5G超速生活即將來臨

5G超速生活即將來臨

撰文/Jack Parsons
轉載自《HOW IT WORKS 知識大圖解》2020年2月第65期

這種超快的行動網路採用以往未見的頻率,開啟了新的技術領域,準備改變我們的生活與工作方式。

手機螢幕的左上或右上角顯示了什麼?很可能是「4G」。若是在市區,或許為「4G LTE」,代表網速稍快一些。要是在鄉間,也許會變成「3G」,可能就無法順暢播放串流影片。但若剛好身處特定國家,且有新款手機在手,同樣的角落可能會出現新字樣:5G。而使用者的生活也將大不相同。

「G」代表「世代」。5G即第五代行動通訊技術,為最新研究與技術的結晶。但5G帶來的改變不僅止於使用手機的方式。瑞典電信裝置製造商愛立信(Ericsson)的創新業務主管歐莎.坦森斯(Åsa Tamsons)表示:「5G引發的衝擊可比擬工業革命中的電力、矽和蒸氣。」

與前幾代行動通訊的不同之處在於:5G採用較高的無線電頻率。由於無線電波皆以等速傳播,特定頻率的波長便會直接影響傳輸資料的速度。根據經驗法則,頻率越高、波長便越短,傳送資料的頻寬就越大。

4G所用的最高頻率為2.6吉赫(簡稱GHz)。目前欲啟用的5G基地台則介於3.5GHz和6GHz的傳輸頻率。正因如此,5G可提供每秒達10吉位元(簡稱Gb)的下載速度──為4G的10倍。因此,在幾秒內就可無線下載高畫質電影,不像現在得耗上幾分鐘。

當然,高速行動網路的優勢不僅止於下載速度,等待時間亦然。所謂的等待時間為網路的通訊延遲,即傳送命令──如點選網頁上的按鈕──和網站回應間的時間差。落差越小,等待時間便越短。4G的最大等待時間為50毫秒,5G則能縮短至僅4毫秒,每次都能提供近乎瞬時的連線品質。

但再過幾年,5G可能還會變得更快,網路供應商打算採用遠超過6GHz的頻率。介於30GHz和300GHz的頻段名為毫米波段,波長極短(僅1至10毫米寬),曾被無射電天文學和雷達槍所用。一旦採用飛快的毫米波頻寬,5G就會超越Wi-Fi,實現此技術潛在的各種好處。

然而,高頻率仍有其代價。波長短不利於遠距傳輸,極易受干擾。毫米波尤其如此,不僅得與傳送資料的裝置保持在視線範圍內,還會被牆壁甚或雨水阻擋。有鑑於此,便得在城鎮中建造更多天線,以利隨時近距離接收訊號。但高頻率所需的天線較短,因此城市中並不會出現高聳的電話塔,只須將發射機裝在路燈和交通號誌燈上即可。

如今,行動網路不僅能用來打電話。現在有各種對頻寬要求極高的裝置:連線到雲端、讓人可隨時工作的平板電腦、內建行動網路的智能手錶,以及無時無刻都在錄製高畫質影像的家用監視器等。這股趨勢預計會持續下去;到了2020年,全球的連網裝置會從2017年的84億部增至200多億部,是現今行動資料用量的三倍。

所幸,5G足以勝任這項重任。它所用的波長較短,容量因此較大,網路可同時處理更多資訊。因此,相較於4G每平方公里可連線10萬台裝置,下一代行動網路將能處理100萬台。

高容量不僅足以承擔未來所需,也得以將所謂的「物聯網」(簡稱IoT)正式推向高峰。成千上萬的日常用品──從住家、工作場所,到街角──都將安裝感應器,以便收集、傳輸和共享資料。這些資訊皆可在雲端中進行組合和分析,協助家庭、企業和整個社區做出更聰明的決策。

技術的飛躍將促成新商品、新業務,甚至是自駕車和人工智慧等新產業。專家表示,到了2035年,5G可能會帶來12兆美元的年銷售額。這大約相當於中國整體的經濟規模。因此,各國和企業競相擁抱5G或許就不足為奇了。

第一步是準備好基礎設施。諾基亞、愛立信和華為是三大網路裝置供應商。然而,美國和澳洲等國已禁用華為的5G電信設備。

南韓是第一個在全國推行5G的國家,主要的電信公司都在2019年4月開通了新網路。儘管幅員更加遼闊,但中國和美國 皆欲在2020年實現同樣的目標。2019年5月,已有6個英國城市提供5G服務。然而,瑞士為歐洲區的領頭羊,已在227個地區推行了5G。

接著推出的則是手機。5G會需要新一代的數據機,因此舊手機將無法支援新的速度。許多知名的手機製造商已承諾生產(或已推出)5G智慧型手機,其中包括三星、華為、一加、LG、小米和Oppo。

最初,5G鎖定企業用戶,但最終所有人皆會受益。速度更快、延遲更少代表著更優異的反應與服務品質,5G的未來將超乎你我的想像。

(本文由教育部補助「AI報報─AI科普推廣計畫」取得網路轉載授權)

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