关于5G的错误认识
假如你相信电信公司所言——5G将带来每秒GB等级的传输速度,并且岩石不到10毫秒——我告诉你,很可惜这一切在真实世界将不会发生。本文将揭露5G事实。
或许电信公司声称的5G并未全部都是谎言,但是他们告诉消费者的关于5G的一切大多数不是事实。
原因有好几个,首先,5G从来就不是、将来也不会是一项单独技术,它是一个涵盖许多不同技术的总称。其实,5G有三种类型,唯独第一种,所谓的「毫米波」(millimeter wave,mmWave)有可能实现GB等级的传输速度。
Verizon电信公司透过标语「This is 5G builtright.」大肆宣传的毫米波(mmWave)5G网络,事实上现今只有布建在极少数的场所。毫米波目前使用的频段是24GHz与28GHz,短期内也不会扩展到其他频段上,因为它的传输范围跟Wi-Fi差不多。当然你可以用毫米波5G覆盖一座体育馆,但是要覆盖一整座城市?不如去做梦吧。
除了传输距离短,毫米波的另一个问题是它没有穿透力可言。办公室的隔间墙会阻隔其信号,即使只是窗户跟树叶都会严重降低其传输速度。当然,在户外你或许有机会见到GB传输速度--如果你同行的朋友们没有把频宽用尽的话--至于在企业大楼内部嘛,别妄想了。在大多数建筑物里,能够实现5G速度的唯一之道就是跟架设Wi-Fi一样的方法--用无线基站来传输信号。
噢对了,毫米波不是会拿到新的频段吗?37GHz、39GHz跟47GHz?理论上这些频段的传输速度更快,但是他们的穿透力更弱,传输距离也更短。
换个方式,想像你在一辆车子里,打算使用毫米波5G,要能维持稳定的5G速度,大约每隔150公尺就得有一座行动通信基地台,而非相隔一到两公里,而且基地台跟你的车子之间不能有明显视线阻隔。T-Mobile电信公司的技术长Neville Ray表示:「在人口密集的都会区域,毫米波5G的布建规模永远难以显著提升,用途只能局限于5G热点的小型装置」。他的说词或许怀有私心,但他说的没错。即使透过波束成型(beamforming)技术把讯号对准、发送到用户装置,基于各种实际因素,毫米波顶多只能在城市里实现。在道路上、在郊区或是乡下,都不可能实现毫米波5G网络。
别忘了,你要仔细观察才能看出差别。多亏了「适应性波束切换」(adaptive beamswitching)技术,你手上的5G装置会持续监控它接收到的信号质量,当它发现将要失去毫米波信号时(这会经常发生)它会自动跳到一个较稳定的信号联机,这个联机的速度肯定比5G慢上许多:就像回到4G或甚至更慢的网络。
结论,毫米波5G只能作为夸大不实的宣传用途,在日常情况下,未来几年我们只能使用较慢版本的5G或甚至继续使用4G。
第二种5G是中频段(mid-band)5G,使用1GHz到6GHz之间的频段,具有比毫米波更广的覆盖范围与更强的穿透能力。Sprint电信公司是最早推出中频段5G的公司,他们用的频段是2.5GHz,实测平均下载速度可达到每秒100MB以上。相比之下,4G LTE的平均下载速度只有略超过20Mbps。中频段5G的传输范围取决于实际使用的传输频率,不过绝对远胜过毫米波5G,且大约是4G LTE的一半程度。
既然中频段5G这么好,为什么你却很少听到关于它的消息?那是因为虽然中国与韩国已广泛部署中频段5G,但在美国,中频段5G使用的大部分频带已经被其他网络占用了。
其中最显著的内存块是称为「C-Band」的频谱,频率在3.7GHz到4.2GHz之间,目前是卫星影像供应商及卫星手机服务业者在使用,他们可不急着让出这些频谱。美国联邦通讯委员会(FCC)计划在2020年之内公开拍卖C-Band频谱,看来在这之前,C-Band是不会被分配给其他用途的。于此同时,美国的中频段5G发展只能缓慢前进。
第三种是低频段(low-band)5G,T-Mobile电信公司在2019年12月6日正式推出,使用600MHz频谱。如果你是老派的传统电视爱好者,低频段5G使用的正是UHF电视频道38-51的频谱。不过这不会维持太久,在2020年夏天结束以前,这些电视频道就会转移到新的频率,好让出频谱空间给5G使用。
低频段5G的覆盖范围比起前两种5G或4G LTE都要优异许多,一座行动通信基地台就能覆盖几百平方英里的面积。它的传输性能起伏很大,但是至少具有4G LTE 20+ Mbps的水准,最快可达250Mbps。
这听起来很棒,如果你居住在美国乡村地区,低频段5G将会彻底改变你的生活。如果你住在大城市,由于低频段5G的频谱将被分配给四家行动业者(随着T-Mobile与Sprint合并,很快就只有三家),届时T-Mobile的5G将没有足够的频谱来展现其最佳优势。根据早期研究报告的分析,低频段5G通常还是会比4G LTE快,但有些时候反而较慢。
看到这些高速传输数字,可别兴奋过头了,真实世界里有很多因素可能导致你无法获得如此传输速度。坦白说,在5G网络上若能达到40Mbps的传输速度--大约是我在4G LTE实测速度的2.5倍,我就会很开心了。以下解释为什么。
首先是网络基础概念,一个网路连线由许多连接区段组成,整个网路连线的最快速度,受限于其中最慢的连接区段。换言之,无论5G的理论数值有多快,如果5G的骨干网络(backbone)速度还没提升,你的5G联机网络也快不起来。
今天如果有许多人争夺相同的资源,例如频宽(bandwidth),势必会出现僧多粥少、资源不足的情况。目前5G装置相对算少,还不构成什么问题。但我预料,消费者购买5G手机的速度,一定会比网络业者部署5G基地台的速度来的快,到时候这个问题就会浮上台面。
为什么我认为5G基地台的部署速度不会这么快?理由很简单,你无法将既有的4G基地台直接升级成5G,所有的硬件与骨干网络都必须升级更新才行,此过程将昂贵且费时。
此外,在论及毫米波5G那宛如科幻小说里的惊人传输速度时,别忘了我们需要部署更多更多的基地台才能实现。T-Mobile技术长Neville Ray在一篇博客文章里提到:「在人口密集的都会区域,毫米波5G的布建规模永远难以显著提升,用途只能局限于5G热点的小型装置」。5G的最快传输速度似乎不可能在乡村或甚至都市郊区实现。
因此,5G网络的覆盖范围将非常地不稳定。很多用户会发现自己的装置在5G与其他网络之间频繁地切换,这应该会非常扰人吧。
惊讶吗?5G手机比起同款4G手机来得贵。举个例子,我在2019年12月写下这篇文章时,Verizon的Samsung Galaxy S10 5G售价是令人瞠目结舌的$1,299.99美金。而它的兄长Samsung 4G Galaxy S10售价则是$899.99美金。没错,5G与4G手机确实有差异,最显著的是5G型号配备256GB储存空间而非128GB,但是为了使用5G网络,消费者值得为这些差异多付$400美金吗?我不这么认为。
电信公司势必需要更多钱,才能建造5G网络所需的基础设施,对吧?他们从哪里得到这些现金?当然是你,消费者。目前只有Verizon宣布,他们将针对5G用户,每个月、每台装置索取10美元的额外费用。但是其他电信公司迟早也会跟进。
电信公司如此夸大宣传5G网络,长远来看对5G没有帮助。最糟糕的例子是AT&T宣称的5G Evolution(5Ge),问题在于,它根本不是5G,它只是最新、最优异的4G LTE版本,「LTE Advanced Pro」。它的速度很快,我曾经见到40Mbps的实测速度,但绝对不是5G等级的速度。
再来,许多公开宣传号称,5G网络可在4秒钟内下载完一部2小时的电影,延迟时间低于10毫秒。除了毫米波(mmWave)5G以外,这些数字完全不切实际。这类宣传引发另一个问题:在市中心里漫步时,究竟有什么情境你会需要在一分钟内下载完一整季Netflix影集?若是没有真正有用的使用情境,有时候愈快不见得就是愈好。
电信公司也明白这个道理,这就是为什么他们在宣传5G时不只提到智慧型手机,还提到其他尚未存在的使用情境,包括让自动驾驶汽车得以彼此沟通。理论上,利用C-V2X(蜂巢式车联网通信,Cellularvehicle-to-everything)技术,自驾车可在无人介入情况下,互相协调找出停车的最佳处理方式。
其他的应用情境,例如Cognizant公司的企业策略副总裁Randal Kenworthy提到,5G将彻底改变物联网(IoT),跃进程度可比当年由打字机转换到电脑一样惊人,因为5G将能使单一用途装置(例如输油管里的压力感应器)也能执行数位自动化的服务工作(例如,侦测到管线外泄,传送通知给调节阀装置,同时触发警报通知承包商进行维修)。
或许5G真能带给我们智慧汽车及装置,但是这一切都还是好几年以后的事,在Wi-Fi协助下,我们已拥有类似的汽车与物联网创新技术,这些创新确实带来改变,但是5G能够创造先前无线技术无法达成的变革吗?我不相信。
最后一个应用,或许是毫米波5G最适合的应用情境--协助打造GB等级网络。虽然部署毫米波5G无线基地台代价昂贵,其成本可能还是比直接拉光纤到住家与企业里面来的便宜。AT&T与Verizon对这块市场特别感兴趣,与此同时,T-Mobile正在研究如何提供无线ISP服务给都会以外地区,一开始以4G为主,随即就会是5G。
听起来不错,不过正如电子前哨基金会(Electronic Frontier Foundation,EFF)指出:「AT&T与Verizon中断了他们在家庭部署光纤网络的计划…目前为止,光纤网络仍是本世纪家庭及企业最优质的网路连线方案,如今却遥遥无期」。
此外,美国联邦通讯委员会也发现到了,电信公司在宣布其网络覆盖范围及传输速度时不够诚实,例如,「Verizon、U.S. Cellular和T-Mobile极可能夸大每家网络业者的实际覆盖率,在许多案例中皆未反映出真实的性能表现。只有62.3%的实际测试至少有达到网络覆盖地图上预测的最低下载速度--实际测试中U.S. Cellular只有达到45%,T-Mobile达到63.2%,Verizon则是64.3%」。
你很快就能体验5G网络了吗?我很怀疑。在2022年以前,当然有可能,但不会是足以改变世界的神奇高速科技。
到了2025年,也许…,也许我们将会见到配备5G网络的汽车及装置。但我认为,最低限度是电信公司会缓慢逐步地布建5G网络,而5G不会是目前所宣称的变革创新技术。
我建议你现在大可把钱省下来,毋需投资5G,直到5G成为新标准再说。这件事终会发生,但是消费者不必要急着投入仍在一点一滴布建的新技术。