來(lái)源：集微網(wǎng)
2017年，5G技術(shù)的應用已經(jīng)被大眾所知，舉凡自動(dòng)駕駛、個(gè)人AI助手、遠距醫療等，都將因為5G技術(shù)的突破而實(shí)現，到底5G與4G技術(shù)的差異在哪里呢？ 這就得從有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)傳輸開(kāi)始說(shuō)起。
顧名思義，有線(xiàn)傳輸代表透過(guò)實(shí)體介質(zhì)傳送數據，而無(wú)線(xiàn)傳輸則是透過(guò)電磁波傳送訊號到基地臺，接著(zhù)轉往電信系統商的機房傳輸。 以有線(xiàn)傳輸來(lái)說(shuō)，目前單條光纖最高速度已經(jīng)能達到26Tbps，幾乎是傳統網(wǎng)速的上萬(wàn)倍之快，因此，當前世界各國苦心鉆研的，是打破無(wú)線(xiàn)傳輸的速度限制。
除了常見(jiàn)的電磁波傳送外，近年竄紅的還有光波傳輸Li-Fi(Light Fidelity)，是相當于Wi-Fi的可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信(VLC)技術(shù)，能利用發(fā)光二極管(LED)燈泡的光波傳輸數據，除能提供照明與無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)， 還可避免產(chǎn)生電磁干擾。
然而在無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的研發(fā)主流上，仍是以電磁波傳輸為主，其中的頻率范圍扮演了重要角色，它的公式原理也很簡(jiǎn)單─頻率越低(如特低頻VLF，3-30KHz)，速度越慢，同時(shí)它的波長(cháng)也就越長(cháng)(長(cháng)波，1,000Km-100Km)， 傳輸范圍更廣，目前主要的應用為遠距離通信。
反之亦然，頻率越高(至高頻EHF，30-300GHz)，速度越快，波長(cháng)越短(毫米波，10mm-1mm)，傳播范圍也就越短。
目前中華電信使用的4G頻段包含900、1800、2100、2600MHz四個(gè)頻段，臺灣大哥大支持700、1800兩個(gè)頻段，遠傳則支持700、1800、2600 三個(gè)頻段。 臺灣的主流電信商大多使用的是超高頻(UHF，0.3-3GHz)技術(shù)。 總而言之，臺灣目前是以使用高頻率、大帶寬，速度快的頻段為主。
而目前的第五代行動(dòng)通訊系統(5G)標準，雖然預計將于2018年中訂出，但下一代行動(dòng)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)盟(Next Generation Mobile Networks Alliance) 則早先定義了5G網(wǎng)絡(luò )的要求：以10Mbps的數據傳輸速率支持數萬(wàn)用戶(hù)；以1Gbps的數據傳輸速率同時(shí)提供給在同一樓辦公的許多人員等等規定；支持數十萬(wàn)的并發(fā)連接以用于支持大規模傳感器網(wǎng)絡(luò )的部署等。 成為各大電信系統商欲達成的目標。
5G厲害在哪里？
5G并不是簡(jiǎn)單提升速度就好，它還得包含許多特性：包括毫米波、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)、波束賦形、D2D等。 所謂的毫米波，也就是前述所提到的高頻，然而為什么我們過(guò)去不使用速度更快的高頻呢？ 是因為高頻過(guò)去多半運用于軍事上，另外則是有成本的考慮。
成本的考慮又是什么？ 假使電磁波的頻率越高，波長(cháng)就越長(cháng)，連帶地它的繞射能力也就越差，就如同衛星通訊及GPS導航一樣，對于傳輸方向有一定要求，因此，電信系統商就得興建更多的基地站來(lái)傳遞訊號，成本也就跟著(zhù)水漲船高。 舉例來(lái)說(shuō)，原本一個(gè)4G的基地臺就能覆蓋的范圍，5G基地臺就得裝設6-8個(gè)基地臺才夠用。
為了解決這項問(wèn)題，多數電信商會(huì )使用微型基地臺(Microcell)，來(lái)取代過(guò)往的大基地臺，成本也能跟著(zhù)下降，這時(shí)也會(huì )引發(fā)一些疑慮，如果架設了這么多的基地臺，會(huì )不會(huì )造成更多的輻射污染呢？
這可以用一種簡(jiǎn)單的模擬來(lái)說(shuō)明：在一間房間里，用一個(gè)大功率的暖爐好，還是數個(gè)小功率的暖爐好呢？ 答案當然是后者，因為后者的覆蓋良好，熱能不會(huì )集中于某區域散播，而是相對分散，并且速度快，功率影響也更小。
而MIMO又是什么呢？ 答案是裝設「更多的天線(xiàn)」。 為什么智能型手機內能容納更多支天線(xiàn)呢？ 是因為當頻率越高時(shí)，波長(cháng)短，天線(xiàn)也就跟著(zhù)縮短。 過(guò)去的大哥大多有一只長(cháng)長(cháng)的天線(xiàn)，而今日卻已經(jīng)不常見(jiàn)了，并不是因為它們不再被需要，而是縮小嵌入整只手機里頭去了。
而5G時(shí)代使用的毫米波，天線(xiàn)也能再度縮小。 因此，除了可以將更多的天線(xiàn)塞入手機外，微型基地臺內也能放入更多的天線(xiàn)，接收與發(fā)送訊號的窗口越多，處理速度也能大幅增加，達到所謂的「多進(jìn)多出」。
控制電磁波的傳輸方向
再來(lái)是具備高技術(shù)門(mén)坎的波束賦形。 電磁波的傳輸，一般是用四散、廣播的方式傳遞訊號，然而我們通常只需要將訊號朝著(zhù)某方向傳遞即可，多數的電磁波能量都被大幅浪費。
而波束賦形則是可以控制射頻訊號，使得基地臺站上的電磁波，能對準它提供服務(wù)的對象(智能型手機)，并隨之改變方向。 透過(guò)此項精準傳遞訊號的服務(wù)，可以大大提升基地站的服務(wù)數量。
最后一項5G特性─D2D(Device to Device)，則代表當日后使用5G技術(shù)時(shí)，不再需要透過(guò)基地臺來(lái)轉送訊號，即可讓鄰近的兩臺無(wú)線(xiàn)裝置能夠建立直接聯(lián)機（Device-to-Device Link）來(lái)進(jìn)行通訊， 大幅度地降低基地站的使用資源。
5G在生活中實(shí)現
而在什么時(shí)候才能夠看到5G實(shí)現在日常生活中呢？ 目前已經(jīng)有部分5G技術(shù)開(kāi)始進(jìn)行測試，例如美國AT&T和Verizon正測試家庭和企業(yè)的5G寬帶固網(wǎng)；而南韓的電信商則希望趁著(zhù)2018年平昌冬季奧運會(huì )時(shí)，能夠提前讓5G網(wǎng)絡(luò )到位 ；世界各地的電信商則預估將在2020年開(kāi)始提供5G的行動(dòng)服務(wù)。
2017年11月，美國電信商Verizon也宣布在2018下半年將在加州推出業(yè)界第一個(gè)商用5G固定無(wú)線(xiàn)接入寬帶網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，并在年底前擴張市場(chǎng)。 此外，Verizon宣布將和瑞典電信設備制造商Ericsson合作，Ericsson將成為2018年商用固定無(wú)線(xiàn)接入5G服務(wù)的網(wǎng)絡(luò )設備供貨商。
目前各家電信商正在進(jìn)行多種模型的測試校正，包含網(wǎng)絡(luò )的建立方式以及使用的電磁波頻段，可預見(jiàn)的是，5G將是新一波的戰場(chǎng)，勝出的技術(shù)和方案將成為業(yè)界標準，也能在新世代中取得領(lǐng)導地位。CTIMES
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