5G时代来临?: 5G与4G的不同

「5G」可说是2020年最火热的话题之一,从华为被美国封杀、5G手机芯片的推出、各国打造5G城市等,看来,在移动通信网路经过近40年的发展后,声称拥有更快速度、更广泛覆盖,并可解决拥塞和延迟问题的5G网路即将到来。

毫无疑问,5G将彻底改变我们使用手机的方式。但有人会问,现在4G也用的好好的,上网、追剧、直播都很给力,换成5G手机真的值得吗?就让我们来看看5G技术究竟和4G有什么不同?是否真的像人们说的那样好呢?

5G小常识

谈5G之前,我们先来了解何谓5G吧!当今的「无线通信」(Wireless Communication),即是利用电磁波来进行各种信息交换。不同频率的电磁波,又决定了不同的特性及应用,频率愈高,波长愈短,指向性较强,容易因穿透障碍物而耗能,传输距离因而变短。以目前主流的4G LTE来看,常用的频段多集中于450MHz~3800MHz区间,但此区间已开始拥塞,我们转向高频区,使用30GHz~300GHz的毫米波频段,这就是我们将要使用的5G!

速度

大家总是在说5G很快,但到底有多快呢?4G的峰值速度约为0.1-1Gbps,而5G则可达到1-10Gps左右;想象一下,若4G是原本单向双线道的高速公路,则5G就如同将其升级成200条,即便在连假期间,也能让返乡车潮同时涌入,不但能保持高速行驶,更不需踩煞车,方向盘一转便能随时下交流道,完全不用担心堵车。

CTIA表示,现在的4G LTE网路提供平均10-20 Mb / s的连线速度,同样下载一部电影,使用4G网路,在理想状态下得花6分钟,但5G仅需3.6秒,而由于不同技术、覆盖范围的地理差异,这个数据也许会有落差,但绝对会快的让你有感!

延迟

但速度并非5G最大的优势,因为4G的速度已经算是不错了,5G最大的亮点便是- “低延迟”:

                「拥有超快速度,却不会因为讯号来回而变慢!」

延迟是指数据从你的设备上传至目标所需的时间,这点对于将来发展远距手术、自动驾驶,甚至是VR 直播都至关重要。「低延迟」是这些功能可顺利运作的要件,因为响应时间会影响到结果,以自动驾驶为例,当路面任何状况上传至云端时,必须能进行快速的决策,实施触发煞车或避开障碍物的反应。

4G网络的平均延迟约为50毫秒。采用了5G技术,这一数值可能会降至1毫秒。这么说吧!大脑需要至少10毫秒的时间才能处理肉眼所看到的图像。低延迟对于机器或汽车中的实时反应至关重要,它还可能使云游戏成为可能。就目前的5G技术而言,其平均延迟约在10毫秒左右,想要更快,还有许多挑战需要克服,但绝对值得期待!

覆盖率

5G网路听起来似乎相当美好,但在现实中,想要广泛推行,尚有很长的一段路要走,如果现在的主流4G网络,其全球普及至今已花了数年的时间,甚至仍有许多农村地区还在依赖3G网络。即便在有4G网络覆盖的地方,网速也落差很大。因此可以预计,5G网络需要一段时间才能普及,更需要运营商、设备商和政府的协同努力。

基本上,5G网路的铺设将以6GHz以下(Sub-6GHz)及毫米波(mmWave)为主,由于5G高频毫米波速度虽快,但容易被干扰,需要架设更多的基地台;反之,较低频段的Sub-6GHz虽速度没那么快,但其射程更佳,且不容易被阻挡。而当前的4G技术仍将继续发展,成为6GHz以下互补技术,甚至可能会适度改建部份4G基地台,强化系统讯号切换。

而由于5G高频毫米波容易被干扰,如何达到一定的覆盖率正是各家业者欲努力的方向。目前采用的方式有以下几种:

1.架设更多微型基地台(small cell)

频段较低的4G是采用一个大型基地台(Macro Cell)即可覆盖2~40公里的范围,5G则必须采用多个微型基地台(Small Cell)才能覆盖相同的区域

2.massive MIMO技术

MIMO指的是「多进多出」(Multiple-InputMultiple-Output),即多根天线发送,多根天线接收,使数据传输的速度变得更快。因采用高频波段,波长变得更短,天线也就能做成毫米级,可将更多的天线塞入手机终端及微型基地台里,让既有的MIMO强化为Massive MIMO,速度更快!

3.波束成形

透过「天线数组」定向发送和接收信号的技术,其透过在特定方向上发射或接收信号的叠加,将原本全向覆盖转换为精准的指向性传输,不仅延长了传送距离,也大幅减少信号的干扰。

但新设备的成本昂贵,5G网路的架设可能会是4G的3倍,这对于5G网络的建设来说,可说是任重而道远,可能需要数年时间才能完成。

5G和4G的未来

5G虽讨论度高,但其未来情况仍尚未明朗!虽然有许多如VR直播、车联网、无人机、远距医疗、智慧城市等场景,可能都会因5G而蓬勃发展,但仍有许多不确定因素,如各国的频谱分配仍悬而未决,电信运营商必须冒险先下重本来投入基地台的架设;此外,我们更需要购买能支持5G的设备,别忘了!更快的传输速度也代表着更大功率的消耗,新手机或设备的电池寿命实在令人堪忧!这些都是5G网路要发展,首先要面临到的问题!

不管如何,时代在进步,科技更是日新月异,路是人走出来的,就让我们静观其变,期待5G时代的来临吧!

若对于今天的内容有任何疑问,欢迎随时与我们联系!

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