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关于美国“抢跑”的5G网络,有一些真相你需要了解一下

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 黄琨 • 2019-04-10 13:54:18 来源:前瞻网 E544G0

前几天,韩国、美国相继宣布正式开通5G网络,不少媒体以“领先”“抢先”“捷足先登”等字眼报道了这则新闻,引发了不少议论。其中最引人注目的一点是,那个封杀华为、国内没1家顶级通讯设备商的国家,竟然率先完成5G设备部署了,这不是赤裸裸的打脸吗?

别急,真相来了。

5G真相

在Verizon宣布5G网络开通的第2天,美国科技网站PC Magazine的编辑赛根(Sascha Segan)就开始满芝加哥测试网络状况。他用联想去年底发布的、如今终于开始发售5G模块的Moto Z3作为5G网络测试设备,用LG V40测试4G网络。最终他得出结论:“网络很小,而且不怎么可靠。”

赛根将整个地区分成291个测试场景,最后只有64个地方能接收到5G信号,覆盖率不如人意。更重要的是,在LG V40承载的4G网络上,最高下行速率为400Mbps;而在Moto Z3上,这个数字是600Mbps,比4G快50%。

还记得之前运营商吹的5G速度吗?“下载速度可达10Gbps,比4G快1000倍!”显然,美国的5G网络是不合格的,其进步甚至不如4G(下行速率100Mbps)到4G+(300Mbps)来得大。

如果你不关心具体的技术细节,只想知道,现在该不该买5G手机,赛根的回答直截了当:“不要买,至少在2019年4月这个节点(不要买)。”

“Verizon的5G网络只是个缺少关键功能、运行着早期固件、缺少基站的网络,经过未来的软件升级、长期建设,它肯定会变成你想要的样子,但现在不是,”赛根表示。

归根结底,Verizon明知自家5G技术和网络部署不成熟,还要拿出来卖,就是为了和韩国争抢“全球首个5G网络”的噱头。根据最初的计划,他们应该在4月11日推出新一代网络,但在听到韩国方面的一些风声后,先是提前到4月5日,又提前到4月4日,最后,他们家Moto Z3的5G模块在4月3日就开卖了,以2日之差力压三星Galaxy S10 5G。

当然,5G网络整体建设不在乎这几天,但至少体现了Verizon急功近利的态度。

接下来,我们从细节处一一还原这“全球前2的5G网络”的真相:

5G设备

美国消费者很快会发现,他们当前正处于“有网无机”的时间点上。

去年下半年,联想高调发布了号称是“全球第1款5G手机”的PPT手机Moto Z3。这里的“PPT”指的并不是手机,而是它的5G功能。在发布后,联想虽然迟迟拿不出真机,但每当友商宣传自己接通5G试验网络、准备推出5G手机时,他们就会及时出现,蹭上一波热度。

这款手机采用了模块化设计——本身和正常手机没什么差别,唯一的不同是,它的背面有一个巨大的接口。通过这个借口,用户可以根据自己喜好购买摄像头、电池等模块接上。对于这款手机来说,最重要的自然是5G模块。美国人只要花480美元买下手机,再花上350美元买个模块,就获得了当前市面上唯一一款5G手机。

那么这款手机用起来怎么样呢?简单说,基本无法当正常手机用。

首先,当加装厚重且带有不规则凸出天线的5G模块后,整台机子只能用1个字形容——丑。其次,为了达成发售时另一个卖点——全球最薄旗舰手机,这款手机砍了许多配置,尤其是电池,直接砍到了2000毫安时,再加上硕大的5G模块的耗电,根本谈不上续航的事。

根据赛根的经历,他当天9:30出发,下午14:30手机就没电了,中间还曾休息过2个半小时。换句话说,在持续搜寻网络和下载数据的情况下,这款手机的续航只有2个半小时。

5G网络覆盖率低也是续航差的原因之一。在网络不佳的情况下,手机会加大功率搜寻信号,导致续航下降。

5G覆盖率

Verizon的5G网络覆盖相当不理想。

可能是为了掩盖初期5G覆盖率低下的情况,在Verizon网络上,只有手机后台积极传输5G数据时,“5G UWB(5G超宽带)”图标才会出现,所以用户无法通过网络标志判断当前网络,也就不知道哪里有5G信号。

后台进程会经常调用数据连接,所以在5G覆盖区域中,手机有时会出现5G图标闪烁的情况,但也是近乎随机的,同样无法用来判断哪里有5G信号。

这种情况逼得赛根专门定制了2款APP,一个是他们网站自己的测速APP Ookla,分别在2台手机上每2分钟交错运行一次速度测试,还有一个是用来捕捉5G图标闪烁的APP,每分钟截图1次并自动记录位置。

通过这些复杂手段,赛根发现,5G覆盖率并没有运营商吹嘘的那么好。

根据Verizon的说法,他们实现了芝加哥环路、西环路和环路以北一直到北部大道的5G全覆盖。但赛根花了3个小时在上述范围走了一圈,结果显示,当地网络覆盖很不均匀。下图是他的行进轨迹,灰色点是测得4G网络覆盖范围,红色点才是5G网络。很明显,5G网络只分布在寥寥几条道路上,而且有的地方信号点密集,有的松散。

基站

(图片来源于PC Magazine)

他还看到疑似有几处基站似乎根本没有开机,几座铁塔还在等着安装5G设备。

在其他地方,比如西环线上,Verizon实现了5G基站高密度覆盖。作者沿着西环线走了一段,手机显示他从没离开过基站超出1个街区的范围,也就是说,该地基本上相隔1-2个街区就会有1座基站。

不过基站的信号强度并不强。Verizon称其基站覆盖范围有800英尺(约244米),但赛根实地测量后感觉,真正有效的覆盖范围只有300英尺(约91米),超出这个范围,5G网络的下载速度将大幅下滑,甚至比4G网络还慢。

5G网速

前面提到,在LG V40承载的4G网络上,最高下行速率为400Mbps;而Moto Z3是600Mbps,只快了50%。更重要的是,在Verizon的网络中,早前人们对5G的担忧应验了。

由于频段分配问题,Verizon目前只能用30Ghz以上的毫米波作为承载5G网络的波段,这一波段的缺点十分明显——衰减快,容易受到障碍物干扰。赛根表示,当他们进入室内时,“手机的网速会迅速下降”。

使用毫米波的优势在于,它最终能带来超高网速。Verizon芝加哥网络承建商爱立信在去年的白皮书承诺:“一个建立在26GHz频段上的NR 200Mhz TDD系统……可以为户外用户提供非常好的网络覆盖率——例如50-60%的用户网速接近1Gbps。使用400MHz等更广的频谱,还可能实现更高G的速度。”

然而这个说法遭到了赛根打脸。芝加哥的5G网络就是在用400MHz频段,而且市区还有强大的光纤回程网络作为支持。按照爱立信的说法,现有网络应该能达到2.4Gbps的下行速率,然而最终只有理论的25%。

当然,等5G铺网完成后,并不是所有人都会同时使用毫米波频段。AT&T和T-Mobile都将混合使用毫米波和低频波段共同组网,后者的覆盖范围更好,只是速度略低,仅比4G网络快30-50%。而Sprint将使用中频段5G,覆盖范围将与现有4G网络类似,网速在400-600Mbps之间。

这里普及一个小知识:当前的4G网络在某些方面仍然比5G NR更先进,比如QAM(也叫正交振幅调制)和多天线技术MIMO。目前4G网络终极版——LTE A支持4x4 MIMO和256 QAM,早期5G NR网络却只支持2x2 MIMO和64 QAM。

初生的新技术不如成熟的旧技术,这种情况在4G时代也出现过。美国在2011年推出LTE网络时,4G并不比AT&T和T-Mobile号称是“3.5G”的HSPA网络快,甚至2家运营商一度直接给HSPA标上“4G”的标识,一如前几天的“假5G”事件。

但4G技术的增长潜力要比HSPA大得多。尽管HSPA发展到HSPA+,标准在不断提高,速度理论上可以达到336Mbps,但高通芯片对LTE网络的支持已经达到2.4Gbps。

这种演进可能会在AT&T、T-Mobile和Verizon的5G毫米波网络上重现。在手持终端设备上,现有5G芯片已经支持到4x4 MIMO,甚至在基站级别上支持更大规模的MIMO,以及更高效的编码类型。而且他们用的都是爱立信固件,很容易升级。不过Sprint使用的是诺基亚的大规模低频段MIMO基站,这就带来了难度完全不同的挑战。

在这次测试中,上传速率和网络延迟也令人失望。理论上说,5G网络的延迟应该低于10ms,但在测试中,平均25.7ms的延迟并不比同时的4G网络(25.1ms)好,平均19Mbps的上传速度更是低于LG V40上的42Mbps。

Verizon对此的解释是,5G上行网络还没有启用,上传文件用的是4G网络……

信号干扰

上文提到了毫米波网络的信号干扰问题,在这次测试中,赛根也专门探讨了这一问题。

他首先测试了室内网络衰减问题。灯柱是5G基站,当他站在基站下面时,网速为600Mbps左右,但是他走进5米开外的一家星巴克后,仅隔着1层玻璃,网速立刻大幅下降至218Mbps。

在离基站约20-30米处的酒店门口,他测得网速405Mbps,但只要走进酒店,速度便直线下滑至41Mbps。或许有人想说,41Mbps已经很快了,但是考虑到这是在几乎还没什么人用5G网络,作者单人占用整个基站的情况下,这个速度就不值一提。

而在室外,情况同样不容乐观。下图是赛根分别从3条路线远离基站时的网速变化情况,灰色线条是他沿着开阔的密歇根大道向南远离某处基站的情景,全程没有障碍物,可以目视基站。在这种情况下,信号强度下降曲线相对平缓。

基站

(图片来源PC Magazine)

但在其他场景下,情况完全不同。黄色线条和灰色线条对应的是同一座基站,但他这次走了基站右边一条狭窄小路,两边有多座钢筋水泥楼房的干扰。于是我们看到,信号强度从一开始就急剧下降,在50英尺(约15米)处就降至开阔地350英尺的水平。

橙色线条对应的是另一座基站。在离基站50-100英尺之间有一座铁路桥,可以看到,在那个位置,5G信号网速的下降幅度也有所加剧。

对此,赛根总结道:“我可以确切地说,只要你和基站有超过一墙之隔,你就收不到一丁点毫米波信号。”

总而言之,无论是从终端设备,抑或是运营商的基础设施建设来看,现阶段的美国5G网络都不成熟,是名副其实的“抢跑”。不过,能抢到5G商用化的“全球第1”或者“全国第1”,对Verizon声誉的提升作用还是相当大的。

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