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。
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,實現語音通訊數位化,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)
不只速度有感,5G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。
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
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。
5G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。
責任編輯:陳映璇