Kaufen Sie keine 5G-Smartphones - zumindest in naher Zukunft

Eine Analyse der vielen Möglichkeiten, mit denen die erste Generation von Geräten mit 5G-Unterstützung (vorübergehend?) Bestehende Entwicklungen im Design von Telefonen zerstören wird

5G ist schon da
5G ist bereits hier, aber das bedeutet nicht, dass Sie es kaufen müssen

2019 wird das Jahr von 5G sein - zumindest macht die Mobilfunkindustrie weiterhin solche Aussagen. Wir werden den Verkauf mehrerer 5G-Smartphones von OEMs wie Samsung, Motorola und OnePlus starten, und die Betreiber werden sich alle Mühe geben, Ihnen zu sagen, wie cool ihre neuen 5G-Netze sind, trotz einiger Sternchen nach dem Werbetext. Ich wollte mir einen Witz einfallen lassen, der den absurden Hype um 5G demonstriert, aber es ist sehr schwierig, echte Zitate von Unternehmensleitern zu übertreffen - Verizon behauptet beispielsweise, dass 5G "unsere globale Community dramatisch verbessern wird". Schnelleres mobiles Internet ist unterwegs, aber ist es wirklich an der Zeit, sich darüber Sorgen zu machen?

Qualcomm hat kürzlich eine große Ankündigung zu seinen Chips für 2019 gemacht. Da es sich um den weltweit größten Anbieter von Chips für Smartphones handelt, können wir eine ziemlich gute Vorstellung davon bekommen, wie die zukünftige Hardware für 5G aussehen wird. Die Branche hat Probleme, 5G als „nächsten Hit“ darzustellen, aber das 5G des kommenden Jahres wird definitiv ein Zusammenbruch der ersten Generation sein. Die allerersten 5G-Benutzer müssen alle Kompromisse eingehen. Und aufgrund der Tatsache, dass es in Ihrem Wohngebiet möglicherweise keine 5G-Abdeckung gibt, ist es möglicherweise besser, nur ein oder zwei Jahre zu warten.

5G mmWellenreferenz: Verwenden eines Spektrums, das niemand benötigt

5G ist eine Kurzreferenz zur Mobilfunknetztechnologie der nächsten Generation ab 2019. Dieses gesamte Nummerierungssystem mit dem Buchstaben G begann in den 1990er Jahren mit der Einführung der GSM-Technologie, die als "zweite Generation" [2 Generation] oder 2G - Mobilfunknetztechnologie bezeichnet wurde. GSM hat die ersten Netze von analog auf digital aktualisiert, und so werden die alten analogen Netze rückwirkend als 1G bezeichnet. Seitdem erhalten wir alle neuen Gs nach jedem Netzwerk-Update etwa alle 10 Jahre. Diese Entwicklungsstufen gaben uns so wichtige Dinge wie SMS und MMS, IP-basierte Netzwerke und mobiles Internet und natürlich noch mehr Geschwindigkeit.

Moderne Smartphones arbeiten heute mit 4G LTE bei Frequenzen im Bereich von 450 MHz bis 5,9 GHz. Der Übergang zu 5G wird Verbesserungen der bestehenden LTE-Infrastruktur beinhalten. Die bestimmenden Merkmale von 5G sind jedoch die Hinzufügung eines neuen Spektrums im Bereich von 24 GHz bis 90 GHz. Die Industrie stimmte zu, diesen Bereich mmWave (von "Millimeterwellen") zu nennen, und sie werden die Installation von neuem Eisen im Telefon, neue Ausrüstung am Turm und große Änderungen im Betrieb des Telefon- und Telefonnetzes erfordern.


mmWave bietet ein breites Spektrum an Spektren, ist jedoch schwierig zu verwenden

Wir sind daran gewöhnt, dass diese G-Netzwerk-Updates von überzeugenden Präsentationen darüber begleitet werden, wie viel besser alles nach der Implementierung wird, aber der Übergang zu 5G mmWave kann nicht als überzeugendes Argument bezeichnet werden. Da die Betriebsfrequenz des mmWave-Bereichs viel höher ist als die von LTE, weist sie genügend Mängel auf. Die Reichweite hat eine kürzere Empfangsentfernung, sie dringt im Vergleich zu LTE schlechter durch Hindernisse. Das mmWave-Signal wird von Gebäuden, Bäumen und sogar von Hand blockiert. mmWave funktioniert bei Regen oder Nebel nicht gut und bei 60 GHz wird das Signal von Sauerstoff absorbiert. Ja, ja - ein Teil des mmWave-Spektrums wird durch Luft blockiert.

Angesichts der Anzahl der Hindernisse, die überwunden werden müssen, scheint mmWave ein schreckliches Spektrum für den Aufbau eines Mobilfunknetzes zu sein, bis Sie zwei wichtige Punkte berücksichtigen: Eine Erhöhung der Frequenz bedeutet, dass mmWave eine hohe Bandbreite und eine geringe Latenz aufweist, wenn alles funktioniert notwendig und vor allem ist dieses Spektrum frei. mmWave wird für fast nichts verwendet, da das Arbeiten damit Kopfschmerzen bereitet. Wenn Sie also alle Implementierungsprobleme lösen können, haben Sie plötzlich einen riesigen Arbeitsbereich. Und dies ist das erste, worüber Unternehmen sprechen, wenn sie über mmWave sprechen. Sie sagen, dass dieses ganze Unterfangen extrem schwierig und sehr schwierig sein wird, aber es lohnt sich.

LTE erschien 2011 und in den letzten Jahren wurden erhebliche Fortschritte bei der Reduzierung, Beschleunigung und Verbesserung der Leistung von Smartphones mit 4G erzielt. Mit 5G werden wir einen großen Teil dieser technischen Reife verlieren, wenn wir eine Reihe neuer teurer 5G-Geräte in die Geräte stecken.

Separate 5G-Modems - mehr Komponenten, mehr Verbrauch, weniger Batterie

Heutzutage arbeiten fast alle Smartphones auf der Basis eines einzelnen Chips, der entsprechend als „System on a Chip“ oder SoC bezeichnet wird. Der Name sagt uns, dass dies die Hauptkomponenten sind, mit denen Sie einen Computer auf einem winzigen Chip erstellen können. Normalerweise gibt es eine Reihe von CPU-, GPU-, ISP-Kernen für die Kamera, WLAN und vieles mehr. Der Speicher befindet sich technisch gesehen nicht auf diesem Chip, aber um Platz zu sparen, wird er auf dem SoC platziert. Die Hauptkomponente, die sich nicht auf dem SoC befindet, ist der Speicher. Außerdem sind winzige Chips, die Strom, Audio, Bluetooth, NFC und alles andere steuern, normalerweise auf dem Motherboard verteilt. Und dann besteht die Aufgabe des Motherboards bereits darin, alles mit allem zu verbinden und schnell aus dem Weg zu gehen, da so viel wie möglich des Telefons mit Akku gefüllt werden muss.

Unter dem Strich ist der Platz im Smartphone sehr wertvoll, und obwohl wir mit der Größe von Komponenten wie SoC, Kamera, SIM-Karte oder USB-Anschluss nichts anfangen können, können wir die Größe des Akkus nach Wunsch ändern. Das heißt, "Smartphone-Größe" bedeutet "Akkugröße". Wenn etwas größer wird, nimmt die Batterie ab. Alles, was zusätzliche Komponenten erfordert, verkürzt die Batterielebensdauer. Der Akku erhält den verbleibenden Speicherplatz des Smartphones (dies ist ein Argument gegen die Kopfhörerbuchse).

In den letzten Jahren haben Smartphone-Hersteller versucht, uns davon zu überzeugen, dass wir keine Kopfhörerbuchse benötigen und dass das Entfernen dieser Kopfhörer die Komplexität des Systems verringert und Speicherplatz für den Akku frei macht. Razer-Direktor Ming-Liang Tan hat dies sogar quantifiziert : Er sagte, dass das Unternehmen die Akkukapazität um 50 mAh erhöhen könne, indem es die Kopfhörerbuchse des Razer-Telefons loslasse.

Und warum ist das in einem Artikel über 5G wichtig? Kurz gesagt, 5G mmWave benötigt viel mehr Eisen als 4G, was all diese Probleme mit der Größe der Batterie und der Komplexität des Geräts aufwirft.


5G benötigt einen separaten Chip, auch mit dem neuen SoC von Qualcomm

Der größte Vorteil von Qualcomm in der 4G-Ära waren die Modems. Durch die Kombination von proprietären Technologien und Rechten an geistigem Eigentum konnte das Unternehmen als einziger Chiphersteller SoC und Modem auf einem Chip kombinieren und weltweit für wenig Geld verkaufen.

Qualcomm ist das einzige Unternehmen mit einer erschwinglichen SoC + -Modemlösung mit einem bedeutenden Vertriebsnetz weltweit.

Samsung bietet integrierte Modems in der Exynos-Reihe an, aber Samsung-Geräte verwenden weiterhin Qualcomm-Chips in den USA, China, Lateinamerika und Japan. Huawei und MediaTek befinden sich in einer ähnlichen Position: Sie können LTE auf einem Chip herstellen, vertreiben diese Chips jedoch nicht weltweit. Apple stellt SoC für das iPhone her, verwendet jedoch einen separaten Chip für das Modem. Apple hat die iPhone XS-Modems von Qualcomm zugunsten der Intel-Modems verlassen, aber das hat eine ganze Reihe von Rechtsstreitigkeiten zwischen Apple und Qualcomm ausgelöst.

Qualcomm hält in einigen Ländern grundlegende zelluläre Patente und nutzt sein geistiges Eigentum aggressiv, um eine beherrschende Stellung zu behalten. Das Unternehmen war bereits zahlreichen Rechtsstreitigkeiten vieler Unternehmen in vielen Ländern der Welt im Zusammenhang mit der unfairen Lizenzierung von Patenten ausgesetzt. Dies hatte jedoch keinen Einfluss auf die Realität des Marktes, auf dem alle außer Apple Modems von Qualcomm verwenden.

Eine Single-Chip-Lösung ist ein großer Vorteil, da das Motherboard kleiner, billiger und einfacher wird und mehr Platz für den Akku bleibt. Wenn Sie alles auf einem einzigen Chip zusammenfügen, spart dies während des Betriebs Energie, da normalerweise ein Chip weniger Energie verbraucht als zwei. Seit Jahren nutzen Qualcomm-Benutzer SoC gerne mit 4G LTE-Modems, und das Unternehmen nutzt diesen Vorteil, um den Markt zu dominieren. Heute hat es praktisch ein Monopol unter den High-End-SoC-Herstellern, da fast alle Android-Flaggschiffe den SoC von Qualcomm verwenden.

Qualcomm hat kürzlich sein Flaggschiff SoC für 2019, den Snapdragon 855, vorgestellt. Das Unternehmen unternimmt zwar große Anstrengungen, um den Hype um die 5G Snapdragon 855-Funktionen zu fördern, verfügt jedoch nicht über ein 5G mmWave-Modem. Es wird wie üblich über integrierte LTE-Unterstützung verfügen, aber Telefone benötigen ein separates 5G-Modem - Qualcomm verliert seinen Einzelchip-Vorteil, wenn 5G angezeigt wird. Wie ich oben erklärt habe, bedeutet dies eine Verringerung der Batterie und eine Erhöhung des Stromverbrauchs.

Wir haben diese ganze Geschichte bereits mit "Netzwerkgeräten der ersten Generation" erlebt. Als der Übergang zu 4G begann, wurde die erste Charge von Geräten auch mit separaten Modems geliefert - wir werden diesen Kompromiss im Fall von 5G sehen. Das bekannteste Beispiel war das HTC Thunderbolt, das erste Verizon-fähige 4G-Gerät. Er verwendete Qualcomm Snapdragon MSM8655 SoC (vor der vereinfachten Modellnummerierung) mit einem separaten Qualcomm MDM9600 LTE-Modem. Und dieser Thunderbolt war eine Katastrophe, da alle neuen 4G-Geräte mit einer Batterie von nur 1400 mAh geliefert wurden. Das Telefon war langsam, heiß, fehlerhaft und verschwendete schnell Batterie. Thunderbolt ist ständig auf der Liste der schlechtesten Telefone aller Zeiten, und ein HTC-Mitarbeiter entschuldigte sich sogar für die Erstellung. Neue Netzwerkgeräte können bei unsachgemäßer Verwendung zu einer Katastrophe werden.

Gigantische Qualcomm 5G-Chips der ersten Generation

Ich kann nicht garantieren, dass die erste Generation von 5G-Geräten genauso schlecht ausfällt wie Thunderbolt - seitdem hat sich das Design von Smartphones stark verändert -, aber die Besorgnis über die frühen Versionen von Netzwerkgeräten bleibt bestehen. Die neue Netzwerkausrüstung ist neu, da sie zum ersten Mal so weit reduziert wird, dass sie in ein Smartphone passt. Unternehmen warten nicht, bis es für sie einfach ist, die Größenanforderungen zu erfüllen, um ein Produkt herauszubringen. Sie beginnen in der Sekunde, in der die Netzwerkausrüstung kaum passt, mit der Entwicklung eines neuen Telefons. Diese Geräte für 2019 sind wahrscheinlich für 5G mit Eisen gefüllt - das größte der vorhandenen Eisen für 5G.

Vergleichen wir die internen Komponenten, die erforderlich sind, damit 4G- und 5G-Netzwerke funktionieren. In Bezug auf die Hauptchips von Qualcomm im Jahr 2019 wird ein Snapdragon 855 in einem 4G-Telefon installiert - das ist alles. Da ein LTE-Modem eingebaut ist, wird kein separater Chip benötigt, und Antennen für LTE sind winzige Drähte, die normalerweise in das Motherboard integriert sind. 5G ist eine ganz andere Sache: Sie benötigen ein Snapdragon 855, ein Snapdragon X50 5G-Modem, einen Satz Antennenmodule QTM052 - und das sind wirklich Chips, nicht nur Kabel oder Motherboard-Spuren.


Qualcomm-Chips neben Cent für die Waage

Ich habe keine Veröffentlichungen von Qualcomm mit den Größen 5G oder Snapdragon 855 Chips gesehen, aber aus Gewohnheit laden sie ihre Fotos neben Cent hoch. Sie sollten sagen: "Sehen Sie, wie klein unsere Chips sind", aber zusätzlich bieten sie einen hervorragenden Maßstab - wir können Fotos in Photoshop hochladen und die Bilder der Chips in einem Maßstab erhalten.

Es stellt sich heraus, dass die 5G-Chips der ersten Generation kräftig sein werden - zumindest im Vergleich zu anderen extrem kleinen Komponenten. Das X50-Modem und das einzige RF-Modul nehmen mehr Platz ein als das gesamte Snapdragon 855. Beachten Sie, dass das 855. vollständig SoC ist, dh alles, was der Computer benötigt, um zu funktionieren, sowie das eingebaute 4G-Modem. Es ist also unglaublich, dass es ein 5G-Modem und ein Modul gibt RFs nehmen mit Ausnahme des Speichers fast so viel Platz ein wie alle anderen Schlüsselkomponenten. Bisher hat 4G ein ordentliches Layout auf dem Chip, und 5G muss sich mit massiven Chips auseinandersetzen.

Exponentiell komplexere Hardware und viele Entwicklungsschwierigkeiten

Auf dem Qualcomm Snapdragon Summit in Hawaii im Dezember sprach Firmenpräsident Cristiano Amon ein wenig darüber, wie schwierig es ist, ein Smartphone für 5G zu entwickeln. Auf einer der Präsentationsfolien wurde erwähnt, dass 5G die Entwicklung von Smartphones „exponentiell“ erschwert. Und während Amon hoffte, dass es ein beeindruckendes Kompliment für die Ingenieure des Unternehmens sein würde, klingt es meiner Meinung nach nach Horror, der die Batterie tötet. Komplexität ist schlecht. Komplexität ist teuer.

Der Punkt ist nicht nur, dass Eisen für 5G größer ist als Eisen für 4G - Sie müssen das Telefon mit Eisen für 5G füllen, damit es funktioniert. mmWave dringt so schlecht in Hindernisse ein, dass das Signal leicht von Hand blockiert werden kann - und für das Gerät, das Sie ständig verwenden, ist dies ein Problem. Um eine Situation zu vermeiden, in der Sie „ falsch halten “, hat Qualcomm beschlossen, das Telefon mit mehreren 5G-Antennen zu füllen.









Ihr Telefon benötigt also nicht nur den Snapdragon 855, das X50-Modem und das QTM052-Antennenmodul, sondern auch mehrere QTM052-Chips. Aus den Unternehmensspezifikationen geht hervor, dass zur Umgehung der Einschränkungen von mmWave vier Module an verschiedenen Stellen erforderlich sind, während fortgeschrittenere Versionen der Schaltung drei Module verwenden können. Alle Diagramme für 5G zeigen vier Antennenmodule - eines auf jeder Seite. Das Referenzdesign des 5G-Prototyps zeigt drei 5G-Antennen - oben, links und rechts. Der 5G Moto Mod von Motorola - und dies kommt einem echten Verbraucherprodukt heute am nächsten - verfügt über vier Antennen: links, rechts und zwei oben.

Es spielt keine Rolle, welche Konfiguration der OEM wählt. Anscheinend verfügen alle Telefone über mehrere Antennen, und das Telefon kann eine Antenne auswählen, die Ihre Hand derzeit nicht blockiert. Wenn Sie es beispielsweise im Hochformat halten, kann Ihre Hand die linke und rechte Antenne blockieren und das Telefon kann nach oben und unten wechseln. Wenn Sie das Querformat verwenden, ist das Gegenteil der Fall. 5G schaltet unabhängig auf Antennen um, die mit dem Signal arbeiten können.

Mehr Antennen - komplexere Einbauten und weniger freier Speicherplatz. Wenn wir zu den Fotos der Chips auf einer Skala zurückkehren, sehen wir, dass der Chipsatz im Vergleich zu 4G eine enorme Menge einnimmt. Ich weiß nicht, wie dick sie sind, aber wenn Sie in Pixel messen, nimmt 5G 3,3-mal mehr Fläche ein als 4G auf SoC. Für eine Branche, die keine Kopfhörerbuchse mehr bereitstellen kann, weil sie zu viel Platz beansprucht, ist all diese zusätzlichen 5G-Geräte schwer zu rechtfertigen.


Antennen an der Seite? Ein typisches Smartphone hat einen Metallrahmen um den Umfang - und diese Option wird offensichtlich nicht bestehen

Das Entwerfen einer Schaltung wird jedoch komplizierter als das einfache Platzieren aller Komponenten auf einem flachen Blatt. Es werden mehrere Antennen benötigt, um eine Technik namens "3D Beamforming" zu implementieren. Anstatt ein Signal in Form einer Welle zu senden (stellen Sie sich ein WiFi-Symbol vor), kann eine strahlformende Antenne eine Station erkennen und ein konzentriertes Signal direkt in sie einspeisen. In diesem Fall erkennt die Station Ihr Telefon und sendet einen Strahl direkt an Sie. Laut Qualcomm ist diese Technologie ein Schlüsselmerkmal von 5G-Geräten, da ein konzentrierter Strahl dazu beiträgt, einige mmWave-Probleme im Zusammenhang mit Entfernung und Durchdringung zu überwinden. Derzeit sagen alle Qualcomm-Spezifikationen und die gesamte Hardware, dass sich diese Antennen in einer senkrechten Ebene zum Motherboard am Rand des Telefons befinden.

Wenn die 5G-Elektronik wirklich eine große Oberfläche der Antenne benötigt, um auf der Seite zu sein - aber vorerst bestätigen alle Beweise dies -, wirft dies einige interessante Gedanken über das Design auf. Heutzutage hat das kabellose Laden dazu geführt, dass Telefone von Ganzmetallgehäusen auf Glasabdeckungen umgestellt wurden, damit Funksignale durch die Rückseite des Gehäuses geleitet werden können. Da Glas kein so starkes Material ist, haben diese Telefone einen Metallrahmen, der das Design verstärkt, das normalerweise von den Seiten sichtbar ist. Es ist unwahrscheinlich, dass ein Smartphone mit Metallrand mit seitlichen 5G-Antennen kompatibel ist. Natürlich kann es auch keinen Glasrand geben, und was bleibt, ist Plastik? 5G kann die Ära der Smartphones mit Kunststoffseiten eröffnen. Ich sehe keinen anderen Weg, um diese Seitenantennen zum Laufen zu bringen.

Außerdem muss jemand für all diese zusätzlichen 5G-Komponenten bezahlen, und anscheinend wird der Verbraucher dies tun. Pete Lau, Direktor von OnePlus, sagte kürzlich gegenüber The Verge, dass 5G Telefone mit 200 bis 300 US-Dollar teurer machen wird. Und das ist eine Menge Geld für ein Telefon, das größer ist und weniger funktioniert als ein Telefon mit 4G.

5G brutale Reality-Ausgabe

5G erfordert natürlich, dass Smartphones im Bereich der Hardware Kompromisse eingehen - zumindest in naher Zukunft. Wenn Sie zu 5G wechseln, müssen Sie im Vergleich zu einem 4G-Telefon viele Kompromisse eingehen - aber was bekommen wir dafür? Im Jahr 2019 ist es nur "möglicherweise ein schnelleres Internet", abhängig von einer ganzen Reihe von Variablen, die sich hauptsächlich auf Ihren Standort beziehen. Zuerst sollten Sie sich in einer Stadt befinden, in der 5G funktioniert, dann sollten Sie sich an einem bestimmten Ort befinden, an dem Sie ein 5G-Signal empfangen können, und dann müssen Sie entscheiden, ob Sie diese Geschwindigkeitssteigerung wirklich benötigen.


Nach dem Diagramm zu urteilen, stellt sich Qualcomm vor, dass mmWave aufgrund von Entfernungsbeschränkungen nur in Städten verwendet wird. LTE .

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