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【Lynn写点週报】2019年真的是5G元年吗?3分钟掌握全

2020-06-12


【Lynn写点週报】2019年真的是5G元年吗?3分钟掌握全

 第五世代通讯标準从去年到现在一直是新闻版面上的热门话题, 2019 年更被称为「5G 元年」,不论是苹果与高通的和解案、中美贸易战,甚至是背后华为、爱立信与诺基亚的基地台订单混战, 5G 通讯的确赋予人们很大的想像空间,聚焦项目不外乎是传输速度快了数倍,或是超低延迟所带来的即时沟通。

过去基地台厂商宣称 5G 通讯拥有更快的传输速度,让使用者能够自由观看高画质影片,从 1080P 影片升级到 4K 串流,然而尺寸过小的手机萤幕观看体验的差异并不大,难以刺激消费者花大钱更换 5G 手机与资费方案。客观而言,单纯的 4K 影片串流绝对不值得数百亿美元的电信商投资── 电信商难以找到 5G 的商业模式,投资也非常保守,成为 5G 发展初期很大的阻碍。

那为何电信商仍然要硬着头皮推动 5G 网路服务?原因在于智慧型手机的销售停滞、 4G 方案的资费收入也随着业内竞争下滑,新一代的通讯标準除了能提高电信资费价格之外,也会创造 5G 手机换机潮,进而推动下一波的市场需求以提振疲弱的手机销售,让电信商继续维持成长,所以普及 5G 仍然是不可避的趋势。

另一方面,全球的基地台设备商由于 4G 通讯成熟,电信市场需求不振的情况下,已经陷入亏损经营多年,好不容易迎来崭新的 5G 标準,自然要全力推动 5G 通讯的商业化,争取全球电信商新一波的基地台与设备订单,目前看来成效不错, 2019 年第一季设备商纷纷转亏为盈。

今年开始,部分国家的 5G 测试网路部分已经开放给民众试用,在 5G 手机仍不普遍的情况下,有些电信商利用出借 5G 分享器,透过 Wi-Fi 分享网路让使用者使用 5G 的网路,虽然传输速度确实有提升不少,但发展初期的体验仍然不佳,像是讯号覆盖範围小、稳定性差以及讯号切换不稳定,甚至是发热问题都尚未解决,也让市场开始质疑 5G 通讯实际效果是否符合当初画下的市场大饼。

实际上,现在大众所能试用到的 5G 网路只能算是半残的 5G 通讯,因为背后的标準还没制定完成,5G 通讯网路虽然有全球统一标準,是由 3GPP 电信标準化组织所提出,目前第一版是 release-15 ,仅仅是 5G 标準的第一阶段,严格来说只是 4G LTE 的加强版,要等到 2019 年底 Release-16 完成制定,等到 2020 年开始正式施行,才算是有比较完整的统一标準。

距离 2019 年初喊出「5G 元年」已经过了半年,除了基地台厂商积极向电信商推销 5G 设备之外,高通、联发科、三星与华为等手机厂商也推出一系列的 5G 试验产品,这次就让我们简单浏览 5G 产业截至目前的发展状态,让各位读者快速掌握 5G 的发展方向。

全球 5G 基础建设进入测试阶段,中国最为积极

根据 3GPP 所定义的 5G 三大应用领域,分别是:增强行动宽频、关键任务控制 以及大量物联网。

以目前的进度判断,产业正迈向第一阶段的增强行动宽频,意思是 5G 通讯带来更高的传输速度、低延迟与更低的传输成本,不只带给智慧型手机更好的使用体验,未来也会扩展到 VR 与 AR 的应用── 5G 第一阶段的进展仍着重于行动网路的频宽与传输速度上的提升。

全球电信商正在进行 5G 网路的测试:美国四大电信 Verizon 、 AT&T 、 Sprint及 T-Mobile 开始在都会区展开地域性测试;英国、西班牙、澳洲、瑞典与韩国的电信商也已经投入 5G 网路的测试,尤其是中国电信商早在去年底已经进行建置,例如中国移动、中国联通等等业者,可说是最积极布署 5G 基地台的市场。

提供电信商 5G 基地台的设备商主要有诺基亚、爱立信以及华为。根据路透社报导,诺基亚取得了 42 张 5G 基地台订单,是目前 5G 设备订单数量最多的厂商,国家来自美国及日本;华为名列第二,对外宣布拥有 40 张订单,然而绝大多数来自中国,少部分为欧洲;第三名则是爱立信,目前有 19 张订单,台湾中华电信採用的设备就是来自爱立信。

从使用者体验看来,支援 5G 网路的智慧型手机确实具备接近数倍的传输速度,然而 5G 系统属于高频的通讯频段,由于频率高、波长短,单一基地台的覆盖範围并不大,相较 4G 时代要部属更多、更密集的基地台。

初期基地台数量不足的情况下,使用者常常无法收到 5G 讯号或是需要在 4G 及 5G 之间频繁切换,导致额外的能源消耗与顿挫感,整体并不符合厂商宣传的高速流畅体验,但上述问题预计会随着基地台建设增加而逐步改善,这也证实 5G 通讯系统属于都市型应用,不太可能做到像 4G 讯号大範围覆盖的程度。

5G 手机背后的行动数据机争霸战:高通取得领先

随着 5G 网路开展,消费者也必须拥有对应的 5G 手机才能接收讯号,关键就在于智慧型手机内部搭载的 5G 数据机晶片,由于 5G 通讯的世代升级长期会推动大规模的换机潮,带来一年数千万笔 5G 数据机晶片需求,这一个市场被视为兵家必争之地,目前这个领域有高通、联发科、三星以及华为等等的厂商,均已经推出 5G 数据晶片产品。

2019 年 4 月高通与苹果谈和,迫使英特尔放弃 5G 行动业务,高通一口气囊括绝大多数的 Android 与 iPhone 数据机晶片市场,继 4G LTE 时代后,高通在 5G 的地位仍然难以动摇。

另一方面,「5G手机」正以惊人的速度迈入商业化,例如三星的 Galaxy S10 5G 、小米 MIX 3 5G 等等的智慧型手机宣称已经支援 5G 通讯,以分离式方案实作对应的通讯功能,其中绝大多数的 Android 手机均採用高通 2016 年推出的 28 nm 製程 Snapdragon X50 数据机晶片,该模组目前支援欧洲 8家电信商的毫米波与 Sub- 6 GHz频段,最高速度可以达到 5Gbps,代表每秒下载速度可以高达 625MB/s。

高通预计 2019 年推出 7nm 製程的 Snapdragon X55 晶片,将能整合 4G LTE 与 5G 频段,而且更快、更省电,另外这项产品不只是为了智慧型手机所开发,而是额外针对笔记型电脑、汽车以及定点路由器所设计,未来将普遍用于 5G 相关通讯装置。

5G 数据机晶片方面,今年年初华为推出了巴隆 5000 ,三星则发布了 Exynos M5100 、联发科也有 Helio M70 ,到了 2019 年底这些 IC 设计公司还会推出第二代产品,追赶高通的 X55 晶片。

2020 年 5G 新标準成为决胜关键
将淘汰部分数据机厂商

5G 通讯网路虽然有全球统一标準,是由3GPP 电信标準化组织所提出来,目前第一版是release-15,各家晶片商只要可以通过互测,成功让跨装置间传送与接收数据,都可以宣称自己的5G 数据机晶片符合标準。

但是数据机晶片的实际运作并没有这幺简单,真实的运作环境状况并不理想,电波会有强弱不一、接收装置高速移动或是同时接收到各家基地台电波的问题,加上各个地区规定的频段不同,要设计出一个省电,晶片面积不要太大,同时支援2/3/4/5G ,而且可以通过各国主管机关认证跟营运商测试的晶片,就不是一件容易的事情。

假设Release-16 成功在2019 年底完成制定,里面增订 Advanced Receiver 的最低规範,要求在表列的几十个比较严苛的测试环境里面都可以运作,特别是 NR 高频段, Release-16 针对其传输性能、波形、讯号覆盖能力与能源功耗的规定都会更加複杂。

另一方面,电信商为了要最大化自己的频谱使用率,肯定是会要求在自己网路里面的所有手机都必须通过advance receiver IODT,无法通过测试的厂商很可能一夜之间再也接不到订单,到2020 年一堆厂商可能都会被新版标準淘汰出局。

从消费到企业级应用,资费收入仍是主流商业模式

市场普遍认为 5G 通讯不该只是 4G 的升级版,随着物联网、车联网及智慧城市的发展,更快、更低延迟的通讯科技肯定会扮演串连的重要角色。

不可否认地,对于大型电信商而言,初期还是推动消费级应用为主,取得来自消费者的月租资费收入,这是支持电信商营运的重要现金流来源。

消费级通讯仍然是 5G 生态系初期最重要的推手,等到电信商能够从资费升级以及 5G 手机销售的业务中收到足够的现金流之后,才会推向企业级应用,也就是上述提到的「关键任务控制」以及「大量物联网」应用。

关键任务控制是透过稳定的 5G 通讯网路,利用其可靠且低延迟的连接能力来创造新的应用场景,例如车流控管、国家警报发布、自动驾驶及远端手术等等的服务,但前提是 5G 系统要足够稳定且成熟,否则重要的基础设施如果出现错误或是失联,将产生难以预估的损失。

大量物联网会压低 5G 通讯的传输速度,同时降低电源消耗,藉此连接大量的嵌入式感测器,可提供简易低成本的解决方案,这部分是绝大多数厂商在讨论的物联网解决方案,但前提仍是要有成熟的 5G 通讯环境以及对应的软体,通讯硬体装置的成本也要跟着下降才可能实现,未来大多也会走企业的私人网路以确保安全与稳定性,要等到 5G 成熟后才会开始普及。

总而言之,将 2019 年称为 5G 元年并不恰当, 2020 年才是企业彼此决胜负的关键。 2019 年的意义在于开启一系列的商业测试行动,让 5G 正式走入消费级市场,而非是被侷限在实验室的产品;等到了 2020 年,较为完整的 Release-16 标準制定完成,企业推出对应规格的产品,经过汰弱留强,届时 5G 通讯效能表现将更加优秀,特别是高频段的性能改善,将是 5G 通讯完整商用化重要的一步。

下一次我们再来谈谈 5G 通讯最具革命性的功能改进:「定位」。

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