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關於5G的錯誤認知

(轉載自 CIO Taiwan 網站)


或許電信公司聲稱的5G並非全都是謊言,但是他們告訴消費者的關於5G的一切大多不是事實。

假如你相信電信公司所言--5G將帶來每秒GB等級的傳輸速度,且延遲時間不到10毫秒-我必須告訴你,很可惜地這一切在真實世界將不會發生。本文將揭露5G的事實。



5G的三種類型


原因有好幾個,首先,5G從來就不是、將來也不會是一項單獨技術,它是一個涵蓋許多不同技術的總稱。其實,5G有三種類型,唯獨第一種,所謂的「毫米波」 (millimeter wave, mmWave)有可能實現GB等級的傳輸速度。


24GHz 以上高頻段(毫米波)

Verizon電信公司透過標語「This is 5G built right.」大肆宣傳的毫米波(mmWave)5G網路,事實上現今只有佈建在極少數的場所。毫米波目前使用的頻段是24GHz與28GHz,短期內也不會擴展到其他頻段上,因為它的傳輸範圍跟Wi-Fi差不多。當然你可以用毫米波5G覆蓋一座體育館,但是要覆蓋一整座城市?不如去做夢吧。


除了傳輸距離短,毫米波的另一個問題是它沒有穿透力可言。辦公室的隔間牆會阻隔其訊號,即使只是窗戶跟樹葉都會嚴重降低其傳輸速度。當然,在戶外你或許有機會見到GB傳輸速度-- 如果你同行的朋友們沒有把頻寬用盡的話--至於在企業大樓內部嘛,別妄想了。在大多數建築物裡,能夠實現5G速度的唯一之道就是跟架設Wi-Fi一樣的方法--用無線基地台來傳輸訊號。


噢對了,毫米波不是會拿到新的頻段嗎?37GHz、39GHz跟47GHz?理論上這些頻段的傳輸速度更快,但是他們的穿透力更弱,傳輸距離也更短。


換個方式,想像你在一輛車子裡,打算使用毫米波5G,要能維持穩定的5G速度,大約每隔150公尺就得有一座行動通信基地台,而非相隔一到兩公里,而且基地台跟你的車子之間不能有明顯視線阻隔。T-Mobile電信公司的技術長 Neville Ray 表示:「在人口密集的都會區域,毫米波5G的佈建規模永遠難以顯著提升,用途只能侷限於5G熱點的小型裝置」。他的說詞或許懷有私心,但他說的沒錯。即使透過波束成型(beamforming)技術把訊號對準、發送到用戶裝置,基於各種實際因素,毫米波頂多只能在城市裡實現。在道路上、在郊區或是鄉下,都不可能實現毫米波5G網路。


別忘了,你要仔細觀察才能看出差別。多虧了「適應性波束切換」(adaptive beam switching)技術,你手上的5G裝置會持續監控它接收到的訊號品質,當它發現將要失去毫米波訊號時(這會經常發生)它會自動跳到一個較穩定的訊號連線,這個連線的速度肯定比5G慢上許多:就像回到4G或甚至更慢的網路。


結論,毫米波5G只能作為誇大不實的宣傳用途,在日常情況下,未來幾年我們只能使用較慢版本的5G或甚至繼續使用4G。


6GHz 以下中頻段(mid-band)5G


第二種5G是中頻段(mid-band)5G,使用1GHz到6GHz之間的頻段,具有比毫米波更廣的覆蓋範圍與更強的穿透能力。Sprint電信公司是最早推出中頻段5G的公司,他們用的頻段是2.5GHz,實測平均下載速度可達到每秒100MB以上。相比之下,4G LTE 的平均下載速度只有略超過20Mbps。中頻段5G的傳輸範圍取決於實際使用的傳輸頻率,不過絕對遠勝過毫米波5G,且大約是 4G LTE 的一半程度。


既然中頻段5G這麼好,為什麼你卻很少聽到關於它的消息?那是因為雖然中國與南韓已廣泛部署中頻段5G,但在美國,中頻段5G使用的大部分頻帶已經被其他網路佔用了。


其中最顯著的區塊是稱為「C-Band」的頻譜,頻率在3.7GHz到4.2GHz之間,目前是衛星影像供應商及衛星手機服務業者在使用,他們可不急著讓出這些頻譜。美國聯邦通訊委員會(FCC)計劃在2020年之內公開拍賣C-Band頻譜,看來在這之前,C-Band是不會被分配給其他用途的。於此同時,美國的中頻段5G發展只能緩慢前進。


1GHz 以下低頻段(low-band)5G


第三種是低頻段(low-band)5G,T-Mobile電信公司在2019年12月6日正式推出,使用600MHz頻譜。如果你是老派的傳統電視愛好者,低頻段5G使用的正是UHF電視頻道38-51的頻譜。不過這不會維持太久,在2020年夏天結束以前,這些電視頻道就會轉移到新的頻率,好讓出頻譜空間給5G使用。


低頻段5G的覆蓋範圍比起前兩種5G或 4G LTE 都要優異許多,一座行動通信基地台就能覆蓋幾百平方英里的面積。它的傳輸效能起伏很大,但是至少具有 4G LTE 20+ Mbps 的水準,最快可達250Mbps。


這聽起來很棒,如果你居住在美國鄉村地區,低頻段5G將會徹底改變你的生活。如果你住在大城市,由於低頻段5G的頻譜將被分配給四家行動業者(隨著T-Mobile與Sprint合併,很快就只有三家),屆時T-Mobile的5G將沒有足夠的頻譜來展現其最佳優勢。根據早期研究報告的分析,低頻段5G通常還是會比 4G LTE 快,但有些時候反而較慢。


在真實世界 5G速度將遠不如想像


看到這些高速傳輸數字,可別興奮過頭了,真實世界裡有很多因素可能導致你無法獲得如此傳輸速度。坦白說,在5G網路上若能達到40Mbps的傳輸速度--大約是我在 4G LTE 實測速度的2.5倍,我就會很開心了。以下解釋為什麼。


首先是網路基礎概念,一個網路連線由許多連結區段組成,整個網路連線的最快速度,受限於其中最慢的連結區段。換言之,無論5G的理論數值有多快,如果5G的骨幹網路 (backbone) 速度還沒提升,你的 5G 連線網路也快不起來。


今天如果有許多人爭奪相同的資源,例如頻寬 (bandwidth),勢必會出現僧多粥少、資源不足的情況。目前 5G 裝置相對算少,還不構成什麼問題。但我預料,消費者購買 5G 手機的速度,一定會比網路業者部署 5G 基地台的速度來的快,到時候這個問題就會浮上檯面。


為什麼我認為 5G 基地台的部署速度不會這麼快?理由很簡單,你無法將既有的 4G 基地台直接升級成 5G,所有的硬體與骨幹網路都必須升級更新才行,此過程將昂貴且費時。


此外,在論及毫米波 5G 那宛如科幻小說裡的驚人傳輸速度時,別忘了我們需要部署更多更多的基地台才能實現。T-Mobile 技術長 Neville Ray 在一篇部落格文章裡提到:「在人口密集的都會區域,毫米波 5G 的佈建規模永遠難以顯著提升,用途只能侷限於 5G 熱點的小型裝置」。5G 的最快傳輸速度似乎不可能在鄉村或甚至都市郊區實現。


因此,5G 網路的覆蓋範圍將非常地不穩定。很多用戶會發現自己的裝置在 5G 與其他網路之間頻繁地切換,這應該會非常擾人吧。


其他5G擾人議題


驚訝嗎?5G手機比起同款4G手機來得貴。舉個例子,我在2019年12月寫下這篇文章時,Verizon的 Samsung Galaxy S10 5G 售價是令人瞠目結舌的$1,299.99美金。而它的兄長 Samsung 4G Galaxy S10 售價則是$899.99美金。沒錯,5G與4G手機確實有差異,最顯著的是5G型號配備256GB儲存空間而非128GB,但是為了使用5G網路,消費者值得為這些差異多付$400美金嗎?我不這麼認為。


電信公司勢必需要更多錢,才能建造5G網路所需的基礎設施,對吧?他們從哪裡得到這些現金?當然是你,消費者。目前只有Verizon宣布,他們將針對5G用戶,每個月、每台裝置索取10美元的額外費用。但是其他電信公司遲早也會跟進。


關於5G的誇大宣傳


電信公司如此誇大宣傳5G網路,長遠來看對5G沒有幫助。最糟糕的例子是AT&T宣稱的 5G Evolution (5Ge),問題在於,它根本不是5G,它只是最新、最優異的 4G LTE 版本,「LTE Advanced Pro」。它的速度很快,我曾經見到40Mbps的實測速度,但絕對不是5G等級的速度。


再來,許多公開宣傳號稱,5G網路可在4秒鐘內下載完一部2小時的電影,延遲時間低於10毫秒。除了毫米波(mmWave) 5G以外,這些數字完全不切實際。這類宣傳引發另一個問題:在市中心裡漫步時,究竟有什麼情境你會需要在一分鐘內下載完一整季Netflix影集?若是沒有真正有用的使用情境,有時候愈快不見得就是愈好。


電信公司也明白這個道理,這就是為什麼他們在宣傳5G時不只提到智慧型手機,還提到其他尚未存在的使用情境,包括讓自動駕駛汽車得以彼此溝通。理論上,利用C-V2X(蜂巢式車聯網通訊,Cellular vehicle-to-everything)技術,自駕車可在無人介入情況下,互相協調找出停車的最佳處理方式。


其他的應用情境,例如Cognizant公司的企業策略副總裁 Randal Kenworthy 提到,5G將徹底改變物聯網 (IoT),躍進程度可比當年由打字機轉換到電腦一樣驚人,因為5G將能使單一用途裝置(例如輸油管裡的壓力感應器)也能執行數位自動化的服務工作(例如,偵測到管線外洩,傳送通知給調節閥裝置,同時觸發警報通知承包商進行維修)。


或許5G真能帶給我們智慧汽車及裝置,但是這一切都還是好幾年以後的事,在Wi-Fi協助下,我們已擁有類似的汽車與物聯網創新技術,這些創新確實帶來改變,但是5G能夠創造先前無線技術無法達成的變革嗎?我不相信。


最後一個應用,或許是毫米波5G最適合的應用情境--協助打造GB等級網路。雖然部署毫米波5G無線基地台代價昂貴,其成本可能還是比直接拉光纖到住家與企業裡面來的便宜。AT&T與Verizon對這塊市場特別感興趣,與此同時,T-Mobile正在研究如何提供無線ISP服務給都會以外地區,一開始以4G為主,隨即就會是5G。


聽起來不錯,不過正如電子前哨基金會(Electronic Frontier Foundation, EFF)指出:「AT&T與Verizon中斷了他們在家庭部署光纖網路的計劃…目前為止,光纖網路仍是本世紀家庭及企業最優質的網路連線方案,如今卻遙遙無期」。


此外,美國聯邦通訊委員會也發現到了,電信公司在宣布其網路覆蓋範圍及傳輸速度時不夠誠實,例如,「Verizon、U.S. Cellular 和 T-Mobile 極可能誇大每家網路業者的實際覆蓋率,在許多案例中皆未反映出真實的效能表現。只有62.3%的實際測試至少有達到網路覆蓋地圖上預測的最低下載速度--實際測試中 U.S. Cellular 只有達到45%,T-Mobile達到63.2%,Verizon則是64.3%」。


中斷對5G的狂熱


你很快就能體驗5G網路了嗎?我很懷疑。在2022年以前,當然有可能,但不會是足以改變世界的神奇高速科技。


到了2025年,也許…,也許我們將會見到配備5G網路的汽車及裝置。但我認為,最低限度是電信公司會緩慢逐步地佈建5G網路,而5G不會是目前所宣稱的變革創新技術。

我建議你現在大可把錢省下來,毋需投資5G,直到5G成為新標準再說。這件事終會發生,但是消費者不必要急著投入仍在一點一滴佈建的新技術。

 

(轉載自 CIO Taiwan 網站)




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