5G時代即將來臨:瞭解它、使用它、用好用滿/Benedict Evans

在2000年前後,正當「.com泡沬」、以及行動通訊和寬頻泡沫勢頭正猛的時候,歐洲的通訊業者一共花了1,100億歐元標購3G頻段授權;而20年後的現在,大家掛在嘴上講的話題變成了5G。

在許多大公司的總部裡,「什麼是5G」已經追上了「什麼是機器學習」,成了最熱門的、但是大家都不太懂的研究題材。

要回答「什麼是5G」有很多角度可以談。如果筆者還是當年的電信業分析師,大概會花很多時間來講頻寬、佈建時程、以及資本支出(capex)之類的事情。

全世界的行動電信業者,每年都要花上幾千億美金在資本支出上,之後5G當然會在這部份加上很大一筆。除了上述這些之外,還可以談網路效率、頻譜重整(refarming)、相關廠商、晶片組、以及網路功能虛擬化(Network Functions Virtualization,NFV)之類的題材。

不過,我已經轉到矽谷工作,早就不在那一行;而從矽谷的角度來說,有四個方面可以來談談5G。

1. 有什麼改變值得我們期待?

先說好,除非絕對必要,我們不提技術。那麼,5G到底能帶來什麼?用簡單的方式說,就是更大的頻寬。

  • 就跟先前幾代的技術進步一樣,5G讓電信業者以更低的成本、更簡單的方式,為用戶提供更好、速度更快的資料傳輸服務,以容納越來越多的用戶需求。

  • 5G除了能佈建在現有的行動電話無線頻率上,也可以運用更高的頻率(20GHz以上),也就是所謂的「毫米波」(millimeter wave,mmWave)。毫米波過去並沒有被用在無線通訊上,而且要運用它的話,必須建構許多新的短程基地台。

  • 由於使用了新的頻譜,所以行動5G傳輸在理想狀況下,可以達到100Mbps的速度;理論上甚至可以達到數百Mbps、甚至1Gbps。不過,雖然1Gbps的速度技術上可行,但目前實際上不太可能做到。

  • 雖然上述的高頻譜與高速度理論上可行,但可能會受限於特定區域、而且不會很快普及。簡單來說,因為這些頻譜的傳輸距離都不遠、而且電波穿牆能力不佳;所以在廣闊的郊區、或是大樓內部就不要期望太高(這也是毫米波先前沒有用於行動通訊的原因)。

  • 因此,即使是號稱5G的傳輸,在原有頻譜中的涵蓋距離和傳輸速度大概只會跟目前的4G差不多。

  • 5G通訊的資料傳輸延遲(實際上約20–30ms),原則上會比4G的50–60ms短很多;不過使用者實用上的感覺會是如何,還需要實際驗證。

  • 有些廠商可能會推動「高頻家用5G」服務,也就是在戶外或窗外掛上天線,來接收理論上最高1Gbps的無線寬頻服務,但也有人質疑這類服務的成本效益和技術可行性。但因為目前十分普及的有線寬頻已經可以達到這個速度,所以是不是非得用5G或無線不可,或許大家不會那麼在意。

總之,5G改善了訊號延遲問題、並且提供了比現有無線寬頻更高的速度;所以,或許有線寬頻在某些地方會面對更多的競爭。

2. 持續增大的頻寬,對我們有什麼意義?

最早期的Internet上網形式是家用電話撥接,而第一種大眾行動上網服務則是日本NTT DoCoMo公司的「i-mode」服務,但2G時代的i-mode傳輸速度只有幾十Kbps。

進入3G和DSL(有線寬頻)時代之後,速度加快到幾百Kbps;之後的加強版3G(也就是所謂「3.5G」)和4G再加速到幾十Mbps、並且大幅改善了延遲問題。

再接下來的有線寬頻,則將速度提升到了幾十、或是上百Mbps。

在過去幾個世代的速度改進之中,都發生了同樣的兩件事:

  • 原有的功能變得更順暢、更好用、更快速,但也更加虛胖;像是網頁上的圖片和動畫就變得更多;

  • 新的功能出現了。在撥接上網時代,像是Flickr或Google Maps這類功能是無法存在的;而2003年的上網速度,也無法讓你在Netflix上看電影(至少會非常卡)。

在後來的世代中,許多服務都已經假設你即使走在路上,也能有幾十Mbps的傳輸速度。這樣的假設有兩個前提:

  • 當然,這些服務不只提供給一兩個人,而是每位用戶都能享有這樣的傳輸效能;

  • 而且這樣的速度必須能以「對大眾來說尚稱合理」價格來提供。

也就是說,過去即使有業者想到某些服務應用或商業模式,但如果速度或價格無法普及,仍然是不切實際的。

同樣的,無論是5G也好、越來越快的家用寬頻也好,都讓現有的服務更加豐富流暢、也將會帶動新的應用出現,像是新一代的Flickr或YouTube等等。

或許我們現在還猜不到未來會出現什麼,但充滿創意的創業家們、新的平台、以及消費者的選擇會告訴我們。這正是網路去中心化、創意無限的優點:電信商不需要幫使用者決定用途,就像Intel只要做出更快的處理器就好,使用者自然就會找到最好的應用方式。

3. AR和VR,還有汽車

雖說5G能做什麼還有待時間驗證,不過有幾個關鍵字是在討論中一再被提起的,像是AR(擴增實境)、VR(虛擬實境)、以及自動駕駛車輛等等;那麼,就讓我們也順便來聊一下好了。

在我看來,VR基本上是一種「室內應用」;大概沒有人會用它在路上走、或是等公車時開個20秒來玩玩。也就是說,它基本上只會用到家裡的寬頻,像是ADSL、光纖、有線電視(好吧,或許還有5G),以及延伸出來的WiFi等網路型態。

在這裡,5G有兩種可能的形式:

  • 只涵蓋極小範圍的「固定式5G」:從戶外天線接收訊號,然後轉成室內WiFi,再連到頭戴式VR裝置。

  • 或是頭戴式裝置上內建5G無線數據機:傳輸速度應該跟現在的4G差不了多少(而且記得,20GHz頻段的訊號穿牆能力很差),但可以享用5G較佳的低延遲特性。

問題來了:這樣的5G應用確實比現有的技術好嗎?使用者能感受到兩者的差異嗎?VR就真的缺這臨門一腳嗎?有多少應用可以因此發展出來?

對於AR來說,5G似乎就真的比較有用了。不過要先澄清一下的是,AR目前有三種不太一樣的意思:

  1. 用手機對著某個景象看,然後左右擺動,就會在螢幕上看到一些實際上不存在的東西;

  2. 可以戴在頭上的顯示器(例如Google Glass),讓你看到真實世界以外的資訊;

  3. 一種提供沉浸式體驗的透明3D彩色顯示器,其中內建了一些能辨識室內人物的感應器;包括Magic Leap在內的許多公司都在研發這類產品,但要進入大眾市場可能還需要幾年時間。

對我們來說,第二種應該是最有趣的。如果我們在戴上特殊眼鏡之後,就可以因應環境變化,看到一些新的、沒有預期到的東西,應該會是很有趣的體驗。當然這些在4G時代也做得到,但有了低耗電、高速度、低延遲的5G,體驗應該可以更好。

同時,也有人提到5G作為自動駕駛車輛應用的可能性,但筆者個人稍微持保留態度。

當然,自動駕駛需要用到非常大量的資料,像是在行駛途中下載高解析度的3D地圖、並且利用車上的感測器增補地圖資訊,同時車子還會下載系統更新檔案、並且上傳車主如何操控的資料。

不過,這些資訊傳輸都不一定絕對是「即時」的;系統可以每天晚上更新、甚至一週更新一次即可。目前並沒有任何自動駕駛車輛必須「即時持續連線」,是不是5G就不重要了。

事實上,自動駕駛汽車必須在沒有網路連線的狀況下也能照常運作。

再進一步談,隨著大家期待自動駕駛車輛增加,往後的車子或許可以、或是需要做「車對車」(vehicle to vehicle,V2V)的交談,以便彼此溝通瞭解行駛狀態。

這樣的需求可以透過5G做到,但其他無線通訊技術應該也可以;而且這樣的機制要能實際產生作用,必須是在沒有人類駕駛介入的狀況。而這一點,在短期之內也應該還不會實現。

不過,這類功能作為安全備援機制,目前還是有用的。當自動駕駛的車子因為「搞不清楚環境狀況」而停下來,或是從手控切換到自動駕駛,但卻因故失效時,連線功能就可以發揮效用。

這一點對於長途卡車運送業尤其重要。根據統計,美國的卡車有90%的里程是在高速公路上跑的,而相對於市區街道,高速公路是更適合自動駕駛的環境。

所以,有許多公司在研發的自動駕駛模型,是卡車上了高速公路之後改為自動駕駛,下交流道時則改為手動駕駛;而所謂手動駕駛又有兩種可能:車上的司機直接操控、或是由遠端的真人接手駕駛。

這一點倒是蠻不錯的5G應用案例,但目前也可以用4G先做,不一定非等到5G出來不可。5G最大的優點除了「低延遲」特性之外,還有「網路切片」(network slicing),讓我們在下一節中討論。

4. 「網路切片」與工業用途

5G有一個很棒的功能,就是可以針對特定用途提供特定頻寬,這就叫做「網路切片」。

以非常簡化的方式來說,就是目前雖然電信商很努力的在做頻寬管理,以提高運用效率,但基本上每個人分配到的頻寬都是相同的。而5G則可以分切出指定的「私用」頻寬給符合特定條件的網路。

所以舉例來說,電信公司可以將某高速公路交流道到倉庫之間、3公里範圍內的指定5G網路頻寬賣給某卡車貨運公司;或者也可以將特定大範圍之內的較小頻寬賣給某物聯網(IoT)產品公司、或是保全公司。

也就是說,理論上我們可以設計出各種速度、涵蓋範圍、連線品質、延遲度、可靠性、甚至耗電量(最後這一點對於IoT公司特別有用)的組合來賣;同時也可能會出現一些代理商,來幫電信商客製和整合這類服務。

這樣的模式看起來是蠻有趣的,但似乎比較偏向垂直產業應用,跟一般消費者的關係比較小。目前確實已經有一些大企業運用4G私有網路來取代WiFi或有線網路,而這個趨勢在5G時代也會延續下去。

所以,5G的關鍵應用到底是什麼?

在2000年前後,筆者還只是個菜鳥電信產業分析師;當時每一家電信商也都在問「3G的關鍵應用會是什麼?」,而很多人說是「視訊電話」。

然而,視訊電話到現在還是很少人用,而「隨時隨地上網」創造出來的關鍵應用……還是「隨時隨地上網」。

不過,隨著技術慢慢進步,視訊已經成為「隨時隨地上網」的一部分,但並不是當年電信商以為可以「以秒計費」的服務。所以,5G的關鍵應用到最後也可能只是「比較快的4G」。

但就如同過去曾經發生的:新的Flickr和新的YouTube都可能因而問世,從更大的頻寬中誕生新的應用、以及新型態的創業家。

5G或許不會帶來革命性的改變。但換個角度看,其實它代表的或許是1995年就已經開始、但到今天仍然還在進行的革命,而我們只要順勢而行,繼續在十年之後期待6G的到來。