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林之晨專文:你不知道的5G

2020-03-26 05:50

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到底 40MHz、60MHz、80MHz 分別代表什麼意思?多少頻譜才夠用?。(資料照,柯承惠攝)

到底 40MHz、60MHz、80MHz 分別代表什麼意思?多少頻譜才夠用?。(資料照,柯承惠攝)

40MHz、60MHz、80MHz,5G 頻譜到底多少才夠用?

2020 年,台灣正式跨入 5G 元年。但對大多數人而言,這字可說是最熟悉的陌生人 -- 經常在媒體看到,卻講不出它確切會帶來什麼。為了幫助大家更認識 5G,我決定開闢這個專欄,從各個面向,把 5G 講給各位聽。

台灣第一次 5G 釋照落幕,5 家電信拿到的頻譜,除了上次聊到的位置不同,數量也不同。第一集,我們破解了魚頭、魚尾的迷思 [1],這次,我們就來探討數量的價值。

到底 40MHz、60MHz、80MHz 分別代表什麼意思?多少頻譜才夠用?第二集你不知道的 5G,就讓我們來展開頻譜數量的奧義。

1. 5G = 速度?

目前為止大家對 5G 的討論,主要停留在速度,因為那是比較容易理解的價值訴求。問題速度只是比較容易理解,但不是 5G 最大的價值。

最容易的檢查方式,是想想你此刻對於 4G 上網的速度,有沒有不滿意?絕大多數人會說其實沒有。即使有的人,往往也只是在少數時間、特定地點的不滿意,並不是像當年對 3G 的全面不滿意。

所以,4G 的速度並不是人們主要痛苦所在,也因此,5G 的速度並不是人們渴望已久的解藥。事實上,5G 的其他三個主要價值訴求:低延遲、大量終端、網路邊緣運算,比較難理解,但重要許多,我們在未來的文章再為大家一一展開。

20200324-5G的4大台柱。(林之晨提供)
5G的4大台柱。(林之晨提供)

2. 100MHz 的 3.5GHz 才能提供 5G 速度?

另一方面,真要講多少頻寬、什麼速度才是 5G,目前為止的論述也都偏離焦點。

規格上,5G 承諾最高 10Gbps 的尖峰下載流量,要比 4G 的最高 1Gbps 多一個數量級,這才夠格稱為一個新世代。

但如果你用 100MHz 的 3.5GHz 頻譜,加上目前最尖端的基地台技術,能達到的最大下載速度也不過是 500Mbps,也就是 0.5Gbps,換言之,只做到 4G 極速的一半。也就是說,100MHz 的 3.5GHz 頻譜,能產生的速度上根本稱不上 5G,還停留在 4G 的範圍。

如果真要用 3.5GHz 頻率突破 1Gbps 的速度,進入 5G 的領域,那你需要 200MHz 以上的頻寬。但目前不管是頻譜供給或是設備支援,都還是問題重重。

所以,真要說,在這個時間點,國內業者拿到的 90MHz 以下 3.5GHz 頻譜,在速度上,都做不出 5G,其實沒什麼好辯論的。要用拿到的頻譜來比大小,那更是門外漢才會有的觀點。

3. 10Gbps 是什麼?能吃嗎?

更重要的,對於大多數用戶而言,所謂 5G 的 10Gbps 極速是個虛無飄渺的東西,到底有什麼價值?

很多人會用幾秒可以下載一個 HD 電影來形容,但那其實沒有太大意義。一部電影 2 小時,下載再快,看的速度還是 2 小時。所以下載是一個「過時」的網路應用 -- 當年網路只有定點有,所以需要把電影下載下來帶著看。但現在網路到處都有,所以絕大多數人追劇看電影,是用串流的方式。

事實上,影音串流,正是最目前最普遍、也最耗費頻寬的網路應用。全球 Internet 的總頻寬,有超過一半在支援影音串流,在台灣,這個佔比更是高達七成以上。[2]

一個用戶在手機上用 HD 畫質欣賞愛的迫降,大約會使用 5Mbps 的流量。換言之,5G 的極速 10Gbps = 10,000Mbps 可供 2,000 位用戶同時用 HD 畫質串流影片。

全台灣蓋好蓋滿約可建設 1.5 萬個基地台,每個基地台可有 3 個射向 (也就是有三組天線分別覆蓋 120 度的角度),而基地台覆蓋效率約是 30%:

2,000 用戶 x 1.5 萬基地台 x 3 個射向 x 30% 覆蓋效率 = 2,700 萬用戶

換言之,如果把 5G 極速 10Gbps 的網路覆蓋全台,那麼即使所有人都同時 HD 追劇,也用不完這樣的頻寬,只是造成資源的浪費。

但如果明天睡醒,大家都換成 4K 螢幕的手機,改用 4K 解析度追劇,那麼每個人就需要 25Mbps 的頻寬來串流,比 HD 成長了 5 倍。這時,上面那張網路就只能支持 540 萬人同時使用了。

4. 頻寬 = 尖峰容量 (Peak Capacity)

換言之,每個用戶需要的最大頻寬,主要跟著他即時觀賞的畫素量成長。當人們的螢幕解析度越來越高,那麼電信商也必須亦步亦趨的擴充網路的尖峰容量來支持,太早擴充浪費社會資源,太晚擴充傷害用戶的體驗,這才是電信業的真諦。

20200324-林之晨專文:你不知道的5G。(林之晨提供)
尖峰容量的道理。(林之晨提供)

5. 3.5GHz 主要功能是室外通訊

另一方面,由於頻率的物理特性,3.5GHz 訊號的室內穿透非常差,實務上大約窗內 5 公尺就會失去收訊,所以,其主要功能其實是室外涵蓋。(物理上,頻率越低穿透越好,所以你在家中深處收到的 4G 訊號,是以 700MHz 與 900MHz 為主。)

同一時間,網路流量的尖峰時間是晚上 9-12 點,也就是絕大多數用戶在家中休息的時間,他們會在此時上網追劇、打電動。換言之,目前網路尖峰時間的使用情景,絕大多數不是 3.5GHz 頻段可以服務的。

6. 比起速度,收訊在早期更為重要

3.5GHz 的穿透性差,除了造成室內無法收訊,也會造成室外訊號容易被各種不同的物體干擾。所以,業者必須佈建綿密的基地台,才能提供優質不中斷的上網體驗,否則測速再高,收不到訊號也是白搭。

在理想的狀態下,頻譜當然是越多越好,基地台也是蓋好蓋滿。但業者的資金畢竟不是無限,所以必須在兩者之間做抉擇。而尤其在網路的早期,對用戶而言,收訊品質的重要性遠遠大過定點極速。

7. 關鍵:頻譜兩、三年就會釋出一次,沒有所謂拿好拿滿

所以面對 5G 的開端,電信業者都要在多拿頻譜與多建基地台之間抉擇。好在政府非常體貼,早就明確溝通這只是第一次頻譜競標,2~3 年後還有下一批釋出。

於是,作為一個理性的業者,面對第一次競標,當然是拿目前夠用的頻譜就好,畢竟短期內用戶對 3.5GHz 尖峰容量的需求不大,保留資本投在基地台建設與應用服務的發展上,才能提升對用戶的整體價值。

2~3 年後,隨著 4K 手機、自駕車內娛樂系統、AR 等高畫素應用開始成長,帶來 3.5GHz 室外涵蓋需求的增加,第二次競標時,再添購頻譜來擴充尖峰容量即可。

當然,如果此刻頻譜相對便宜,尤其是比預期中第二次釋照的價格便宜,那麼當然該趁便宜多囤些放著,準備支應未來的需求。但如果它已經標到失速列車那麼離譜,一個理性負責的電信經營者,應該拿夠用就好。

所以,頻譜競標並不是拿越多越好,而是要視價格、網路的生命週期,以及基地台建設、服務發展成本之間的 Trade Off 來衡量。或者説得更明白一些,花錢很容易,花在刀口才是藝術。

(回頭觀察 4G 三次頻譜釋照與後續業者間經營的結果,你也可以理解這個道理。)

20200324-林之晨專文:你不知道的5G。(林之晨提供)
室外涵蓋的概念。(林之晨提供)

8. 5G 頻譜至少有七種

而就像第一集所說,5G 頻譜不只 3.5GHz 一種。在尖峰容量需求最大的超熱點,未來會用 28GHz 的超高速微波站來服務。而隨著用戶從 4G 升級到 5G,原來作為 4G 使用的 700MHz、1800MHz、2100MHz 等頻譜,也會陸續轉發射 5G 訊號 (所謂 Refarming)。因為 5G 技術較 4G 有效率,這些頻譜轉用後,還會有 30% 以上的尖峰容量的提升。

換言之,接下來所有頻譜都是 5G 頻譜,而 3.5GHz 頻段只是其中一個角色,主要負責提供室外的尖峰容量。而要建構一個優質的全方位涵蓋,那麼所有頻段必須綜合使用,無法單靠一個 3.5GHz 打天下。

9. 基礎層立於不敗,才能專注發展應用服務,加速轉型

讀到這裡,你也就能明白,排行老二的台灣大用戶數 713 萬,比老大哥 C 社 1,060 萬少三分之一,為何選擇在第一次的 3.5GHz 競標中,拿下比 C 社的 90MHz 少三分之一,共 60MHz 的頻譜數量,因為平均下來,兩家的每戶 3.5GHz 頻譜是相當的。

當我們與老大的成本結構相近,在基礎層上已立於不敗之地。那之上,可以各自發展獨門的應用與服務,掌握 5G 帶來的新 B2B2C 商業模式。相反的,如果競標結果造成我們成本結構比老大高上許多,那就得想辦法在基礎電信服務上收取更高費率,或是大幅提升用戶數,才能生存,反而傷害轉型的速度。

10. 結論

無論如何,希望讀完今天的文章,有幫助你理解,3.5GHz 即使拿到 100MHz,都做不出 5G 的速度,因此第一次競標,沒有所謂拿滿拿好的問題。

而頻譜的多寡,主要影響一個網路的尖峰容量。3.5GHz 主功能是室外涵蓋,短期內尖峰需求有限,且這次 5G 競標失速,讓 3.5GHz 價格非常昂貴,因此不是拿越多就越好,而該拿適量頻譜,保留實力做好基地台建設,發展服務與應用,加速轉型,才是王道。

此外,3.5GHz 不是 5G 頻譜的唯一,而只是 7 種 5G 頻譜之一。一個高效率、高品質、高涵蓋的全方位 5G 網路,需要綜合使用低、中、高頻頻譜,才能完成佈建,無法單靠 3.5GHz 頻譜打天下。

最後,以電信業而言,所有頻譜持有的差距,都是短期狀態,政府每 2~3 年就會釋照,業者視用戶需求成長狀態,添購適量頻譜來擴充尖峰容量,如此而已。

以上,就是第二集你不知道的 5G,希望對你有幫助。喜歡的話,歡迎分享給朋友。如果有問題建議,也歡迎你提出討論。我們下次見!

*作者為台灣創業加速器、創投經營者。

[1] 你不知道的5G 1 - 什麼是頻譜魚頭?魚肚?魚尾?https://www.facebook.com/JamieLinTaiwan/posts/10109487718223429
[2] Netflix Bandwidth Consumption Eclipsed by Web Media Streaming Applications
https://variety.com/…/netflix-loses-title-top-downstream-b…/

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