SUB-6和毫米波的“真假5G”版本。

本月初,高通发布了旗下首款支持NSA/SA双模的旗舰5G芯片方案:即骁龙865芯片+外挂X55 5G基带的组合,虽然业内普遍认为集成基带是移动SoC最终形式,且华为、三星和联发科都已经推出了集成5G基带的SoC芯 片,但高通仍将骁龙865的这套外挂方案称为“全球最先进的5G芯片平台”。

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不仅如此,高通还暗讽友商表示“只有支持Sub-6和毫米波双频段的5G基带才是真5G”。高通的言外之意非常明显:不支持毫米波的华为麒麟990 5G和联发科天玑1000等其他5G芯片并非“真5G”。这一充满争议的论调再度引发了行业内第二场关于“真假5G”的风波。

高通抛出的毫米波概念在很多普通用户看来还是有点陌生。“毫米波”其实是无线电波的一个类型,顾名思义,毫米波、厘米波或米波等都是通过波长对电磁波进行类型划分的命名方式,毫米波是波长介于厘米波和远红外波长(0.75~1500μm)之间的电磁波。

而至于Sub-6,是3GPP在定义5G规范时,对5G NR使用的主要频率范围的概括。和毫米波相比,Sub-6处在波长更低的频段,两种方案的主要区别就是电磁波的频段不同。

根据3GPP在2017年12月发布的 V15.0.0版TS 38.104规范,5G NR的频率范围分别定义为FR1与FR2。5G网络的FR1是定位在6GHz以下的电磁(EM)频谱上,所以简称“Sub-6GHz或Sub-6”。其中FR1包括了部分2/3/4G已使用的频段,也新增加了一部分频段,定义的频率范围区间为450M-6000Mhz。而目前落地的5G FR1频率划分上主要放在3GHz 和4 GHz频段。

而高通大肆拿来说事的“毫米波”,在3GPP对于的5G定义里,属于FR2频段,主要侧重于波长更短、频率更高的24~300GHz之间的频段( “毫米波”或“高频频谱”)。目前,3GPP在FR2(毫米波)的NR频段从最低的26.5GHz到最高的40GHz。

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Sub-6和毫米波两种方式都是3GPP定义的5G频率规范,两者的主要频率相差了10倍,优劣也各有特点。首先从电磁波的物理特性就可以大致看出:更高频段的毫米波传输信息容量更大但覆盖损耗大、能耗和电磁辐射更大,而波长更长的Sub-6更易覆盖、更抗衰减。

相比Sub-6,波长较短的毫米波会产生较窄的波束,从而为数据传输提供更好的分辨率和安全性,且速度快、数据容量大,时延较小。而且,在毫米波频谱段,全球大多数国家有家较多空余的闲置频段可以利用。毫米波优势很突出,但缺点更突出,覆盖和损耗问题是毫米波的软肋,下雨天甚至雾霾天都会对网络信号质量造成损耗影响,更接近可见光的视觉传播特点。

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谷歌对此做了相关测试。在谷歌的测试结果里,采用毫米波部署的5G网络,100Mbps速率的可以覆盖11.6%的人口,在1Gbps的速率下可以覆盖3.9%的人口;而采用Sub-6频段的5G网络,100Mbps速率的网络可以覆盖57.4%的人口,在1Gbps的速率下可以覆盖21.2%的人口。可以看出,在Sub-6下运营的5G网络覆盖率是毫米波5倍以上。

谷歌推算,如果建设毫米波基站,则需要大约在电线杆上安装1300万个,将花费4000亿美元,如此才能保证28GHz频段下以100 Mbps速度达到72%的覆盖率、1Gbps的速度达到大约55%的覆盖率。而Sub-6只需要在原有4G基站上加装5G基站即可,大大节省了部署成本。

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这意味着5G如果采用毫米波覆盖的话,基础设施的建设投入将会非常巨大,而毫米波的优势——稍微高的那么一点速率,却因为损耗因素太多而消失甚至不如Sub-6,毫米波的优势在我们日常生活中只有极少场景才能体验到。谁也不愿意总是用着一两格的手机信号,用户要这样的5G信号有多大意义?

况且用户体验的网速和每个服务的整条数据链路有关,而不仅仅是5G基站到单个用户带宽的一小段路径。比如我们看在线视频,影响用户体验的是从视频内容服务器-通过光纤固网-传输至移动通信核心网/承载网-再通过5G覆盖接入网-用户手机终端,这一整条链路,毫米波仅仅是出现在了最后的覆盖接入部分,只算影响因素之一。

用毫米波和Sub-6两种不同频率方式部署5G网络,却带来了如此大的差异。我国和欧洲等绝大多数已开始部署5G网络的国家现阶段几乎都是以Sub-6为主。

而在全球范围内,美国是非常特殊的一个,因为美国军方使用了大多数Sub-6的无线电频段,并没有预留可观的Sub-6频段可以分配给运营商,美国无奈地只能选择毫米波。

毫米波成为美国5G频率规范,可以看做是一个迫于无奈的选择。而高通作为美国公司,肯定必须要支持毫米波,并鼓吹各种优势。

从近几年5G网络发展的实际意义上来看,毫米波的优势几乎很难看到。而与此同时,因为信号损耗的弊端,毫米波需要更复杂的天线设计,明显增加了5G芯片方案乃至于5G手机终端的设计成本。所以我们看到,高通在5G上落后于友商,目前只能在骁龙865上采用外挂方案。

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美国只能使用毫米波发展5G的困境已经在产业链上引发了一系列蝴蝶效应,造成5G芯片和产业研发阻力较大而缓慢,比如苹果和英特尔在iPhone 的5G基带上进展缓慢,甚至于华为遭美国打压的境遇,或多或少都和毫米波的因素存在一些关联。

虽然支持毫米波在美国市场是有用的,但迫于传播损耗,很长一个阶段里用毫米波覆盖的5G信号肯定不会好。而且包括美国自己都嫌弃毫米波,也已经在开始协调部分军方可能腾出的Sub-6频段,计划未来用于民用5G覆盖。

当然,既然能成为3GPP定义的5G频率规范,毫米波在其他国家也并非一无是处。从长远来看,未来毫米波将和Sub-6GHz在网络部署上会本着扬长避短的原则,同时存在。实际上在包括中、日、韩和欧洲等几乎所有主导Sub-6的国家,也留有用于5G的毫米波频段或试验频段,毫米波在未来5G规划中的定位是高速公路,主要是一种针对特定场景的补充覆盖方式而存在。比如毫米波会应用于人流聚集的大型活动场所、交通信号灯、密集的城市楼宇中。在这种特定场景里,毫米波将会利用自己的容量优势解决3G/4G时代体育场、音乐会、大型会议场所等人流密集场馆中的信号难题,让用户不会再出现网速过慢甚至断网的问题。

但毫米波要发挥这样的作用要经历一个漫长的演进过程,特别是从NSA到SA的演进。从一定意义上讲,只有5G演进到了SA,毫米波才有在特定场景作为替补参与5G的资格和价值。而在这个演进过程,并不会短。

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所以在未来较长一段时间里,在美国以外的国家讨论是否支持毫米波其实没有太大意义。但同时也并不意味着高通的其他友商并不具备支持毫米波的能力,比如华为的巴龙5000,巴龙5000除了支持Sub 6频段外,也支持毫米波频段。

如果要盘点下各家5G芯片方案就会发现,现阶段集成基带的5G SoC几乎都舍弃了没什么用的毫米波支持,但厂商们也保留了支持毫米波的方式,不过是都是通过外挂基带实现,和高通通过外挂支持毫米波的情况并无区别。如果从这个角度来看,高通并没有自己说的那样领先,反而是落后了,因为毕竟友商们早也通过外挂基带的方式支持了毫米波。

拥有“专利霸权”的高通对外表态向来非常自信,总以高姿态示人,以最先进自居。就像曾经影响范围巨大的骁龙810“发热门”,自始至终高通从未承认骁龙810存在任何问题,还把手机过热原因甩锅给终端厂商。而如今在5G的赛道上,面对华为、三星和MTK,高通不再是一骑绝尘的领先者。对于高通这次掀起的“真假5G”风波,可以看做高通认为自己为了支持毫米波在5G进展上被友商反超,为了挽回颜面,提振信心之举,高通还是那个“骄傲”的高通。至于在技术上到底是怎么回事,高通自己也很清楚。


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