千萬別急著入手 5G 手機！
【CSDN 編者按】5G 時代轟轟烈烈地來了，5G 手機的概念也隨之越炒越熱，晶片方面則一路高更猛進走到了驍龍 855。關於哪家將搶下此局首發，更是華為、小米、聯想各路預測不斷。但此間繁榮盛景究竟是商家合力炒作下的虛勢，還是循序漸進的自然發展階段？使用者又是否將被概念綁架，為此繳上一份「智商稅」？
作者 | RON AMADEO
譯者 | 安翔
責編 | 郭芮
出品 | CSDN（ID：CSDNnews）
以下為譯文：
5G 已來，但這並不意味著你需要購買 5G 手機。
2019 年將是 5G 元年，至少通訊行業是這麼宣稱的。
不久我們將會看到三星、摩托羅拉、一加手機等裝置製造商推出它們的 5G 智慧手機，它們會把新的 5G 網路吹得天花亂墜，而實際上，5G 網路的部署仍然緩慢。我覺得 5G 多少有些炒作，但是具體的炒作成分有待商榷。比如，Verizon 聲稱 5G 將“大大改善整個社會”。
更快的移動網際網路即將到來，你關注過它嗎？
Qualcomm 最近釋出了 2019 年的晶片，作為全球最大的智慧手機晶片供應商，這讓我們對即將推出的 5G 硬體有了一個瞭解。業界正在盡力把 5G 宣傳為下一件大事，但 2019 年的 5G 硬體將成為明顯的第一代產品。5G 的早期使用者將不得不進行一定的權衡。假如你所在的地區還沒有 5G 網路覆蓋，那麼你最好再耐心地等待一兩年。
一、5G 採用未被使用的頻段
“5G”是對 2019 年推出的下一代蜂窩網路技術的簡稱。
“G”的命名方案始於 20 世紀 90 年代 GSM 的推出，GSM 被稱為“第二代移動網路技術”，也就是“2G ”。GSM 將最早的模擬網路升級為了數字網路，這些最早的模擬網路被追溯為“1G”。從那時起，我們大約每隔十年進行一次網路除錯方式升級，同時相應地把“G”前面的數字加一。網路的不斷升級為我們帶來了很多重要的功能，比如簡訊、彩信、IP 網路以及移動網際網路，當然網路速度也越來越快。
如今，現代智慧手機大多基於“4G” LTE，其頻譜範圍在 450MHz 至 5.9GHz 之間。向 5G 的過渡需要對現有 LTE 基礎設施進行改進，5G 會使用 24GHz 至 90GHz 間的一大塊頻譜。業界決定將新的 5G 頻譜稱為“mmWave”（毫米波），手機和基站都需要使用新的硬體，網路設計方案也需要重大改革。
mmWave 提供豐富的頻譜，但想要利用好並非易事。
行業總是把每一代新的網路宣傳得非常完美，我們對此已經習以為常，但是向 5G mmWave 的過渡並非一件穩贏不輸的事情。
由於 mmWave 的執行頻率明顯高於 LTE，這意味著它不需要做太多的權衡。與 LTE 相比，mmWave 具有更差的覆蓋範圍和滲透率。mmWave 訊號可以被建築物、樹木甚至是你的手擋住。mmWave 在雨天或者霧天也無法很好地工作，接近 60GHz 的頻譜訊號容易被氧氣吸收。mmWave 光譜甚至可以被空氣阻擋 。
有這麼多問題需要克服，想要構建一塊 mmWave 網路頻譜，你需要考慮兩個關鍵問題：mmWave 擁有更高的頻率，這意味著要求頻寬更大且延遲更小。mmWave 目前還沒有被大量使用，因為當前它的使用者體驗並不好。因此，如果你能夠解決相關的問題，那麼一大片空閒的頻譜任你使用。實際上，很多公司在提到 mmWave 時都會談到這一點。實施起來非常困難和複雜，但是這些障礙是非常值得去突破的。
LTE 於 2011 年首次亮相，過去七年來，4G 智慧手機硬體的體積越來越小，速度越來越快，效率越來越高。早期的 5G 硬體肯定會非常昂貴，當時隨著技術的成熟一定會越來越便宜。
二、5G 調變解調器：元件更多、功耗更高、電池更小
現在的智慧手機幾乎完全由單個晶片驅動，單個晶片又稱為“SoC”或者“片上系統” 。顧名思義，即把計算機所需的基本部件全部放在一個小的獨立晶片上，通常涵蓋多個 CPU 核、GPU、用於攝像功能的“ISP”、Wi-Fi，等等模組。RAM 通常並不包含在這個晶片中，但為了節省空間，RAM 大多會被堆疊在 SoC 之上。儲存模組是主要的非 SoC 元件，主機板上通常會有一些微小的電源管理、音訊、藍芽、NFC 等晶片。主機板負責將諸多模組連線起來並協同工作，然後儘可能騰出空間來放置手機電池。
智慧手機的內部空間非常寶貴，雖然你無法控制 SoC、相機、SIM 卡或者 USB 埠等核心元件的大小，但是你可以控制電池的尺寸。電池決定了智慧手機的尺寸。增加任何額外的元件都意味留給電池的空間更少。電池可以充分利用智慧手機中的剩餘空間。
在過去的幾年裡，智慧手機制造商一直試圖讓我們相信我們不需要耳機插孔，而且一直認為移除它們意味著手機更加簡潔且電池空間越大。Razer 執行長 Min-Liang Tan 甚至為這一論點提出了一個問題：他說在 Razer 手機中省掉耳機插孔意味著該公司可以將電池容量增加 500mAh。
為什麼這一點在這篇關於 5G 的文章中非常重要？簡而言之，5G mmWave 將需要比 4G 更多的硬體，這會增加硬體裝置的複雜性，並且讓電池尺寸面臨巨大挑戰。
哪怕是 Qualcomm 最新的 SoC，5G都需要單獨的晶片。
Qualcomm 的調變解調器在 4G 時代佔據巨大優勢。通過專有技術和智慧財產權的結合，Qualcomm 是唯一一家能夠將 SoC 和調變解調器整合到一個晶片中，並以低廉的價格在全球範圍內銷售的晶片製造商。
三星在自己的 Exynos SoC 系列中提供整合調變解調器，但在美國、中國、拉丁美洲和日本，三星的裝置仍然使用 Qualcomm 晶片。華為和聯發科處於類似情況：他們可以構建板載 LTE，但這些晶片並沒有在全球範圍內使用。蘋果公司生產 iPhone SoC，但它使用單獨的晶片用於調變解調器。蘋果在 iPhone XS 中放棄了 Qualcomm 的調變解調器，而是採用了英特爾的調變解調器，但此事引發了蘋果和 Qualcomm 之間一連串的訴訟。
Qualcomm 在很多領域擁有非常多且重要的行動網路專利，並充分利用其版權來維持調變解調器的主導地位。它對很多公司提起了專利訴訟，但是這並沒有阻止各大手機廠商採用其調變解調器，當然，蘋果公司除外。
這種單晶片的解決方案具有巨大的優勢，可以讓主機板變得更小、更簡單、更便宜，並且擁有更大的電池空間。將所有元件合併到單個晶片中還可以在手機執行時降低功耗，因為通常一個晶片的功耗低於兩個晶片。
多年來，Qualcomm 使用者一直享受著帶有板載 4G LTE 調變解調器的 SoC，該公司利用該設計優勢佔據市場統治地位。現今，作為高階 SoC 供應商，Qualcomm 基本上是一個壟斷企業，幾乎所有的Android 旗艦產品都使用其 SoC。
Qualcomm 最近展示了其 2019 年的旗艦 SoC，即驍龍 855。雖然公司花了幾個小時來測量驍龍 855 的 5G 相容性，但它實際上並沒有配備 5G mmWave 調變解調器。像往常一樣，855 將擁有 LTE，但 5G 手機將需要一個單獨的調變解調器——Qualcomm 將在 5G 失去其單晶片優勢，如上所述，這意味著功耗更高，電池更小。
在 4G 時代的早期，分離的調變解調器給硬體設計帶來巨大挑戰，同樣的情況在 5G 的早期也會遇到。最典型的例子是 HTC Thunderbolt，這是 Verizon 網路上的第一款 4G 裝置。它使用了 Qualcomm 的驍龍 MSM8655 SoC 與另外的 Qualcomm MDM9600 LTE 調變解調器。Thunderbolt 非常失敗，因為它包含了所有這些新的 4G 硬體，但電池容量只有 1400mAh。這臺裝置非常厚、發熱、執行緩慢，並且電池容量極低。Thunderbolt 每過一段時間就會被列為“有史以來最糟糕的手機”，一位 HTC 員工甚至為該手機的糟糕設計感到無比歉疚。
三、Qualcomm 的第一代5G晶片
我不會斷言第一個 5G 硬體會像 Thunderbolt 一樣糟糕，從那以後智慧手機設計已經發生了很多改變，但是對早期網路硬體的擔憂仍然存在。新的網路硬體是“全新的”，因為這是第一次小到足以放入智慧手機內部。公司不要等到智慧手機的尺寸達到要求再開始研發產品。2019 推出的裝置可能會因為 5G 硬體而變得臃腫， 這是迄今為止最大的 5G 硬體。
讓我們比較一下 4G 和 5G 所需的內部元件。
對於 Qualcomm 晶片而言，2019 年的 4G 手機將搭載驍龍 855。855 中有一個板載 LTE 調變解調器，因此你不需要額外的晶片來提供網路支援，而 LTE 天線通常是整合在主機板中的微型線路。5G 則完全不同：你需要驍龍 855，除此之外還得加上驍龍 X50 5G 調變解調器，以及一系列“QTM052” 5G 天線模組，它們是實際的晶片而非主機板走線。
Qualcomm 5G模組與硬幣的對比圖。
我還沒有看到 Qualcomm 為其 5G 晶片或者驍龍 855 釋出精確的晶片尺寸，但該公司習慣於在硬幣旁邊拍攝其晶片。下面是驍龍 855、5G 調變解調器以及 5G RF 模組，所有模組都放置在硬幣旁邊。這些硬幣照片為了表達晶片的尺寸非常小巧，而實際上，這些圖片有沒有使用 Photoshop 就不好說了。
事實證明，與所有其他極小的智慧手機元件相比，Qualcomm 的第一代 5G 晶片有些大。X50 5G 調變解調器和單個 RF 模組比驍龍 855 佔用的空間更多。請記住，855 是一個完整的 SoC，幾乎涵蓋了計算機執行所需的一切，還包括了內建的 4G 調變解調器，所以 5G 調變解調器和單個 RF 模組佔用的空間與手機除了儲存晶片之外的其它核心元件一樣多，這是非常不可思議的。目前，4G 採用簡潔的單晶片設計方案，而 5G 則需要很多額外的晶片。
四、硬體設計面臨巨大挑戰
本月初，Qualcomm 在夏威夷舉辦的 Snapdragon 峰會上，其總裁 Cristiano Amon 談到了構建 5G 智慧手機的複雜程度。他在演講中稱，5G智慧手機設計的複雜程度會以“指數級”增加。雖然 Amon 希望提升產品在工程上的應用性，但對我來說這聽起來像是一場扼殺電池容量的噩夢。複雜性帶來糟糕的體驗和高昂的價格。
除了 5G 硬體本來就比 4G 硬體大之外，你還得把它封裝為一個手機才能使其執行。mmWave 的穿透性非常差，你可以用手輕鬆阻擋訊號，這是一個很嚴重的問題。為了緩解這個問題，Qualcomm 的解決方案是在 5G 手機中設計多個天線。
5G 模組會佔用更多的手機空間。
5G 手機的設計方案更加複雜。
Qualcomm 展示的 4 個天線的 5G 方案。
摩托羅拉的4個天線的5G方案。
你的 5G 手機不僅需要一個驍龍 855、一個 X50 調變解調器和一個 QTM052 天線模組，它實際上還需要多個 QTM052 晶片。Qualcomm 在 QTM052 文件中說你需要“四個不同位置的 mmWave 模組”才能解決 mmWave 的侷限，儘管更高階的設計可以把模組數量減少到三個，但這依然很多。Qualcomm 目前提供的5G示意圖均顯示手機需要四個5G天線模組，手機的四條邊一邊一個。Qualcomm 的 5G“參考”原型則顯示三個 5G 天線，分別位於手機的頂部、左側和右側。摩托羅拉的 5G 方案是目前最接近消費級的 5G 方案，它有四個天線，分別手機的頂部、底部和兩側。
無論手機廠商採用哪種設計方案，似乎都無法避免多天線設計，這樣才能讓手機的 5G 訊號不被阻擋。舉個例子，想象一下，假如你單手握住電話，那麼你的手可能會阻擋左右兩側的天線，因此手機可以切換到頂部和底部的天線來收發訊號。如果你雙手分別握住手機的頂部和底部，使用橫屏模式，那麼你的手會阻擋頂部和底部的天線，此時手機將使用左右兩側的天線。5G 模組能夠自動切換到任何可以獲得訊號的天線。
更多的天線意味著更復雜的內部構件，並且會佔用更多的空間。從晶片照片中可以發現，Qualcomm 的 5G 封裝相比 4G 佔用更多的空間。雖然無法識別厚度，但從圖片的畫素可以看出，5G 使用的面積比單個 4G SoC 的配置多 3.3 倍。5G 硬體佔用了太多的空間，手機有可能都無法放下耳機插孔了。
5G 手機的側面天線將不允許手機側面採用金屬外殼。
然而，設計變得更加複雜，也僅僅是將所有東西放在同一平面上而已。多個 5G 天線可以實現一種稱為“三維波束成形”的技術。射頻訊號不再像 WiFi 一樣從一個點發出，而是可以根據基站的位置向其發射集中訊號。同樣，基站將跟蹤你的位置並直接向你發射訊號。Qualcomm 表示，三維波束成形是 5G 器件的一個關鍵特性，因為更加集中的訊號將有助於克服 mmWave 的覆蓋率侷限和穿透性問題。到目前為止，Qualcomm 的所有文獻和所有硬體都將這些天線放置在與手機側面主機板垂直的平面上。
如果消費級的 5G 產品確實需要在側面大面積暴露天線，迄今為止所有的預測都是準確的，那麼這會引起一些有趣的設計考慮。
如今，無線充電已經讓手機從金屬單體轉換到了玻璃背面，這允許射頻訊號從裝置的背面出入。由於玻璃根本不耐用，這些手機通常使用金屬框支撐，通常暴露在側面。雖然金屬側智慧手機設計似乎不適用於側裝式 5G 天線，但如果天線需要在那裡，你將無法在手機兩側採用金屬外殼。當然，我們也不能有玻璃邊，那麼用塑料嗎？5G 時代可能會迎來塑料手機。我沒有看到這些側面天線有其他的工作方式。
此外， 消費者將不得不為這些額外的 5G 元件花更多的錢。OnePlus 執行長 Pete Lau 最近稱 5G 手機將會比現在的手機貴 200 到 300 美元。 5G 手機的待機時間可能會比 4G 手機更短，並且尺寸更大，但是卻比 4G 手機貴，這讓人無法理解。
五、5G 網路部署舉步維艱
很顯然，在不久的將來，5G 的出現會促發智慧手機硬體進行一輪新的權衡。
遷移到 5G 意味著對當前 4G 手機的硬體進行一定程度的顛覆，那麼對於使用者來說，回報是什麼呢？目前最常見的答案是“可能更快的網路速度”，當然，這取決於一系列條件，主要與使用者的位置有關。首先，你需要生活在一個擁有 5G 訊號覆蓋的城市，然後你所處的位置能夠真正接收到 5G 訊號，然後你還要搞清楚 5G 帶來的速度提升對你是否是剛需。
由於 5G 覆蓋率的侷限性，早期階段 5G 將僅在城市區域部署，其它區域會繼續使用 LTE。
5G 硬體更快的速度意味著 5G 手機的網速更快，然而，到目前為止，5G 網路的部署非常緩慢。由於與 4G 相比，5G 的執行頻率更高，並且滲透率更差，因此不僅僅是對現有基站進行升級即可。業界對 5G 覆蓋率和滲透問題的解決方案主要是“建造更多的基站”，這會牽扯到很多的土地權利和安置談判。
目前，5G 的覆蓋範圍有限，甚至有時都很難讓人相信。
Qualcomm 執行長概述了美國的“5G”網路架構，該架構僅在“密集城區”使用 mmWave，其他地方都只使用 LTE。當你考慮範圍問題時，在城區 mmWave 更有意義。在城市以外，為 5G 建造更多的基站可能不太值得，因此繼續沿用 LTE。即使城區部署了 5G，由於滲透問題，5G mmWave 對室內的覆蓋也將成為一個問題。通常情況下，你需要在建築物內的基站，否則你只能使用 LTE。業內沒有人敢說 LTE 會消失，事實上，目前的計劃包括基於 5G 的 LTE 改進方案。
5G 在美國的部署計劃：
AT&T：我們計劃在 12 個城市部署 5G，爭取在 2019 年初將城市數量擴大到 19 個。
Sprint： 在 2019 年上半年，我們將在 9 大市場啟用 5G。
T-Mobile：T-Mobile 正在 10 大城市中的 6 個部署 5G，會逐漸將數量提升到 100 個。
Verizon：Verizon 將在 2019 年正式部署 5G，並會不斷加快部署速度。
5G 的速度究竟有多快目前還無法確認，就 2019 調變解調器而言，通常認為其速度能夠提升 10 倍，特別是隨著 LTE 不斷改進。據 Qualcomm 稱，驍龍 855 的板載 4G LTE 調變解調器（沒有 5G 權衡的單晶片解決方案）最高的下行速度理論上可以達到 2Gbps。X50 5G 調變解調器加上 RF 模組可以把速度提升一倍以上，理論下載速度可以達到 5Gbps。
這些理論速度在現實生活中可能永遠無法達到，但是，你只需要大約 0.006Gbps 的網速即可完美地傳輸高質量的 1080p、60fps 視訊。即使像 4K 流媒體這樣的高階貨也只需要大約 0.025Gbps 的網速，因此目前的 4G 速度對任何人來說都足夠了。我相信有一天，當我們將虛擬現實資料傳輸到我們的臉部計算機上的平視顯示器時，5G 更快網速將會非常有用。但對於我的下一部智慧手機，我認為有 LTE 就夠了。
六、暢想 2020
對於 2019 年的 5G mmWave，其手機將會更厚、更容易發熱、更復雜、功耗更高並且更貴。由於目前還沒有正式商用的 5G 裝置，所有這些弊端都無從考究，但不可否認的是，第一代 5G 硬體產品肯定不如更成熟的 4G 產品。由於 5G 網路仍處於起步階段，而且對於 5G 相容手機而言，其價格會貴 200 美元至 300 美元，這對消費者而言似乎並不值得。
目前 5G 的發展只是冰山一角，其產品還不值得我們購買。
目前的 5G 技術處於早期階段，尚未完全成型，還有很多工作要做，因為它奠定了未來改進的基礎。至少對於主要城市而言，5G 將在未來發揮重要作用，並且需要幫助行動網路更好地應對未來永無止境的頻寬需求。但這並不意味著你現在就有必要在 5G 上花錢。
在一兩年內，mmWave 硬體應該會更成熟，且整合度更高。值得關注的一個重要標誌是高通的 2020 SoC 是否具有整合的 5G 調變解調器，這將使 5G 具備目前 4G 擁有的單晶片優勢。然而，5G 的不成熟並不能阻止大肆宣傳的廣告。很快你就會開始在各種網站上看到第一款 5G 手機的推出，並且各大運營商都將宣傳 5G 是前所未有的高階科技——不要相信這些炒作。在不久的將來，如果你需要購買手機，還是買 4G 手機為妙。
原文：https://arstechnica.com/gadgets/2018/12/dont-buy-a-5g-smartphone-at-least-not-for-a-while/
作者：RON AMADEO，Ars Technica 網站資深編輯，在 IT 行業從業8年，Android 作業系統及谷歌產品方面的專家，熱衷於研究各種新技術。
本文為 CSDN 翻譯，如需轉載，請註明來源出處。
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