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一次搞懂 5G!3 大特性:高速度、低延遲、多連結

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在 2019 年 12 月,國家通訊傳播委員會(NCC)主導的 5G 競標,創下高達 1400 億、破紀錄的標金。中華電信、台灣大哥大與遠傳電信等電信業者致力於布建基礎建設,趕在今年 7 月,相繼開放 5G 基地台。5G 到底哪裡厲害,值得業者搶破頭?

5G是什麼?

5G 指的是第五代行動通訊技術(5th Generation Wireless System)。中華電信前董事長呂學錦在《行動 5.0》解釋,全球電信標準化機構 3GPP(3rd Generation Partnership Project)是 5G 規格的主要制定者,自 2015 年啟動 5G 標準化前期研究,了解市場所需的新服務及技術要求,並於 2018 年與 2019 年分別發布第一與第二階段的 5G 技術標準。

各項 5G 標準技術的制定和使用,都是為了實現國際電信聯盟(ITU)替 5G 制定的 3 大目標:增強型行動寬頻(eMBB)、高可靠度和低時延通訊(uRLLC)、大規模機器型通訊(mMTC),也就是 5G「高速度」「低時延」「多連結」的 3 大特性。

延伸閱讀 / 5G 概念股是什麼?如何選投資標的?一文帶你看懂 5G 藍圖

一張圖看懂行動通訊技術演進史

案例:遠傳電信

排除過往連網干擾,成智慧工廠基礎建設

從 1G 純類比式的語音通訊開始,到 2G 可以發簡訊、3G 能基本上網,到 4G 時,許多人用手機看影片、玩遊戲的時間已經超越電腦。「這絕對是行動通訊剛開始時,大家意想不到的。」遠傳電信企業網路規劃與維運協理汪以仁表示,每一代通訊技術都是為了回應市場需求演進,推出新服務的同時,也改變消費者的使用習慣。

不過比起 3G、4G 是為了回應消費者對行動服務的需求,汪以仁指出,

5G 之所以比過往幾代通訊技術更受關注,在於它更想滿足產業發展的需求,應用面更廣

因此,5G 除了高速外,另外兩個特性,多連結和低時延,都是偏向協助企業端加速數位轉型時的應用,像是解決工廠自動化技術的痛點。

汪以仁以自動化產線常用的無人搬運車(AGV,automated guided vehicle)為例,無人搬運車主要用來執行產線間的物流搬運,提高生產力的同時,也能精簡人力成本。

但是,AGV 多以 WiFi 方式連線驅動,WiFi 使用的頻段屬於免執照的開放頻段,不僅連線品質易受其他設備干擾,也有資安風險。加上 WiFi 切換不同基地台時,需要重新連線,可能造成無人搬運車在移動過程中,會發生有搬到一半斷線、停下來的狀況,易影響產線運作效率。

遠傳協助台達電子在桃園龜山廠布建 5G 企業專網,透過 5G 低時延、多連結的特性,無人搬運車有了更即時的訊號回應時間,以及容許多項裝置同時連線的指揮調度平台,能穩定執行搬運工作,提升效能。

除了無人搬運車之外,工業自動化另一項關鍵技術是自動監控。自動監控是透過人工智慧的影像辨識技術,來監控產線狀況。汪以仁指出,自動監控要能順利進行,同樣需要 5G 的高傳輸速度,才能將高解析度的影像畫面,即時傳回電腦後端,並且在工安危險發生時,有低時延的支援,系統才能迅速作出反應。

汪以仁指出,在所有裝置都透過網路串連、驅動的物聯網(ioT,Internet of Things)時代,5G 將深入各個垂直產業,像是智慧零售、智慧醫療與智慧運輸等,成為各場域的基礎建設。

克服設備和技術支援不成熟,先布建網路者得優勢

5G 特性一:高速度

根據通訊分析機構 Opensignal 研究,5G 每秒可達 500Mb 左右的下載速度,將比 4G 快上 10 倍。而 5G 能如此快速,遠傳電信企業網路規劃與維運協理汪以仁指出,台灣在 4G 之前最高頻率的頻段位置在 2.6GHz(吉赫,頻率單位),5G 則是瞄準頻率為 3GHz 以上的頻段。

什麼是頻段?把無線裝置在通訊時使用的頻率範圍,想成一條有非常多線道的馬路,馬路上許多線道(頻率)已有廣播、衛星等無線通訊設備使用。汪以仁解釋,就無線電傳輸的特性而言,頻段愈寬、頻率愈高,通訊速度就愈快。所以政府需要規畫出足夠寬度的線道空間(寬頻段),且位置合適(高頻率)的區域,開放給電信業者布建,才能達成 5G 的速度要求。

以 2019 年政府開放 5G 競標的頻段中,在 3.5GHz 的頻率附近,開放寬度為 0.27GHz,也就是頻率在 3.3~3.57GHz 的頻段,而在 28GHz 的頻率附近,由於愈高頻率的頻段,通常愈空曠,所以開放寬度達 2.5GHz,也就是 27GHz~29.5GHz 的頻段。

汪以仁解釋,目前 28GHz 的頻段,由於能支援的設備與技術市場較不成熟,所以取得 3.5GHz 頻段的電信業者,能較快布建 5G 網路,搶攻市場,標金相對昂貴。

5G 特性二:低時延

低時延特性指的是通訊的回應時間,《5G 來了》解釋,5G 的回應時間為 1 毫秒,約為 4G 的 1/10。汪以仁指出,這點主要得靠裝置跟基地台之間通訊方式的改進,過往裝置與基地台在通訊前,需先交涉多次才能傳輸訊息,但現在技術則能精簡交涉過程。

5G 特性三:多連結

最後,在多連結部分,《5G 來了》指出 4G 時,一台基地台只能連線 100 台左右的端末裝置,5G 則能讓上萬台裝置同時連線。汪以仁解釋,因為技術更新可切分不同裝置的通信屬性需要,讓不需時常通信的裝置,可以同時多台連到基地台。

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