超越 4G/LTE 網路百倍之餘!來談談次世代的 5G 行動網路

年 4G 開台,為了體驗急速飆網,民眾一窩蜂的申辦新月租。而隨著申請人數越來越多,開始有人質疑 4G 速度越來越慢,甚至跟 3G 網路「有得比」。CH 編一邊閱讀網路上相關討論,也不禁開始想到,下一代的網路甚麼時候到來?

根據網路設備商思科(Cisco System)的統計,每年全球的行動網路傳輸量都以兩倍的速度不斷增長。對於這個速度的成長,電信商與手機製造商如何滿足消費者對於網路的需求,可說是他們接下來幾年最重要的任務

消費者眼中,時間就是金錢,能大幅減少等待時間是非常重要的。比如說一小時的高畫質影片,4G 理想情況約需六分鐘的時間下載完成。倘若速度能再提升,必能吸引更多消費者使用。除此之外,我們也希望在哪都能有穩定的網路──你應該也期望跨年晚會打卡,網路能順得跟在家裡用 Wi-Fi 一樣吧?

為了滿足現代人的需求,科學家與工程師正著手研究更快、更穩定的網路,也就是第五代無線傳輸系統(5th generation wireless systems),簡稱「5G」…

等等!

我的 4G 才開通,準備躺在沙發上爽看影片就要討論 5G 了啊?先別著急,根據以往經驗來看,大概每十年就會有新一代的無線通訊傳輸技術面市,像是 4G 也是好幾年前概念就成型了。所以儘管下一代的網路標準還沒建立,現在已有許多組織正如火如荼的開發中。歐洲電信標準協會(ETSI) 在前年十一月舉辦了 5G 的技術高峰會,而歐洲委員會(EC)則成立了 5G 公私合作關係組織(5G Public-Private Partnership, 5GPPP),其目的為協助架設次世代網路連結架構。

Evolution of Mobile Network (2)一項行動傳輸技術從開始至巔峰約二十年,平均每十年則會有新技術開始應用

科技的進步日新月異,我們總得在慶祝之餘,開始著手進行下一步計畫。而這一步 5G 計畫,將補足現今網路哪些短缺呢?

更快的速度

沒錯,速度永遠是首列目標。根據中華電信的資料,4G LTE 能提供最大 100Mbps 的下載速度。CH編看了批踢踢實業坊 PTT《[討論] 4G訊號、速度回報文》一文之後,排除推文的網速炫耀心理因素,平均下載大約是 30~40Mbps。以這個速度來說,4GB 高畫質影片大概會耗費 18 分鐘左右的下載時間。中國製造商華為提到,5G 的網路速度可望超過現行 4G LTE 百倍之餘,可以大幅縮短等待的時間,也就是你可以跟煩人的轉轉 loading 圖標說再見了!(可喜可賀)

通訊容量增加

多達二十四個電信商、系統製造商和研究團隊,包含 Ericsson, Huawei, Intel & Nokia 等曾共同發表了一份草稿,其內容提到 5G 能達到 2010 年通訊容量一千倍的水準。也就是說,電信商將不會有其他理由讓我們降速,這樣的結果能帶給消費者更多福利與優惠。而在這同時,我們終於不必再遇到網路大塞車,或是捷運上滑不到 Facebook 的囧/窘境。

節能與低延時

行動裝置的耗電量一直是很讓然煩惱的問題,未來可望透過更好的技術達到更省電的效果,就如同藍芽 4.0 為我們帶來極佳的省電效果。有專家建議,未來行動網路若要更節能,單位耗能至少要減少至千分之一,來增進裝置的續航力以及電池的壽命。

此外,有一項指標叫做通訊延時,其定義就是一個指令送出與傳回的時間差。5G 需要更低的延時來應付緊急狀況,確保零時差行動監控、車輛的自動駕駛安全。因此,少於十毫米的延時,才能保障連續無時差的服務。

頻段多元化

5G 將不會只是簡單的網路連結而已,它可以同時作為行動電話的網路,拿來傳輸高畫質電視,提供車子間的交通資訊交換,低流量的感應器使用。如果每個裝置、每條連結都能連到各自最適合的無線網路,這些都能夠算在 5G 的範疇內。

因此要達成這樣的成果,要整合許多的技術,還有更多元的頻段做為傳遞使用,其中一項特殊的技術是毫波傳輸(millimeter wave trasmission)*。毫米等級的波,在穿透固態物質上有困難,天氣不佳時也很容易受影響,此外極易訊號消散,也讓訊號傳遞壟罩在不穩定的陰影之中。目前這個等級的電磁波還沒被廣泛應用,而 5G 的網路如果要透過這個波段來傳遞,就需有更多的小型基地台,讓彼此緊密連結。

物聯網

手機從打電話、收發電子郵件、看影片,功能不斷提升到可以播放高畫質3D影片、高清視訊會議、甚至是即時的手術或健康檢測。現在來說,手機可說是做為一個讓我們能隨時隨地連上網的管道,也就是雲端的「端」。而下個世代,這個「端」將會被更廣泛的定義,出現端與端之間彼此聯繫的網絡,也就是物聯網──物與物之間互相聯結的網路。

來個貼切的例子,未來自駕車或許能透過手機操控,但更重要的是車子本身和公路上的流量監測器去做聯繫,讓行駛更有效率且安全。日產汽車指出,不出幾年汽車就能在高速公路上變換車道、閃避危險,甚至讓所有汽車自己導航自己,判斷市區複雜的車況。

去年全球的行動裝置超過了七十多億,等於是世界上平均人手一支行動裝置。有組織預估,在 2020 年連上網的裝置有機會達到五百億個。要連接龐大五百億個裝置與感應器,當前網路的容量與速度肯定是無法負荷的。所以儘管有人預估 4G LTE 還能讓人類用個好幾年,但我們還是需要一個更快,更有效的 5G 來填補這項技術上的不足。

準備好你的裝置!

期望未來 5G 能更輕易使用,可靠性也很高,不僅提供高速的網路,還包含能讓大量裝置同步的能力、更低的電力消耗、更好的涵蓋範圍以及更低的延時效果,當然最重要的也是能讓我們廣泛應用到生活之中。好吧,雖然現在看來這些要同時完成頗為困難,但這一切肯定是會實現的。準備好你的手機、手錶、家具、車子,一起期待 5G 的到來吧!

*:1981 年第一代無線傳輸技術,1990 年主打可以傳輸資料與簡訊的 2G,2001 年的 3G 提供更高速度的網路連接。4G LTE 則在 2009 年出現於市場上

*:毫波傳輸之所以如此稱呼,其因在於頻率介於 30 至 300 兆赫的波長是介於 1 到 10 毫米之間 。(NCC 定義此段電波為超短波,詳見該組織說明《無線廣播電視電臺工程設備技術規範》)

參考資料: 5G: The Mobile Tech of 2020

chenghua_ch

chenghua_ch

清大工學院畢業。喜歡英文與電子產品。
平時會研讀各類 3C 與科技的文章,希望能將國內外科技媒體的資訊,傳遞給每個正在努力生活的這一代。
http://chyang.net/
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