2019年是5G元年?談 5G通訊技術發展困境

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如果說 2018年資本市場最熱門的主題是人工智慧(Artificial Intelligence, AI),那 2019年最具潛力的炒股題材肯定是 5G行動通訊技術。

從 1月初開始,去年最熱門的人工智慧概念股迅速退燒,取而代之的是 5G行動通訊題材,許多證券商跟分析師開始討論 5G基地台的需求將如何推動台灣供應鏈的營收;在媒體雜誌上更可以看到許多炒得沸沸揚揚的 5G相關文章,像是「掌握 5G新商機」、「 5G通訊話題夯」或是「 5G概念股噴發」之類的聳動標題。

除了商業上,政治上 5G的討論熱度也很高,去年華為( Huawei)遭到美國政府抵制,企圖封殺其 5G設備出口的新聞不斷登上中美貿易戰的頭條。一夕之間, 5G設備變成國家戰略等級的市場,這才讓許多人驚覺華為的通訊設備已經被全球的電信運營商廣泛採用。

市場炒作下 5G通訊似乎成了 2019年科技業的救星,卻鮮少有人探討「 5G的商機」的本質,也就是說:「電信商該怎麼使用 5G技術營利」? 作為 2019年第一篇寫點週報,Lynn這週想跟大家談談目前 5G通訊技術的發展困境。

比起行動網路, 5G通訊技術更像是大範圍的高速 Wi-Fi

日常生活中在使用的智慧型手機,大部分採用 4G通訊系統,先不提後來訂出的 4G+規範,目前行動裝置均遵循這一套第四代通訊技術標準,透過裝置內的天線連接電信商的基地台上網。

5G是指第五代行動通訊技術(5th generation mobile networks, 5G),在 2018年6月的 3GPP大會訂下第一個 5G標準,是現有 4G通訊技術的延伸。理論上能提供更快速、低延遲的無線通訊技術。

根據 IMT-2020的性能標準, 5G服務最高要能以 20 Gbit/s的速度支援覆蓋範圍內的使用者,且使用者彼此間的傳輸速度要達到最低 1 Gbit/s的標準,傳輸的延遲要低於 1ms──聽起來很複雜,但只需要想像 5G就是速度比現有 4G的傳輸速度快10倍到20倍的無線網路。

其中傳輸速度會依使用場景而有變化,改進最大的一點是延遲僅有1ms(0.001秒),相較於 4G系統的延遲時間 50ms(0.05秒),縮短了近 50倍,未來 5G傳輸的延遲將會非常低,連線的穩定度更高。

隨著下一代高頻 5G技術逐漸從實驗室邁入商業化,無線通訊的技術朝向更高速更大頻寬發展,然而現今頻譜利用於 6 GHz以下的中低頻段已經相當擁擠,再細分將有嚴重的干擾問題,於是 30 GHz以上的高頻毫米波(mmWave)應用成為未來的發展重點。

5G_NETWORK

Sources: Qualcomm

舉例來說, 4G系統普遍使用 2.6 GHz以下的頻寬,各個國家標準接近,因此一台手機不論到哪個國家,通常都能使用當地的行動網路。但到了 5G系統,頻寬標準卻變得很雜亂,依照頻率高低可以切分為:低頻(Low-band)、中頻(Mid-band)及高頻(High-band)。

低頻(Low-band一般指是範圍低於1 GHz的低頻段,低頻覆蓋範圍廣,適合大範圍覆蓋的使用場景,像是 IoT、車聯網的應用範圍,能將 5G的服務範圍從都市擴展到郊區。

中頻(Mid-band則介於 1 GHz跟 6 GHz的範圍,目前多探討 3.3-4.2 GHz的區間,是目前 5G通訊商用化的主力頻段,能提供充足的覆蓋範圍及傳輸速度。

高頻(High-band泛指 6 GHz以上的頻段,也是 5G的高速區,帳面上的超高速都是來自這個頻段,雖然高速但覆蓋範圍也小,所以實際上要體驗到 5G超高速理論值的話,必須在特定的基地台覆蓋範圍內才有,目前大多主流國家都在探討 24 GHz到 28 GHz的頻段商用可行性。

對於 5G的頻譜,目前每一個國家標準還不一致。根據 GSMA的資料指出,歐洲已經授權700 Mhz、 3.4–3.8 GHz以及 26 GHz作為 5G的商用頻譜;美國 T-mobile已經取得 600 Mhz,Sprint則有 800 MHz、1.9 GHz及 2.5 GHz的頻段;韓國則是試行800 Mhz、3.5 GHz跟 28 Ghz。

上述資料不能作為未來的營運頻段參考,因為仍在測試階段,會隨著未來政策、市場及電信商調整而變動,但不難發現每家的頻段都不一樣,如果沒有整合好,未來可能面臨頻段破碎化的問題,例如未來旅行到另一個國家,手上的 5G手機可能無法使用當地的 5G網路,但仍然可以使用 4G服務上網。

GLOBAL_SPECTRUM

Sources: Qualcomm

5g是將 4g的頻段擴充到高頻段,從 2.6 GHz以下的範圍擴展到 100 GHz,高頻的特性使其理論速度極快、封包延遲短,但連帶的缺點是基地台訊號覆蓋範圍小,過程中也有高頻路徑耗損、傳輸耗損及低穿牆性,均不適合大範圍、低密度部屬。

與其說是通訊技術,從特性來看, 5G的運作方式及感受更像是大範圍覆蓋的 Wi-Fi,一般 WIFI頻段包含 2.4 GHz及 5 GHz(802.11ac),可以把 5G想像成大範圍的 Wi-Fi,屬於都市型的通訊技術應用── 5G基地台的布建將更加密集:未來高速、低延遲傳輸將在都市形成綿密的數據網。

設備商高呼 5G時代來臨,電信商卻對 5G投資案謹慎以對

當然這只是人們的想像, 5G理論上可以提供前所未見的高速傳輸功能,然而還沒有任何電信商找到實際可行的「商業模式」,也就是電信商還不知道要如何向客戶收費,而且必須高到足以回收投資成本。

4G時代傳輸範圍廣泛,本質僅是 3G時代的升級版,差異在於速度更快、傳輸範圍更廣,幾乎無痛融入我們的網路生活;但是 5G系統比較像是高速低延遲的 Wi-Fi系統,僅僅是窄範圍的高速傳輸系統。

在基地台建置數量有限的前提下,特別是在寸土寸金的都市, 5G不太可能像 4G系統一樣普遍用於大眾生活之中,初期僅能面向企業服務,提供超高速串流,但企業有沒有這項需求也不得而知。

無線通訊系統最主要的價值來源仍是一般大眾,消費者使用行動網路,並定時支付月費,成為電信商的主要來源,像是國內的中華電信、遠傳、台灣大哥大等電信業者。

如果電信商找不到理由,說服一般大眾支付更高的費用從 4G升級成 5G,那自然沒有誘因大規模投資 5G相關設備,而且 5G是非常高昂且高風險的投資,除了設備、人才以及技術投資之外,價格日益飆漲的頻譜競標也是一大負擔── 5G商業化並沒有如眾多文章敘述般順遂、簡單。

如果有一項技術空有性能但找不到需求、或是成本過高,自然是沒有市場需求。

對於全球的電信商來說,由於每一家的情況都均有差異,目前仍不清楚過去的 4G投資是否已經回收,但要他們貿然投入高風險的 5G市場不太可能,頂多初期進行小規模試驗。

美國方面,不論是 Verizon、 AT&T、 Sprint及 T-mobile目前都只進行小規模的實驗性 5G服務,其他國家都還在探索階段,尚未有任何一家電信商大規模投入5G設備。此外,連政府頻譜規範都尚未制定完全,整個5G產業還在早期的探索階段。

所以我們可以觀察到, 5G電信設備商不斷舉辦相關座談會、頻繁發送新聞稿宣傳5G強力的效能與未來,把整個市場營造成「 5G時代即將來臨」的熱鬧氣氛,但是電信商對 5G投資卻異常保守。舉例來說,國內的中華電信宣布 5G商轉延到 2020,而且僅預估 2城市會擁有 5G網路,也公開表示:「目前我們還找不到 5G的商業模式」

一些大型電信商開始實驗 5G服務,定位取代 Wi-Fi及固網

去年12月,美國AT&T已經在十二個城市試行5G服務,但並沒有詳細敘述5G的技術規格,也只向特定的消費者及企業免費贈送,可以免費使用三個月,並預計在2019年春天,全部的消費者都可以申辦押金499美元、每月15 GB要價70美元的5G服務。

由於目前還沒有支援5G的手機,使用者必須向AT&T租借數據機開熱點,手機則透過 Wi-Fi連結5G網路服務,所以應該還是走 802.11ac的 5GHz頻段,類似定點的無線 Wi-Fi熱點服務,只是不需要連結室內有線固網線路,直接透過 5G無線服務傳輸數據。

美國另一間電信商 Verizon也推出了 5G Home的實驗性服務,在 5G服務範圍內的消費者可以向 Verizon支付每個月 70美元(原有客戶特價 50美元),租用一個 5G數據機在家中,取代原本的固網連線,還可以獲得 Apple TV或是 Chromecast作為 4k影片串流的裝置,主打 4k影音高速串流來吸引消費者。

5G服務的商業定位不明,尚未有可行的獲利模式

目前電信商嘗試把 5G服務定位成「無線固網」,來取代平常家中的固網,並以 Wi-Fi熱點的方式來連接行動設備,至於許多人在談的「IoT」可能還有很長的一段路要走,除了企業系統導入困難之外,有線固網的高穩定度較為適合企業營運;車聯網也不適合走覆蓋範圍小的 5G高速頻段,汽車是大範圍的移動設備,採用低頻率、覆蓋範圍大的通訊技術比較適合。

「5G手機」也屬於早期試驗性產品,即使於 2019年推出,使用者僅能在特地的地方使用 5G高速傳輸,其他大部分時間的體驗將與一般的 4G手機無異,但卻要花費好幾倍的價格才能取得配備 5G模組的手機。

此外, 5G的頻寬標準不像過去 4G技術的統一性,各個國家,甚至是電信商彼此之間使用的頻段差異也可能很大,未來 5G手機需要在通訊模組中塞入比以往更多的天線零件,因此對於手機廠商的工藝及成本也是一大考驗──初期手機可能會分成好幾個版本販售,等待成熟後才會逐漸通用。目前高談闊論 5G的市場規模及潛藏商機,很多只是作夢而已,目前只能看到的「銷售 5G設備及衍生顧問服務」這一塊市場大餅。

現在許多電信設備商都在高喊 5G的高性能及未來,也為電信商規劃了不少的使用場景,目的是為了吸引電信商進一步投資 5G設備及相關服務,但是否能吸引一般大眾或是企業採用無法得知,在整個生態系尚未成形時,電信商認為初期 5G是個風險很高的投資,因此格外謹慎。

5G技術背後潛在的商業利益尚在探索期,還沒有人發現要如何從商用 5G系統中找到可行的商業模式。

 

One Reply to “2019年是5G元年?談 5G通訊技術發展困境”

  1. Richard 說:

    感谢科普。本人从这个网站学习到很多,我个人是从事金融证券分析的,如果需要什么报告材料的话我很乐于帮助

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