什麼是5G?
在我們討論5G的使用之前,我們需要討論5G的實際含義。下一個蜂窩通信協議是「第五代」的縮寫5G。具體來說,5G不是任何給定的頻率或頻段。5G可以在兩個主要頻段上運行-毫米波和6GHz以下。設備上將在這些頻段內使用的確切頻率因運營商而異,並且因國家/地區而異。
6GHz以下頻段已不是新領域。使用的頻率與運營商已經用於4G / LTE服務的頻率相同。Sub-6Ghz可以進一步分為1GHz以下的低頻帶和2.5GHz-3.5GHz的中頻帶。低頻段提供了更大的塔距範圍,但速度較低;中頻帶可提供更快的速度,但範圍更小。值得注意的是,「較低的範圍」並不一定是個詛咒-從塔樓開始的範圍越大,您在相同的有限通話時間內共享的用戶越多,速度越低,可預見的延遲就越小。
儘管我們確實希望5G在6GHz以下頻段明顯優於4G,但毫米波(在美國大約為24GHz-39GHz)是您過去所見過的大多數令人喘不過氣的5G覆蓋範圍。
毫米波可用的絕對帶寬(或簡稱為「 mmWave」)非常瘋狂。該規範允許800MHz的單個通道寬度,在該寬度下,我們可以預期400Mbps的邊沿數據速率(從可靠連接中看到的速率的下限)。
但是吞吐量通常不是遊戲的殺手,而是延遲。
深入了解6GHz以下5G
在這一點上,您可能想知道為什麼有人在不提供和無法提供與mmWave相似的帶寬,吞吐量和延遲的情況下,根本會打擾6 GHz以下的頻段。儘管mmWave肯定可以勝過低頻帶或中頻帶連接,但它有一些非常嚴重的缺點。簡而言之,給定頻段的頻率越高,穿透障礙的能力越弱。
在低於1GHz的頻率下,低於6GHz的低頻帶信號幾乎不受大多數障礙的影響-您通常需要在設備和塔之間的某個山坡上的東西來對連接質量產生重大影響。但是您的帶寬也很少,從而極大地限制了最高速度。如今,您可能會看到5G低頻段連接的速率為100Mbps甚至200Mbps,但是一旦5G普及率上升,這些數字幾乎肯定會急劇下降。
2.5GHz至3.5GHz的中頻帶對於城市地區是一個很好的折中方案。它不會像低頻帶那樣穿透牆壁和類似的障礙物,但這就像詛咒一樣幸運。較低的穿透率使設備密集的幾平方英裡內的許多塔更易於操作而不會干擾彼此之間。中頻帶5G的頻率略高於現代4G,後者的較高頻帶通常運行在2.4GHz Wi-Fi之下或之上。
中頻帶通道比低頻帶通道寬,速度也相對較高,從低端的125Mbps到更理想的情況下的500Mbps或更高。
真實看毫米波
這使我們回到毫米波—香格裡拉擁有800MHz的信道寬度,不到毫秒的延遲以及對所有人免費的小狗。至少,這就是5G營銷的大部分內容。
問題是,毫米波頻率在穿透障礙物時絕對可怕。我們與高通工程師進行了詳盡的交談,他們確認了我們對30GHz-40GHz RF的了解-它不會直接穿透建築物。話雖如此,mmWave比您僅根據一個事實可能會想到的有用得多。
儘管mmWave頻率不會直接穿透外牆,但它們會很好地從堅硬的表面反彈,因此產生的射頻多徑傳播絕對可用。在2019年9月,《 PC Magazine》的一名記者展示 了從5G面板在電梯井的錯誤一側獲得的速度超過400Mbps,在內牆的另一側獲得的速度超過1Gbps。
讓我們談談延遲和設備密度
到目前為止,我們已經非常認真地討論了RF特性和吞吐量。但是,在遊戲方面,我們真正關心的指標是延遲-我們希望升級到5G也會在延遲方面顯著幫助。
目前,具有良好的中頻帶蜂窩連接的城市4G用戶可以期望大約40ms至50ms的延遲,而農村5G用戶可能會看到兩倍的延遲。其中大約一半是「空中延遲」,即從設備到塔架本身獲取數據包所花費的時間。剩下的就是網絡延遲,這是由運營商骨幹網中的一臺路由器到下一臺路由器的各種(有線或光學)躍點到Internet所引起的。
了解為什麼4G連接中的空中延遲如此之高非常重要。答案與光速無關,與通信和控制無關。像Wi-Fi一樣,蜂窩連接必須在各個設備之間分配通話時間。如果兩個設備相互「交談」,則產生的數據包衝突意味著需要重新傳輸數據。
與Wi-Fi不同,蜂窩協議受到嚴格和集中控制,以更好地確保所有人的通話時間公平。協議中有很多時間,期望電話和塔式設備都有些遲鈍,這需要時間來編碼,解碼和確認發送的每個數據包。此時間可以大大縮短,以解決電話和塔式設備處理方面的改進。
到目前為止,無線運營商已在NSA模式(「非獨立」)中實現了5G,這意味著通信和控制仍在4G網絡上進行,只有數據本身在5G上運行。用戶的電話同時連接多個頻率上的多個無線電,並且時間受較早的4G標準限制。
在遊戲方面,吞吐量(連接的「速度」以Mbps為單位)通常並不十分重要。更高的吞吐量可能意味著更新和加載新資源的手機遊戲經常打開得更快,或者可能意味著從一個世界區域到另一個世界區域的漫長過渡中的遊戲更快的「區域時間」。但這不太可能對大多數實際遊戲產生太大影響。
延遲(以毫秒為單位,通常表示為「 ping」)是遊戲的殺手。較低的等待時間意味著FPS或Battle Royale中角色和彈丸的放置更加準確,在諸如Street Fighter, Tekken和Samurai Shodown系列之類的格鬥遊戲中,這一點尤為重要。額外的10到20毫秒可能意味著您的世界會受到來襲攻擊的影響,而不是執行成功的招架。
即使是不需要最低延遲的遊戲,仍然可以從更一致的延遲中受益。我們採訪了廣受好評的多人獨立FPS Sub Rosa的作者 遊戲開發者 Alex Austin。奧斯汀告訴我們,由於他的遊戲是基於物理學的遊戲,所以它們並不是超級抽搐的遊戲,通常100ms以下的時間都沒問題。奧斯丁告訴我們,只要保持一致,播放器通常會很好地適應100ms以下的延遲。
當您在無線網絡(無論是Wi-Fi還是蜂窩網絡)中看到高度不一致的延遲時,最常見的原因之一就是太多的設備競爭有限的通話時間。早期的5G採納者(只要它們在鐵塔的良好服務範圍內)將在這裡享有巨大優勢。但更重要的是,成熟的5G生態系統還應提供更一致的性能,因為在mmWave和6GHz以下頻段劃分用戶會降低兩個頻段的競爭。
結論
對成熟的5G生態系統的最終特徵做出準確的預測還為時過早。儘管我們看到運營商正在加大5G部署,但在大多數地區,5G設備仍然過於分散,無法提供最佳覆蓋範圍。我們還沒有看到協議的全部功能,因為我們的覆蓋範圍是處於非獨立模式下-依靠同時連接到4G網絡來控制5G數據流。
在這一點上似乎可以肯定的是,一個成熟的5G生態系統將提供使用更多總頻譜的比更多設備更高質量的連接,從而連接更多設備,這是我們在4G中所見不到的。我們不會一直都在mmWave上進行連接,但是那些這樣做的人(首先主要是室外用戶)將承受6 GHz以下網絡的巨大壓力,從而顯著提高室內用戶的通話時間可用性,吞吐量和延遲。