لا تشتري الهواتف الذكية 5G - على الأقل في المستقبل القريب

تحليل للطرق العديدة التي من خلالها الجيل الأول من المعدات مع دعم 5G (مؤقتا؟) سوف تدمر التطورات الحالية في تصميم الهواتف

5G هو بالفعل هنا
5G موجود بالفعل هنا ، لكن هذا لا يعني أنه يجب عليك شرائه

2019 سيكون عام 5G - على الأقل ، تواصل صناعة الخلوية لإصدار مثل هذه التصريحات. سنرى إطلاق مبيعات العديد من الهواتف الذكية 5G من مصنعي المعدات الأصلية مثل Samsung و Motorola و OnePlus ، وسيبذل المشغلون جهدهم لإخباركم ببرودة شبكات 5G الجديدة ، على الرغم من مجموعة من العلامات النجمية بعد نص الإعلان. أردت أن أتوصل إلى نوع من النكتة التي توضح المستوى السخيف للضجيج حول 5G ، ولكن من الصعب للغاية تجاوز عروض الأسعار الحقيقية من مديري المؤسسات - على سبيل المثال ، تزعم Verizon أن 5G "ستحسن مجتمعنا العالمي بشكل كبير". أسرع الإنترنت عبر الهاتف النقال في الطريق ، ولكن هل حان الوقت حقا للقلق بشأن هذا؟

أصدرت شركة كوالكوم مؤخرًا إعلانًا كبيرًا عن رقائقها لعام 2019 ، وبما أنها أكبر مورد لشرائح الهواتف الذكية في العالم ، يمكننا الحصول على فكرة جيدة عن شكل الأجهزة المستقبلية لـ 5G. تكافح الصناعة لتصوير 5G على أنها "الضربة القادمة" ، ولكن الجيل الخامس من العام المقبل سيكون بالتأكيد الجيل الأول من الأعطال. سيتعين على مستخدمي الجيل الأول 5G قبول مجموعة كاملة من الحلول الوسط. ونظرًا لحقيقة أنه في المكان الذي تعيش فيه ، قد لا يكون هناك من حيث المبدأ تغطية 5G ، فقد يكون من الأفضل الانتظار لمدة عام أو عامين.

إشارة 5G mmWave: باستخدام طيف لا يحتاجه أحد

5G هي إشارة قصيرة إلى الجيل التالي من تكنولوجيا الشبكات الخلوية ، بدءًا من عام 2019. بدأ نظام الترقيم الكامل الذي يشتمل على الحرف G في التسعينيات مع إطلاق تقنية GSM ، والتي كانت تُسمى "الجيل الثاني" [2 جيل] ، أو تقنية شبكة الجيل الثاني المحمولة. قام GSM بتحديث أول شبكات من التناظرية إلى الرقمية ، وبالتالي فإن الشبكات التناظرية القديمة تسمى بأثر رجعي 1G. منذ ذلك الحين ، نحصل على جميع Gs الجديدة بعد كل تحديث الشبكة حوالي مرة واحدة كل 10 سنوات. هذه المراحل من التطوير أعطتنا أشياء مهمة مثل الرسائل القصيرة ورسائل الوسائط المتعددة والشبكات القائمة على بروتوكول الإنترنت والإنترنت عبر الهاتف المحمول ، وبالطبع سرعة أكبر.

اليوم ، تعمل الهواتف الذكية الحديثة على شبكة 4G LTE بترددات تتراوح بين 450 ميغاهيرتز إلى 5.9 جيجاهيرتز. سيشمل الانتقال إلى الجيل الخامس 5G تحسينات على البنية التحتية الحالية لـ LTE ، لكن الخصائص المحددة لـ 5 G هي إضافة قطعة جديدة من الطيف في النطاق من 24 GHz إلى 90 GHz. وافقت الصناعة على تسمية هذا النطاق mmWave (من "موجات المليمتر") ، وستتطلب تركيب حديد جديد في الهاتف ، ومعدات جديدة على البرج وتغييرات كبيرة في تشغيل شبكة الهاتف والهاتف.


تقدم mmWave مجموعة واسعة من الطيف ، ولكن من الصعب استخدامها

لقد اعتدنا على حقيقة أن تحديثات شبكة G هذه مصحوبة بعروض تقديمية مقنعة حول كيفية تحسين كل شيء بعد التنفيذ ، ولكن لا يمكن اعتبار الانتقال إلى 5G mmWave حجة مقنعة. نظرًا لأن تكرار تشغيل مجموعة mmWave أعلى بكثير من LTE ، فإنه يحتوي على أوجه قصور كافية. تحتوي المجموعة على مسافة استقبال أقصر ، وتتغلغل بشكل أسوأ من خلال العقبات ، مقارنةً بال LTE. يتم حظر إشارة mmWave بواسطة المباني والأشجار وحتى باليد. mmWave لا يعمل بشكل جيد في المطر أو الضباب ، وعند 60 جيجاهرتز ، يتم امتصاص الإشارة بواسطة الأكسجين. نعم ، نعم - يتم حظر جزء من طيف mmWave بالهواء.

بالنظر إلى عدد العقبات التي يجب التغلب عليها ، تبدو mmWave وكأنها جزء من الطيف الرهيب لبناء شبكة متنقلة على أساسها حتى تفكر في نقطتين أساسيتين: زيادة في التردد تعني أن mmWave لديه نطاق ترددي عالٍ وزمن انتقال منخفض إذا كان كل شيء يعمل ، ضروري ، والأهم من ذلك ، هذا الطيف مجاني. لا يتم استخدام mmWave لأي شيء تقريبًا ، لأن العمل به هو صداع واحد. لذلك ، إذا تمكنت من حل جميع مشكلات التنفيذ ، فسيكون لديك مساحة عمل ضخمة فجأة. وهذا هو أول ما تتحدث عنه الشركات عندما تبدأ الحديث عن mmWave. يقولون إن هذا المشروع برمته سيكون بالغ الصعوبة وصعباً للغاية ، ولكنه يستحق كل هذا العناء.

ظهرت LTE في عام 2011 ، وفي السنوات الأخيرة ، تم إحراز تقدم كبير في الحد من أداء الهواتف الذكية مع 4G وتسريعها وتحسينها. مع 5G ، سنخسر جزءًا كبيرًا من هذا النضج التقني عن طريق حشد مجموعة من معدات 5G الجديدة باهظة الثمن في الأجهزة.

أجهزة مودم 5G منفصلة - المزيد من المكونات ، استهلاك أكبر ، بطارية أقل

اليوم ، تعمل جميع الهواتف الذكية تقريبًا على أساس شريحة واحدة ، والتي تسمى بشكل مناسب "النظام على رقاقة" أو شركة نفط الجنوب. يخبرنا الاسم أن هذه هي المكونات الرئيسية التي يمكنك من خلالها إنشاء جهاز كمبيوتر على شريحة صغيرة واحدة. عادة ما يكون هناك مجموعة من وحدة المعالجة المركزية ، GPU ، مزود خدمة الإنترنت للكاميرا ، واي فاي وأكثر من ذلك بكثير. الذاكرة غير موجودة تقنيًا على هذه الشريحة ، ولكن لتوفير مساحة يتم وضعها أعلى شركة نفط الجنوب. المكون الرئيسي ، غير الموجود في شركة نفط الجنوب ، هو التخزين ، وبالإضافة إلى ذلك ، فإن الرقاقات الصغيرة التي تتحكم في الطاقة ، والصوت ، وتقنية Bluetooth ، و NFC ، وكل شيء آخر منتشر على اللوحة الأم. وبعد ذلك أصبحت مهمة اللوحة الأم هي توصيل كل شيء بكل شيء بسرعة وبسرعة ، لأن أكبر قدر ممكن من الهاتف يحتاج إلى ملء البطارية.

خلاصة القول هي أن المساحة داخل الهاتف الذكي هي قيمة للغاية ، وعلى الرغم من أننا لا نستطيع أن نفعل أي شيء مع حجم المكونات مثل SoC أو الكاميرا أو بطاقة SIM أو منفذ USB ، يمكننا تغيير حجم البطارية حسب الرغبة. وهذا يعني أن "حجم الهاتف الذكي" يعني "حجم البطارية". إذا زاد حجم شيء ما ، تنخفض البطارية. أي شيء يتطلب مكونات إضافية يقلل من عمر البطارية. تستقبل البطارية المساحة المتبقية للهاتف الذكي (هذه حجة ضد مقبس سماعة الرأس).

في السنوات الأخيرة ، حاول مصنعو الهواتف الذكية إقناعنا بأننا لسنا بحاجة إلى مقبس سماعة رأس وأن إزالتها ستقلل من تعقيد النظام وتوفر مساحة للبطارية. حتى أن مدير Razer Ming-Liang Tan قد حدد هذا : قال إنه بالتخلص من مقبس سماعة الرأس على Razer Phone ، يمكن للشركة زيادة سعة البطارية بنسبة 50 مللي أمبير.

ولماذا هذا مهم في مقال حول 5G؟ باختصار ، سوف يتطلب 5G mmWave المزيد من الحديد أكثر من 4G ، مما يثير كل هذه المشاكل مع حجم البطارية وتعقيد الجهاز.


تحتاج شركة 5G إلى شريحة منفصلة ، حتى مع شركة كوالكوم الجديدة

أكبر ميزة في كوالكوم في عصر 4G كانت أجهزة المودم الخاصة بهم. أتاح الجمع بين تقنيات الملكية وحقوق الملكية الفكرية للشركة أن تصبح الشركة المصنعة للرقاقة الوحيدة القادرة على الجمع بين شركة نفط الجنوب والمودم على شريحة واحدة وبيعها في جميع أنحاء العالم مقابل القليل من المال.

كوالكوم هي الشركة الوحيدة التي لديها حل مودم SoC + بأسعار معقولة مع شبكة توزيع كبيرة في جميع أنحاء العالم.

تقدم Samsung أجهزة المودم المدمجة في خط Exynos ، ولكن لا تزال أجهزة Samsung تستخدم شرائح Qualcomm في الولايات المتحدة والصين وأمريكا اللاتينية واليابان. تتمتع كل من Huawei و MediaTek بوضع مماثل: يمكنهم تصنيع LTE على شريحة ، لكن لا توزع هذه الرقائق في جميع أنحاء العالم. تصنع Apple SoC for iPhone ، ولكنها تستخدم شريحة منفصلة للمودم. تركت Apple أجهزة المودم الخاصة بـ iPhone XS من Qualcomm لصالح أجهزة المودم Intel ، لكن ذلك أدى إلى ظهور مجموعة كاملة من الدعاوى القضائية بين Apple و Qualcomm.

تحمل كوالكوم براءات الاختراع الخلوية الأساسية في بعض البلدان ، وتستخدم بقوة الملكية الفكرية للحفاظ على مكانتها المهيمنة. واجهت الشركة بالفعل العديد من الدعاوى القضائية من قبل العديد من الشركات في العديد من البلدان في جميع أنحاء العالم فيما يتعلق بالترخيص غير العادل للبراءات ، ولكن هذا لم يؤثر على واقع السوق الذي يستخدم فيه الجميع باستثناء Apple أجهزة المودم من كوالكوم.

يعد الحل أحادي الشريحة ميزة كبيرة في جعل اللوحة الأم أصغر وأرخص وأسهل ، مما يترك مساحة أكبر للبطارية. إذا وضعت كل شيء معًا على شريحة واحدة ، فسيوفر ذلك الطاقة أثناء التشغيل ، حيث عادة ما تستهلك شريحة واحدة طاقة أقل من اثنين. لسنوات ، استمتع مستخدمي كوالكوم باستخدام SoC مع أجهزة المودم 4G LTE ، واستخدمت الشركة هذه الميزة للسيطرة على السوق. اليوم ، تحتفظ عملياً باحتكار بين الشركات المصنعة الراقية في شركة نفط الجنوب ، حيث تستخدم جميع شركات أندرويد الرئيسية تقريباً شركة Qualcomm's SoC.

عرضت شركة كوالكوم مؤخرًا شركة نفط الجنوب الرائدة لعام 2019 ، Snapdragon 855. وبينما تنفق الشركة الكثير من الجهد لتعزيز الضجيج المحيط بقدرات 5G Snapdragon 855 ، فلن يكون لديها مودم 5G mmWave على متن الطائرة. سيكون له دعم LTE مضمن ، كالمعتاد ، ولكن الهواتف ستحتاج إلى مودم 5 جيجا منفصل - ستفقد Qualcomm ميزة الشريحة الواحدة عند ظهور 5G. كما شرحت أعلاه ، فإن هذا يعني انخفاض في البطارية وزيادة في استهلاك الطاقة.

لقد جربنا بالفعل هذه القصة بأكملها من خلال "معدات شبكات الجيل الأول". عند بدء الانتقال إلى 4G ، كانت الدفعة الأولى من المعدات تأتي أيضًا مع أجهزة مودم منفصلة - سنرى هذا الحل الوسط في حالة 5G. المثال الأكثر شهرة هو HTC Thunderbolt ، أول جهاز 4G يدعم Verizon. لقد استخدم Qualcomm Snapdragon MSM8655 SoC (قبل ترقيم طراز مبسط) مع مودم Qualcomm MDM9600 LTE منفصل. وكانت ثندربولت كارثة ، لأن كل معداتها الجديدة من الجيل الرابع جاءت محمولة ببطارية تبلغ 1400 مللي أمبير فقط. كان الهاتف بطيئًا وساخنًا وعربات التي تجرها الدواب وبطارية تهدر بسرعة. Thunderbolt دائمًا على قائمة أسوأ الهواتف على الإطلاق ، وقد اعتذر أحد موظفي HTC عن إنشائه. يمكن أن تتحول معدات الشبكة الجديدة إلى كارثة إذا تم استخدامها بشكل غير صحيح.

رقائق كوالكوم العملاقة الجيل الأول 5G

لا أستطيع أن أضمن أن الجيل الأول من معدات 5G سيصبح سيئًا مثل Thunderbolt - لقد تغير الكثير في تصميم الهواتف الذكية منذ ذلك الحين - ولكن لا يزال هناك قلق بشأن الإصدارات القديمة من معدات الشبكات. معدات الشبكة الجديدة جديدة لأنه يتم تخفيضها لأول مرة بما يكفي لتناسب الهاتف الذكي. لا تنتظر الشركات حتى يكون من السهل عليها تلبية متطلبات الحجم من أجل إطلاق منتج ؛ يبدأون في تطوير هاتف جديد والثاني عندما لا تكاد معدات الشبكة مناسبة. من المحتمل أن تكون الأجهزة 2019 مملوءة بالحديد من أجل 5G - أكبر من الحديد الحالي لـ 5G.

دعونا نقارن المكونات الداخلية اللازمة لجعل شبكات 4G و 5G تعمل. فيما يتعلق بالشرائح الرئيسية من Qualcomm في عام 2019 ، سيتم تثبيت Snapdragon 855 على هاتف 4G - هذا كل شيء. تم تصميم مودم LTE بداخله ، لذلك ليست هناك حاجة لشريحة منفصلة ، والهوائيات لـ LTE هي أسلاك صغيرة ، مدمجة عادةً في اللوحة الأم. إن 5G مسألة مختلفة تمامًا: ستحتاج إلى Snapdragon 855 ، ومودم Snapdragon X50 5G ، ومجموعة من وحدات الهوائي QTM052 - وهي في الحقيقة رقائق ، وليست مجرد أسلاك أو مسارات اللوحة الأم.


رقائق كوالكوم بجانب سنتا للحجم

لم أر منشورات من Qualcomm بأحجام 5G أو Snapdragon 855 ، لكن من المعتاد أن يقوموا بتحميل صورهم بجانب سنتات. يجب أن يقولوا "انظروا إلى حجم صغر حجم رقائقنا" ، لكن بالإضافة إلى ذلك ، فإنهم يوفرون مقياسًا ممتازًا - يمكننا تحميل الصور إلى Photoshop والحصول على صور من الشرائح على نطاق واسع.

اتضح أن الجيل الأول من رقائق 5G سيكون ضخمًا - على الأقل بالمقارنة مع المكونات الصغيرة للغاية الأخرى. يشغل المودم X50 ووحدة RF الوحيدة مساحة أكبر من Snapdragon 855. ضع في اعتبارك أن الرقم 855 هو SoC تمامًا ، أي أن كل ما تحتاجه حتى يعمل الكمبيوتر ، بالإضافة إلى مودم 4G المدمج ، لذلك فمن غير المعقول وجود مودم 5G ووحدة واحدة تشغل RFs مساحة تقريبًا مثل جميع المكونات الرئيسية الأخرى ، باستثناء التخزين. حتى الآن ، لدى 4G تصميم أنيق على الرقاقة ، وسيتعين على 5G التعامل مع الرقائق الضخمة.

أضعافا مضاعفة الأجهزة والكثير من الصعوبات في التنمية

في قمة كوالكوم أنف دراجون في هاواي في ديسمبر ، تحدث رئيس الشركة كريستيانو آمون قليلاً عن مدى صعوبة إنشاء هاتف ذكي لـ 5G. في إحدى شرائح العرض التقديمي ، تم ذكر أن 5G "بشكل كبير" يعقد تطوير الهواتف الذكية. وعلى الرغم من أن آمون كان يأمل أن يكون هذا بمثابة مجاملة رائعة لمهندسي الشركة ، إلا أنه في رأيي يبدو وكأنه رعب ، فقتل البطارية. التعقيد سيء. التعقيد غالي الثمن.

النقطة المهمة ليست فقط أن الحديد لـ 5 G أكبر من الحديد لـ 4G - ستحتاج إلى ملء الهاتف بالحديد لـ 5G لجعله يعمل. تخترق mmWave العقبات بشكل سيئ للغاية بحيث يمكن بسهولة حظر الإشارة باليد - وبالنسبة للجهاز الذي تستخدمه باستمرار ، فهذه مشكلة. لتجنب حدوث موقف حيث " تمسك به بشكل خاطئ " ، قررت شركة Qualcomm أن تملأ الهاتف بهوائيات 5G متعددة.









لذلك لن يحتاج هاتفك إلى Snapdragon 855 ومودم X50 ووحدة هوائي QTM052 فحسب ، بل سيحتاج إلى عدة شرائح QTM052. تشير مواصفات الشركة إلى أنه للتحايل على قيود mmWave ، يلزم وجود أربع وحدات في أماكن مختلفة ، على الرغم من أن الإصدارات الأكثر تطوراً من الدائرة يمكنها القيام بثلاثة. جميع الرسوم البيانية ل 5 G تظهر أربع وحدات الهوائي - واحدة على كل جانب. يُظهر التصميم المرجعي 5G النموذجي ثلاثة هوائيات 5G - في الأعلى واليسار واليمين. تحتوي موتورولا 5G Moto Mod من موتورولا - وهذا هو الأقرب إلى منتج استهلاكي حقيقي اليوم - على أربعة هوائيات: اليسار واليمين واثنان في الجزء العلوي.

لا يهم التكوين الذي تختاره OEM ، على ما يبدو ، سيكون لجميع الهواتف هوائيات متعددة ، وسيكون الهاتف قادرًا على اختيار هوائي لا تمنعه ​​يدك حاليًا. على سبيل المثال ، إذا كنت تحتفظ به في وضع عمودي ، فيمكنك أن تمنع يدك الهوائيات اليسرى واليمنى ، ويمكن للهاتف أن يتحول إلى العلوي والسفلي. إذا كنت تستخدم تخطيط أفقي ، فإن العكس هو الصحيح. سوف يتحول 5G بشكل مستقل إلى هوائيات قادرة على العمل مع الإشارة.

مزيد من الهوائيات - داخلي أكثر تعقيدًا ومساحة خالية أقل. بالعودة إلى صور الشرائح على نطاق واسع ، نرى أن الشرائح ستشغل عددًا كبيرًا مقارنةً بالجيل الرابع. لا أعرف ما سمكها ، لكن إذا قمت بقياس بالبكسل ، فإن 5G تشغل مساحة تزيد 3.3 مرات عن مساحة 4G على شركة نفط الجنوب. بالنسبة للصناعة التي لم تعد قادرة على توفير مقبس سماعة رأس نظرًا لأنها تستهلك مساحة كبيرة جدًا ، يصعب تبرير كل هذه الأجهزة الإضافية ذات الجيل الخامس.


هوائيات على الجانب؟ يحتوي الهاتف الذكي النموذجي على إطار معدني حول المحيط - ومن الواضح أن هذا الخيار لن يمر

لكن تصميم الدائرة يصبح أكثر تعقيدًا من مجرد وضع جميع المكونات على ورقة مسطحة. هناك حاجة إلى عدة هوائيات لتنفيذ تقنية تسمى "تكوين الشعاع ثلاثي الأبعاد". بدلاً من إرسال إشارة على شكل موجة (تخيل رمز WiFi) ، يمكن للهوائي المشكل للحزمة اكتشاف محطة وإطلاق إشارة مركزة مباشرة فيها. في هذه الحالة ، ستقوم المحطة باكتشاف هاتفك وإرسال شعاع إليك مباشرةً. تقول شركة كوالكوم إن هذه التكنولوجيا هي سمة أساسية لأجهزة 5G ، حيث أن الحزمة المركزة ستساعد في التغلب على بعض مشاكل mmWave المتعلقة بالمسافة والاختراق. وفي الوقت الحالي ، تشير جميع مواصفات Qualcomm وجميع الأجهزة إلى أن هذه الهوائيات موجودة في مستوى عمودي على اللوحة الأم ، على حافة الهاتف.

إذا كانت إلكترونيات 5G تحتاج حقًا إلى مساحة كبيرة من الهوائي لتكون على الجانب - ولكن في الوقت الحالي تؤكد جميع الأدلة على ذلك - فإنه يثير بعض الأفكار المثيرة للاهتمام حول التصميم. اليوم ، أدى الشحن اللاسلكي إلى انتقال الهواتف من الحالات المعدنية إلى أغطية زجاجية تسمح لإشارات الراديو بالمرور عبر الجزء الخلفي من العلبة. نظرًا لأن الزجاج ليس مادة قوية ، فهذه الهواتف لها إطار معدني ، مما يعزز التصميم ، والذي يكون عادةً مرئيًا من الجانبين. من غير المحتمل أن يكون الهاتف الذكي ذي الحافة المعدنية متوافقًا مع هوائيات 5G الموجودة على الجانبين. بالطبع ، لا يمكن أن يكون هناك حافة زجاجية ، وما تبقى من البلاستيك؟ يمكن لـ 5G فتح عصر الهواتف الذكية بجوانب بلاستيكية. لا أرى أي طريقة أخرى لجعل هذه الهوائيات الجانبية تعمل.

بالإضافة إلى ذلك ، سيتعين على شخص ما دفع جميع مكونات 5G الإضافية ، وعلى ما يبدو ، سوف يقوم المستهلك بذلك. أخبر بيت لاو ، مدير OnePlus ، The Verge مؤخرًا أن 5G ستجعل الهواتف أكثر تكلفة من 200 إلى 300 دولار. وهذا كثير من المال للهاتف الذي سيكون أكبر ويعمل أقل من الهاتف مع 4G.

5G الناتج الواقع الوحشي

من الواضح أن تطبيق 5G سيتطلب من الهواتف الذكية تسوية في مجال الأجهزة - على الأقل في المستقبل القريب. إن التبديل إلى 5G يعني قبول الكثير من الحلول الوسط مقارنة بهاتف 4G - لكن ما الذي نحصل عليه بالمقابل؟ في عام 2019 ، إنه مجرد "إنترنت أسرع" ، اعتمادًا على مجموعة كاملة من المتغيرات ذات الصلة بموقعك في الغالب. أولاً ، يجب أن تكون في مدينة تعمل فيها 5G ، ثم يجب أن تكون في مكان معين حيث يمكنك تلقي إشارة 5G ، ومن ثم عليك أن تقرر ما إذا كنت تحتاج حقًا إلى هذه الزيادة في السرعة.


اذا حكمنا من خلال المخطط ، يتخيل Qualcomm أنه لن يتم استخدام mmWave إلا في المدن ، بسبب قيود المسافة. LTE .

5G 5G, . 5G 4G, . 5G « », , .

- , 5G mmWave . Qualcomm 5G , mmWave « » – LTE. mmWave , . 5G , LTE. 5G, - . , 5G , ( femtocell), LTE. LTE, , LTE 5G.

, , 5G, 2019 « », – LTE. 4G LTE, Snapdragon 855 – , 5G – 2 /, Qualcomm. X50 5G , 5 /.

– , . , 1080 60 0,006 /. , 4, 0,025 /, 4G . , -, , 5G. LTE – — .

2020-

5G mmWave 2019 , , . , , , 5G 4G. 5G , 5G $200-$300, , .


Qualcomm , .

. 5G , . 5G , , , , . , 5G .

mmWave . , – 2020 SoC Qualcomm 5G, , 4G. 5G . 5G , 5G , . . , 4G, , , .