5G 是時候商用了？| 程序員硬核評測

【CSDN編者按】5G 的到來，讓不少消費者爲之興奮，但是其技術的門檻也難倒了一大批從業者。就目前而言，被炒得火熱的 5G 能否投入日常正常使用？對此，美國威瑞森電信在芝加哥和明尼阿波利斯啓動了5G網絡之際，美國科技網站 PCMag 對該網絡進行了深度的測試。

作者 | PCMag

譯者 | 彎月

責編 | 屠敏

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

以下爲譯文：

美國威瑞森電信啓動了早期的5G網絡。可能真的是太早了。在他們的5G網絡在芝加哥啓動後的第二天（4月5日星期五），我花了六個小時測試了這個全新的網絡。該網絡還非常小，而且不是太牢靠。但畢竟這是一個良好的開端。

首先是好消息：在291項測試中，64項是在5G網絡上進行的，而其餘的在4G網絡上進行。與LG V40的4G網絡的下行速度相比，Moto Z3手機通過全新的5G Moto Mod在同一地點的平均下行速度更高。在多個測試點上，5G設備上的最高速率可達600Mbps，相比之下4G設備的最高速率只有400Mbps——提高了50%，很了不起啊？！

芝加哥5G與4G網絡對比

下面的內容涉及到細節和技術。我們給出的購買建議是：至少在當前（2019年4月），不建議購買5G的設備。威瑞森的5G網絡只有零星幾個蜂窩基站，運行的都是早期的固件，缺乏一些關鍵的功能。軟件更新和後繼的建設會讓這個網絡變得更好，但現在還不值得嘗試。

這次的先發制人不像是威瑞森以前的風格，可能是威瑞森想和韓國競爭，希望打出“世界第一臺支持5G的手機”的廣告。威瑞森原定的啓動計劃是4月11日，但是提前到了4月5日，然後又提前到了4月4 日，似乎他們掌握了韓國運營商的某個計劃。威瑞森的Moto Z3 Mod於4月3日發售，而韓國的三星Galaxy S10 5G於4月5日發售，所以我覺得這下威瑞森有了吹噓的資本。

我只能認爲，對於威瑞森來說，這是一次非常罕見的市場跑在工程前頭的例子。這個網絡還缺乏很多功能。如果威瑞森能夠等到五月中旬三星手機在美國發售的時候再啓動網絡，會對5G這場長期的競爭有什麼危害嗎？我不認爲會對實際的銷售額有任何危害，而且這樣才更像是威瑞森的風格。但是，那樣的話他們就沒辦法宣稱自己是世界第一了。

所以，整個事件就是把一切問題都交給了“以後的軟件更新”。由於最終的5G標準於去年12月纔出臺，運營商的基礎設施供應商根本沒有時間去調試並啓用他們承諾的所有功能。不過好消息是，許多功能都可以通過在線更新獲得。

我們會在5月末再次訪問芝加哥，也許還會在7月份再去一次，看看事情的發展情況。

摩托羅拉：我們的5G模塊是整個Snapdragon的智能手機

附加模塊

目前，訪問威瑞森5G網絡的唯一辦法就是在價值$480的Moto Z3手機上添加一個價值$350的Moto Mod附件。Evan Blass是可靠的小道消息來源，他說第一臺集成5G的手機Galaxy S10 5G將於5月16日發售。

Z3加上附加模塊比S10 5G笨重得多，性能也不如智能手機。但價格要便宜得多。市面價格只需要$830就能獲得能訪問5G的Moto Z3。Galaxy S10 5G的價格還沒有公佈，但肯定會高於Galaxy S10+，而後者的最低價格是$999。我認爲Galaxy S10 5G的價格至少在$1249。

我們之前評測過Z3，也討論過這個附加模塊。將其添加到手機上後，它會接管手機的調制解調器功能，並負責通知電池和連接狀態信息。一些人管它叫“插在手機上的Wi-Fi熱點”，但這種說法不太準確。現在，它甚至都不支持Wi-Fi熱點功能，該功能將通過未來的軟件更新獲得（該附加模塊實際上是一臺USB調制解調器，底部有一個USB-C接口）。不論如何，其熱點模式採用802.11ac而不是802.11ax，這意味着其Wi-Fi熱點功能可能比5G連接還要慢。

該附加模塊的祕密在於手機背後的USB 3連接口，它的最大數據傳輸速率爲5Gbps，比所有早期的5G網絡都要快。摩托羅拉沒有說明該附加模塊是否能在未來的手機上使用，但它給出了強烈的暗示；而且，Moto Z2也可以通過該模塊訪問5G網絡。所以，該附加模塊實際上能允許整個威瑞森早期的5G手機產品線訪問5G網絡。

附加模塊的電池壽命並不是太好。它自身的電池只有2000mAh。手機無法給附加模塊充電，當電池用盡時，就只能回到4G模式。我從早上9:30開始使用附加模塊，到了下午2:30就沒電了。我每兩分鐘進行一次速度測試，每一分鐘請求一次位置信息，期間休息了兩次，每次半個小時，所以相當於進行了四個半小時的持續傳輸和位置請求。當然你的實際數據傳輸不會這麼頻繁，而且位置信息請求也挺耗電，但這仍然感覺太短了。威瑞森和摩托羅拉說，隨着網絡的改進電池壽命也會增加。對於一般的蜂窩設備來說的確如此，因爲設備不需要再反覆嘗試了，電池壽命肯定會延長。

威瑞森的服務套餐很簡單：如果你當前擁有不限量套餐，那麼只需額外的$10就可以獲得不限量也不降低優先級的5G數據套餐。5G數據在前三個月也是免費的，因爲網絡其實並不完整。

缺點

現在來說一說缺點。

Moto Mod只在傳輸數據時顯示“5G UWB”圖標，而在5G服務可用時並不顯示，所以很難判斷當前是否位於5G服務區。由於後臺進程也會使用數據流量，所以當你位於5G服務區時，有時會看到5G圖標閃爍，但它並不像其他網絡狀態圖標那樣能給出可靠的服務區標誌。

爲了測試速度和服務覆蓋範圍，我使用了定製的Ookla測試應用，每兩分鐘運行一次速度測試，分別在摩托羅拉手機和另一臺4G LG V40手機上交錯進行（提示：Ookla的擁有者是PCMag.com的母公司Ziff Davis）。我還有一個自動化的進程，每隔一分鐘自動截屏並記錄位置信息，以抓取閃爍的5G圖標。

即使運行了這些應用，有時候我敢肯定在5G服務上時（比如我在上次5G測試完成後沒有移動位置，而且下載速度也沒有變化）圖標也會顯示成4G。威瑞森需要修改這個圖標，確保在5G信號可用時顯示5G。好消息是，威瑞森可以通過軟件更新實現這一點。

左：使用5G網絡的Moto Z3。右：4G，可能是LAA，手機爲LG V40。

速度：這只是一個開端

威瑞森使用的5G形式叫做毫米波（mmWave），能保證超高速，但只能在距離信號塔很近的地方使用。隨着遠離基站，或者進入室內，速度衰減得也非常快。目前，mmWave基站最高能使用400MHz頻段。威瑞森說，許多地域會擁有800MHz或更高頻段，在合適的軟件更新之後即可使用。這樣就能極大地提高速度。

mmWaved優勢在於，它最終能提供超快的速度。愛立信（威瑞森在芝加哥的基礎設施供應商）在2018年的一份白皮書（https://www.ericsson.com/en/ericsson-technology-review/archive/2018/the-advantages-of-combining-5g-nr-with-lte）中做出了偉大的承諾。愛立信說：“一個使用了26GHz的NR 200MHz TDD系統……能夠爲室外使用者提供非常好的下載覆蓋，例如，50~60%的情況下能接近1Gbps的速度。如果能分配更大的頻段，如400MHz，速度可能會達到幾個Gbps。”實際上，威瑞森在芝加哥使用的是400MHz，而威瑞森在芝加哥有強大的光纖網絡。

實際上，我見過最大600Mbps（理論最大值），那麼使用400MHz頻段，在mmWave 5G NR上應該能達到2.4Gbps。而且這用的還都是早期的軟件。

“不客氣地說，速度還會迅速提高。”威瑞森的網絡工程副總裁Mike Haberman告訴我。

另外需要注意，並不是每家公司都會使用mmWave，或只使用mmWave。AT&T和T-Mobile都會混合使用mmWave和低頻5G，從而可能達到與LTE相似的覆蓋率和衰減趨勢，而速度要比LTE快30~50%。而據Sprint提供的消息，Sprint會採用中頻5G，覆蓋率與Sprint的4G網絡相似，速度大致在400~600Mbps範圍。

在所有我找到的5G NR基站附近，下行速度都能達到500~600Mbps的。但這個速度會隨着距離增大而迅速衰減，下面我會詳細介紹。

下面這張散點圖很有意思，你可以自己看看。它顯示了我做過的每個5G測試的下行速度，按照時間排序。實際上該圖的用處並不是很大，但看起來很酷。測試10~30顯示出我走近了一個基站，離開，然後又回來，然後朝着另一個方向離開。右側的一大堆高速的點是West Loop附近的一片可靠的5G服務區，其中混雜的一些低速點是我走進了一棟石制建築。我下面會進一步介紹這一點。

需要注意的一點並不是最高速度，而是最低速度。目前移動設備上很少有需要1Gbps的應用。但許多應用（如視頻直播）在6Mbps下比2Mbps下工作得更好。LTE的下限很低——好的時候非常非常好，但壞的時候就無法直視了。我的早期的5G測試表明，5G的下限已經比4G高了。如果這一點是正確的，那麼即使低速的5G速度依然比最壞情況下的LTE要好，即使考慮到覆蓋範圍也是如此。

上行和延遲比較令人失望。5G網絡的延遲應該低於10ms。但平均延遲爲25.7ms，並不比LTE的延遲25.1ms好。上行速率平均爲19Mbps，比V40手機上達到的4G平均上行速率42Mbps低得多。

威瑞森給出了一個我們很熟悉的解釋：5G上行還沒準備好。那些上行實際上是LTE。威瑞森需要一次軟件更新才行。他們說，延遲的問題也會在後期解決。

你必須要了解的是，許多方面LTE依然比5G NR更好，儘管以後這一點會改變。LTE在編碼的複雜度方面更先進（LTE使用的是QAM，即正交幅度調製），能夠同時使用的天線數量也更多（稱爲MIMO，即多入多出技術）。目前的LTE網絡支持4x4 MIMO和256 QAM，即四層數據，每個符號8比特。

目前，5G NR支持2x2 MIMO和64 QAM，即兩層數據和每符號6比特。但5G技術本身在手持設備上支持4x4 MIMO，基站上支持更多的MIMO，也支持更高效的編碼。我們只需要等待設備和網絡容量的進步。

這種進步在LTE上也出現過。2011年LTE網絡剛剛啓動時，它並不總是比AT&T和T-Mobile的3.5G HSPA網絡更好，而當AT&T和T-Mobile決定將HSPA定義爲4G時還造成了很大的混亂。但LTE比HSPA的增長空間更大。隨着理論的進步，HSPA+達到了理論的最高點336Mbps（儘管美國的運營商一直都沒有超過42Mbps），但高通現在已經支持2.4Gbps的LTE了。

這種進步將會出現在AT&T、T-Mobile和威瑞森的毫米波網絡上。這些網絡使用的都是同樣的愛立信軟件、同樣的版本。Sprint可能不一樣，他們用的是諾基亞的低頻多重MIMO基站，因此面臨的是完全不同的問題。

等待安裝5G的基站。

覆蓋率：非常有限

威瑞森說，他們在芝加哥覆蓋了Loop、West Loop和Loop北部，基本上一直到North Avenue。我走了三個小時，發現覆蓋率實際上非常有限，而且並沒有超出Chicago Avenue以北。但我也發現了一些基站，似乎它們並沒有啓用，或者說我覺得威瑞森正在準備安裝5G設備。比如在North Avenue沿街就有一排信號塔，從Sedgwick到湖邊每隔幾個街區就有一個，似乎一切都已準備好，而我的5G信號指示器在North和LaSalle 街角會閃爍。該信號還不可靠，因此我無法運行速度測試。我猜測那一組信號塔可能還沒準備好。

Haberman說：“有一些已經投入使用的基站，還有很多基站已經部署好，但還沒有投入使用。”

我發現的覆蓋區域包括Loop，West Loop的大部分，River North區域的覆蓋率增大，但再往北的Old Town就沒有覆蓋了。

下圖是5G的覆蓋區域：

下圖是我看到的活動的5G基站。最北端的圖標可能錯了一個街區。我可能漏了一些；顯然我漏掉了Chicago和LaSalle的那個，還漏掉了Clark和Lake的那個，我沒看到，也沒時間再回去檢查了。威瑞森肯定會在這個區域佈置更高的密度，可能每一兩個街區就佈置一個。注意在West Loop的基站非常密集，每個街區都有一個。我沿着West Loop步行時能收到穩定的5G覆蓋，但這個覆蓋率不會超過一個街區。

威瑞森5G基站位置

範圍：還不太理想

威瑞森表示，它的基站覆蓋範圍大概有800英尺。我發現有效覆蓋範圍大概只有300英尺，再遠速度就掉到了LTE以下，儘管5G指示器直到450英尺的位置都會閃爍。那個附加設備似乎無法判斷4G連接好於5G連接的情況，所以它會持續使用5G連接，即使它只有可憐的幾個Mbps。而手機應該在低世代網絡好於高世代網絡的時候選擇前者。

上圖顯示了沿着Michigan Avenue距離某個基站向南走每隔50英尺的速度測試結果。我覺得LTE那條線可能並不是我們熟知的LTE，而是LAA，即使用Wi-Fi信號的短距離LTE，通常會在200英尺後衰減。注意5G基站的曲線和LAA基站差不多。嗯……我也不知道350英尺上LTE手機發生了什麼。

這張圖顯示了兩個不同的5G基站的速度衰減，以及同一個基站不同角度上的衰減。灰色線爲沿着Michigan Avenue從一個基站向南走，測試時保證與基站之間沒有任何障礙。距離到350英尺左右時速度就變得很低了。

另外兩條線是怎麼回事？橙色的線在50~100英尺的標記之間有一條高架鐵路線。這條鐵路線似乎對信號的干擾非常大，所以速度很慢，但接下來的200英尺內速度很穩定。

黃色線測試的與灰色線是同一個基站，但是行走方向與後者呈直角，是沿着高大建築羣之間的一條狹窄小巷走的。似乎對速度的影響也非常大。

威瑞森和業內其他人都說，這類的信號衰減可以通過更好的信號構成（beam forming）和信號轉向（beam steering）來修正，而且你也能猜得到，這些功能將在未來的軟件更新中實現。

“信號轉向和構成還沒有準備好。”威瑞森的Haberman說，“再過幾個月，情況會大有改觀，基站的邊界將會發生變化。”

你肯定會說，“我住的鄉下和郊區，800英尺的距離對我一點用的沒有！”或者，“他們肯定不會在我的鎮上每個街區都放個基站！”你說的沒錯，他們肯定不會這麼做。這個網絡只適合大都市，運營商已經設置了密集的信號塔來處理繁重的LTE通信。

還有一個沒有解答的問題：毫米波是否能在任何環境下工作。威瑞森說沒問題，只要有了合適的信號轉向，它能達到3000英尺的範圍。但我希望能看到些實際效果。

牆壁的影響

5G速度比較，室內vs室外

在West Loop的Jefferson Street街上的星巴克裏，我進行了另一項毫米波干擾測試。站在基站下方能獲得600Mbps的下行速度。而進入星巴克後，透過玻璃，就只有218Mbps了。轉角進入大堂，坐在一個看不到基站的石質建築後面，速度就降到了41.5Mbps。低頻帶信號就沒有這種問題。

我敢說，如果你和基站之間隔着一扇窗戶，那就沒辦法收到足夠的毫米波信號。這一點非常糟糕。威瑞森說，隨着未來的軟件更新，更好的信號構成和信號轉向會帶來很大的性能提升。

基站是不是太醜了？

說起醜的問題，你要知道5G只不過是在現有的LTE的小型基站上加了兩塊板。下圖是沒有5G的LTE小型基站的樣子：

North Avenue上的威瑞森基站，尚未安裝5G，但很可能很快就裝了。

下圖是5G基站的近景。你可以看到其實沒什麼太大區別。如果你要爭辯說小型基站太醜，那兩年前的LTE時代你就輸了。如果你非要說現在覺得小型基站醜，那兩年來你都沒注意過他們，我也無話可說。

安裝了5G面板的威瑞森基站。

城市環境下的5G基站的樣子。位於West Loop。

下圖來自某位Photoshop水平和我不相上下的人，這張圖能解釋清楚它們是幹什麼用的：

威瑞森的5G成績單

5G給我們做出了許多承諾。例如，低延遲應該是新系統至關重要的功能，但它還沒有實現。威瑞森吹噓說在許多城市有800MHz頻段，但現在那個頻段還完全不能用。另一方面，直到幾個星期前，基站還只能處理100MHz頻段。

下面是一份簡單的“成績單”，列出了在威瑞森網絡上已有和沒有的功能：

我認爲今年夏季這個網絡應該會大幅度改進。如果不是瘋狂的5G競賽將網絡的出現帶入了早春時節，5G似乎更應該在仲夏時分才能啓動。現在，威瑞森、摩托羅拉和愛立信都需要努力學習，才能在最後的答辯中完成他們做出的承諾。

關鍵是長期

爲了理解爲什麼威瑞森（以及所有廠商）要投入5G，我們應該回顧一下過去幾年中4G速度的增長。我們分別從2011年和2013年就開始追蹤美國和加拿大的4G網絡速度。平均而言，加拿大網絡比美國網絡好，所以我想給出兩者的曲線。

5G在第一天就給出了平均215Mbps的下行速度。如果它和4G速度增長曲線一樣，那麼到了2021年我們應該能得到平均327~495Mbps的下行速度，到了2025年應該有1.2~1.5Gbps。當然我要提醒你，這只是平均速度，許多情況下速度只會更快。當然，速度取決於許多因素，最重要的就是政府是否會在未來幾年爲5G放出更多的頻段。