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5G 是什麼?跟 4G 速度差在哪?一次懂 5G 應用、台灣發展困難

2019-11-19 10:01:00
Managertoday
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5G 到你是什麼?跟 4G 速度、技術差在哪?台灣有發展 5G 嗎?5G 有什麼應用?發展會遇到什麼困難?想像一下,當高速公路從單向雙線道升級成兩百條車道,即便是連假期間,也能讓大批車輛同時湧入

5G 是什麼?

想像一下,當高速公路從單向雙線道升級成兩百條車道,即便是連假期間,也能讓大批車輛同時湧入;駕駛幾乎不需踩塞車,方向盤一轉,馬上從主幹道開往交流道。更驚人的是,平均車速會維持在 120 公里以上。

這樣的情境正是 5G 最大特點,「擁有超高速度,卻不會因為訊號來回而變慢。

行動通訊網路經過 40 年發展,才走到現在的 5G——第五代行動通訊網路(5th generation mobile networks)。技術創新平均每 10 年出現一次,帶給人們許多生活、產業上的改變。

5G 跟 3G、4G、2G 差在哪?

美國無線產業協會(CTIA)指出,1G 僅擁有 2.4kbps 傳輸速度,但已跨出一大步,突破過去「定點」打電話限制。2G 速率介於 56k-114kbps 之間,實現語音通訊數字化,透過手機上的小螢幕傳遞文字內容,開啟簡訊時代。3G 標準自 2000 年正式公告,擁有 384kbps速 率,可以讓使用者瀏覽網站與串流音樂。4G 帶來的穩定速度,被認為是應用程式(App)經濟推手,更帶動社群網站發展。

行動通訊技術演進史

資料來源/《半導體工程》(Semiconductor Engineering)

5G 速度有多快?如何解決 4G 先天限制?

對一般消費者來說,速度確實是 5G 較「有感」的優點。 CTIA 表示,現在的 4G LTE 網路提供平均 10-20 Mb/s 的連線速度,同樣下載一部兩小時左右的電影,4G 在理想狀態下得花 6 分鐘時間,5G 僅需 3.6 秒就能完成任務。

雖然 5G 理論速度能比 4G 快上一百倍,但相較之下,電信業者看法仍略顯保守。如中國移動表示,5G 網路速度約是 4G 的 11.2 倍,「同樣時間內,用 4G 只能下載半集戲劇,5G 可以搞定 10 集。」

或許有人會問,如果不追求極速,那麼 5G 就跟我關係不大囉?答案既是肯定,也是否定。

5G 和你有什麼關係?

4G 擁有網路建置完善、基地台數量多、網速穩定以及資費合理等優勢,短期內仍是台灣消費者首選。關鍵在於,4G 受到「行動流量持續上升」與「低頻率負荷有限」考驗,試著回想看看,當你在跨年、參加演唱會時,是否連打開社群網站都很困難,更不用說開直播。

國家通訊傳播委員會(NCC)統計,去年初台灣 4G 用戶平均數據傳輸量為 14.74 GB;2019 年 5 月已成長為平均 16.85 GB,位居世界前段班。愛立信(Ericsson)也強調,全球行動寬頻流量至 2024 年會是現在的 5 倍,特別是在市區密集區域,若僅依賴 4G 將無力負擔。

頻率越高,能傳輸越多數據、裝更多訊息;頻率低則裝載量小,速度有限。換言之,4G 採用低頻的先天限制,是 5G 不得不發展的主因,速度反而是其次。

簡單說, 5G 擁有高速(speed)、低延遲(latency)、廣連結(connections)等三項特性,後兩者對產業發展影響較顯著。

4G、5G 比較

5G 能應用在哪裡?

毫秒之間的差距很重要嗎?同時連接大量裝置又如何?

網頁出現「轉圈圈」是小事,若因為連線延遲而影響人身安全就不得了。像是無人車時速來到 100 公里時,緊急煞停時間是分秒必爭;無人機搜救災難現場搭載 5G,也能減少因延遲導致的遠距操控失誤機率。甚至遠距醫療、VR 直播、4K 畫質直播,都因此有發展契機。

中華電信和無人機業者「雷虎科技」合作,將5G基地台裝在機身上,能運用在高山救難上。
吳元熙/攝影

台灣發展 5G 的限制與挑戰

5G 聽起來美好,現實中還有不少地方需要設備商、電信商,甚至政府共同努力。

為提升 5G 覆蓋率及傳輸性能,國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心表示,除了持續利用既有的授權頻段以外,5G 納入 6GHz以下(Sub-6GHz)頻段與毫米波(mmWave)頻段,目前的 4G 技術將繼續發展並成為 6GHz 以下頻段互補技術。

這也代表電信業者並不會因為發展 5G 而完全忽略 4G;相反地,業者已經表達會適度改建部分 4G 基地台,強化系統訊號切換。

由於 5G 高頻毫米波容易被干擾,因此需布置數量更多的基地台,才能達到一定的覆蓋率。如日本政府正規劃將紅綠燈、路燈都裝上 5G 基地台,就是希望提高基地台密度。這也代表微型基地台(small cell)重要性更勝以往

5G 微型基地台搭配「massive MIMO」(縮小天線尺寸,塞進手機和微基站)、「波束成形」(強化特性方向訊號發送)發展,已經能克服技術難關,做出一定水準。

由於新設備成本高昂,如中華電信董事長謝繼茂曾說過:「 光是 5G 基礎設施建置費用,可能就是 4G 三倍。 」在目前仍找不到 5G 主流商業模式的情形下,電信業者短時間內不會全面建置 5G 基地,即便 NCC 表示電信商有覆蓋全台 50% 人口義務,訊號集中六都的現象在所難免。

再加上業者互相點燃戰火,都想搶競標連續大頻寬,期待讓 5G 投資具備最大效益,這場新行動上網戰爭才正要開始而已。

(本文出自數位時代