Are we going to enjoy stunning speed on 5G mobile phone soon?

5G news are flooding everywhere in tech media. Live trials are achieving incredible data speed, e.g. 8Gbps, 12Gbps or even 16Gbps, which are hundreds times faster than current 4G LTE. The industry will start to rollout commercial 5G network in 2019. But can we really enjoy such stunning speed on our mobile phones next year? I bet we got to have more patience. Here’s why.

About the author: Mobile RF Engineer based in Hong Kong. Had been hanging around on GSM/UMTS/LTE network implementation and optimization for years, now getting involved in 5G trials. Wish to share some thoughts, while keep looking for new ideas and opinions.

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5G for dummies 之搞清楚那些「G」


(使用 Pixabay 圖片)

在接觸 5G 相關的資料或報導時,經常會碰到很多「G」— 5G、3.5G、28G、16G… 一般讀者固然有時候會看得一頭霧水,就算是業內人士有時候亦因此出現溝通錯誤。來,讓我們上一堂「G for dummies」,認識一下這些「G」究竟在搞甚麼!

第一G: G for Generation

第一個要說的,就當然是所謂 3G、3.5G、4G、4.5G、5G 的那個 G,G stands for Generation,是第幾代流動通訊科技的意思。九十年代的大水壺電話是第二代流動通訊科技(2G),二千年後長期未普及、最終受惠於iPhone才普及的是第三代(3G),近年急速發展的是第四代(4G),而現時炒得很熱的是第五代(5G)。至於 3.5G 及 4.5G,則是指第三代及第四代技術推出後,基於同一個技術而作出若干提昇,效能上與下一代拉近,媒體及業界為了分辨這更新了的技術,而加上 0.5 作稱呼,顯示正在邁向下一代技術。有關這幾代技術,也可以參考筆者過去的文章。
望向5G(上):5G並不是甚麼
望向5G(下):5G究竟是甚麼
3.5G (WCDMA HSDPA) 流動寬頻下載速度解構
3.5G (WCDMA HSUPA) 流動寬頻上載速度解構
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Gorilla Glass 5 裸機三週用後感

每當有新手機推出,都會有玻璃硬度測試,甚麼鎖匙刮不花、小刀刮不花,都已見怪不怪。筆者一直好奇,隨著玻璃技術越來越進步,究竟是否真的可以應付各種日常生活環境呢?最近轉用了 Nokia 8,使用最新的 Corning Gorilla Glass 5,正好測試一下,是否真的可以完全裸機使用。

筆者使用手機不太喜歡加背套,因為機身材質及設計亦是選擇手機時的重要考慮,而每天直接手持就是感受設計優劣最直接的方法。至於機面玻璃,則自從使用智能電話後,一直未試過不加保護貼。這次完全裸機使用接近三週後,觀察到以下兩種玻璃損耗。

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流動網絡無線工程的困局

筆者自大學畢業後進入流動網絡無線工程,曾在營運商及設備生產商工作過,轉眼間快十年了。剛入行時仍是3G泡沫後期,大家還未感受到手機上網的用處,行業仍然為早年3G的過度投資感到苦惱。之後 iPhone 的出現,令大眾漸漸感受到手機上網有何用處,數據業務開始急速上升,行業走出了困局。3G的擴充,3.5G的網絡提升,4G網絡建設,4.5G速率競賽,這行業繼2G後再次進入急速發展期。在這十年中,我曾參與過網絡建設、網絡監控及營運、設備配置、實驗室測試、規劃設計等不同崗位,雖然是集中在無線範籌,但總算接觸了不少工作類型。

在外界看來,這行頭前途一片光明,生機無限。每當我告訴朋友其實整個行業都在萎縮、在凍結、在裁員,一片愁雲慘霧,大家都感到難以置信。筆者在這裏與大家分享一下這行業在香港面對的困局,希望拋磚引玉聽一下各方朋友的見解,交流一下。
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望向5G(下):5G究竟是甚麼

(image source: pixabay)

前文:望向5G(上):5G並不是甚麼

上文解釋了5G速率提升的限制,和大家將來在現實環境裏面爲什麽很難享受到那種超高速率,可能潑了大家一盆冷水。但是,5G的網絡設計確實有它的突破,而且可能會顛覆無線網絡的發展。相比上篇,這篇文章比較少技術成份,比較多出自我個人對於行業的現況理解和未來願景,歡迎指教。

5G究竟是甚麼

人人高舉5G的旗幟,究竟目標是甚麼?

去年年底網絡規格制定組織3gpp在業界壓力之下加速完成5G規格初稿,世界各地的網絡供應商及產品制造商均宣告5G已來臨,爭先恐後宣佈要建設5G網絡。說實話,已制定的5G規格,只是概括的整體架構,而5G究竟何時才能呈現實用價值及經濟回報,更是沒有人能說得清。現在整個行業對5G如此熾熱,說穿了不過是出於集體恐懼。在這幾年4G已完成、5G還未到的工程真空期,整個行業都在凍結,甚至漸漸萎縮(行業情況另文再述)。大老闆們都已沒有興趣再投資在4G網絡工程(因為進一步優化的回報不高),所以大家的唯一出路就是盡快令5G工程上馬。

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望向5G(上):5G並不是甚麼

前言

近年5G的風由業界內吹至業界外,很多媒體都對5G大吹大擂。世界各地的營運商及無線設備公司都爭相演示5G,要趕在潮流的最尖端。如今全球4G建網期結束,在2020年5G大規模商用之前出現工程真空期,整個行業失去方向,5G就開始被神化到無所不能的地步,這不健康的生態實在讓筆者感到擔憂。

筆者在流動通訊無線工程這行頭打滾了一段不長不短日子,有幸見證蘋果讓3G起死回生、4G不斷追趕極速等時代,如今也蹚進了5G這渾水裏。作爲一個前綫工程師,對於研發部門的理論和現實限制之間的落差,和如何把技術真正應用起來,有比較深刻的體會。說實話,5G網絡確實是與過去2/3/4G的發展有顯著差異,對未來的通訊發展可以有很大的影響。但同時5G亦因為與過去2/3/4G不同,很多人抱持過去的觀念去理解5G,就出現不少落差或誤解。筆者嘗試用兩篇文章,「5G並不是甚麼」及「5G究竟是甚麼」,拋磚引玉與各位談一下自己對5G的見解。下文將嘗試把技術問題簡化,若然有不清楚歡迎提問或指教。

5G並不是甚麼

5G的新技術是…?

RF_evolution

觀乎各廠家的演示以及一般媒體的報導,5G似乎最令人眼前一亮的,是極高速率。10Gbps,甚至20Gbps,與現時4G LTE相比,是數百倍的差異,甚至比家用固網寬頻更快。但是,筆者斗膽說,這並不是大眾能享受的速度,而速率亦不是5G最值得期待的地方
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應該有多少手機網絡商?—「引入競爭 vs 最高容量」

前文:3G頻譜到期!四大台會否必有一死?

「3G頻譜續期」的話題不出三日就煙銷雲散,就讓筆者來炒冷飯吧… 😛

對於目前「四大台」這個數量是否足夠,無論是營運商還是坊間都有很多見解。有意見認為營運商多才有更多競爭,才能迫使服務供應商提供更佳服務、更廉宜的收費;亦有意見認為現時網絡已經非常擠塞,分薄頻譜只會令問題進一步惡化。筆者並無參與過頻譜供應與分配的工作,無法向大家解答「多少個供應商才是最佳數量」,但是對於「引入競爭」與「網絡容量」這兩個雙方堅持的理據,就可以向讀者進一步展析。究竟兩者之間是甚麼關係呢?

電話網絡容量的非線性上升

首先,大家需要明白電話網絡的容量並非單純計算有多少頻寬或有多少線路。基於通論理論,如果要滿足所有用家能夠100%在任何時候都能打出電話,以現實社會的用家數量而言,所需的網絡轉接器及線路是接近無限的天文數字。而網絡工程所關注的,是如何現實地使用合理數最的網絡資源,提供達到某個特定服務水平 (Quality of Service, QoS) 的網絡服務。以手機通訊為例,一般以電話成功接通率 99.9% 為目標水平。由於不同用家、不同時間使用電話服務的時間長短都有分別,而用家使的時間長短對其他用家能否接入又有影響,所以網絡容量的運算亦需要引入統計模型,以計算在一般用家的使用行為模式下,某系統能支持多少通訊容量 (通常使用 Erlang B 運算)。較簡單的,以固網為例:

線路數量 接通失敗機率 能支持的網絡容量
1 0.1% 0.001
10 0.1% 3.092
20 0.1% 9.412
40 0.1% 24.44

(source: Docstoc – Erlang B table)
這個現象,是因為不同用戶的使用時間長短不同,而當線絡數量增多,在任意一刻用戶能夠接入的機會率會非線性上升。也就是說,一個擁有40條線路的系統,其容量會超過兩個擁有20條線路的系統。而對於無線網絡,「系統資源」由固網的線路與路由,變為更多變的無線環境、用戶距離分佈、無線基站分佈、無線電處理元件能力,所以系統能力與容量更難飄離簡單的線性運算。
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3G頻譜到期!四大台會否必有一死?

3G-mobile

香港的 2100MHz 無線頻段使用權將會在 2016 年到期,現在擁有這個頻段的四大台(筆者習慣簡稱數記、C記、P仔、和仔)與沒有「3G頻」的人仔、聯通,最近一兩年與政府(通訊事務管理局 OFCA,以前稱為電訊管理局 OFTA)一直有商討將來頻段的安排。眼見四大台的 3G 投資在 iPhone 3 面世以後起死回生,這幾年內賺個盤滿缽滿,人仔當然也希望可以分一杯羹。日前,香港報章和網絡媒體廣泛 OFCA 的建議和人仔與四大台的明爭暗鬥,「3G頻譜到期」突然成為香港熱話。

明報 – 3G頻譜2016到期 中移促重新拍賣
unwire.hk – 【號外專訪】3G 霸權 ? 明益「大陸自己友」中移 ? 政府重組 3G 頻譜
HK-Android.info – 中移動要3G頻譜 , 政府:你們四大網商交出1/3頻譜給中移動

很多人擔心如果四大台有一家將來投不到 3G 頻段,就不能繼續提供 3G 服務,導致很多市民受到影響。其實,雖然當初 3G 網絡是用2100MHz 頻段,但是近年由於用戶激增,全球很多營運商都做「refarming」,壓縮原來的 2G 網絡,留空頻段重用做 3G 網絡。之所以可以這樣做,是因為 2G / 3G / 4G 技術本身是可以在任何頻段上面使用的,只是世界無線電通信大會定期會作出協調,統一各個無線服務使用的頻段,這樣同一台手機才可以在不同的地方通用。在最近的三四年,世界各地都有共識重用 2G 頻段建設 3G 網絡,大部分新的手機都支持用某些 2G 頻段用作 3G / 4G,當中尤以 iPhone 5 指定必須要使用 1800MHz 的 LTE 為人所知(1800MHz 原為 2G 頻段)。

那麼香港的營運商現在有哪一些頻段可以用呢?如果他們最終沒有投得未來的 2100MHz 頻段,能夠用自己的 2G 頻段改造成為 3G 嗎?
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電訊商與保險公司合作推銷保險又是否侵犯個人私隱呢?

相關新聞報道:Sina News – 明報 – 八達通賣客戶資料袋4400萬

八達通公司將客戶資料出售予其他公司圖利,引起社會極大迴響。報章報道指八達通公司伙拍保險公司,向八達通日日賞客戶推銷保險,八達通公司與保險公司的合約被懷疑可能涉及保險佣金。

其實同類行為不單止在電子貨幣及優惠會藉上發生,筆者使用 one2free 手機網絡,亦曾數次收到 one2free 與保險公司合作推銷的電話。最初筆者曾參加過一個免費保險計劃,並且收到信件證書確認保單生效 (見下圖),近期才警覺有問題而不再理會有關來電。無獨有偶,這保險公司正是捲入八達通事件的信諾環球保險。

筆者不清楚信諾有沒有繼而向 one2free 用戶推銷一些收費的保險計劃,亦不清楚其他電訊商有沒有類似計劃,或許 one2free 並不是唯一一間與保險公司合作的電訊商。不過,如果八達通公司與保險公司合作推銷是侵犯個人私隱的話,私人專員公署是否亦應該向電訊商展開同類調查呢?

View Picasa Album for full size image: one2free x 信諾環球保險

P.S. 此文同時寄予私隱專員公署。