網路無所不在的 5G 世代,除了更快的網路速度外將從行動網路結構改變

2014.11.24 04:50PM
是Ericsson 與歐盟 METIS 針對 5G 發展概念與方向合作,以使用者體驗為最終目標這篇文章的首圖

從 WiMAX 與 LTE 的 3.9G 開始,行動通訊的架構有了本質上的變化,從過去的數據與網路分離的交換式網路架構改為 IP 網路架構,首當其衝的就是無法在 4G 技術使用既有的通話技術,目前仍在等待 VoLTE 標準化取代現行的,然而 IP 網路架構比起交換式網路更具效率,同時也可達成廣播式影音傳送架構。

4G 普及化才不久,現在已經又開始討論 5G 的部分,雖然 5G 還未標準化,不過從各家所探討的方向除了網路速度與延遲要持續進化外,其實還有些大方向的改變,筆者就目前與一些廠商聊到的 5G 趨勢做簡單的介紹。

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在基礎的概念上, 5G 要達到速度的再提升是必然的,不過無線技術要再提升傳輸速度的方法已經所剩不多,因為不同頻段的傳輸速度有一定的極限,目前在 4G 甚至已經用上 3 x 3 的三進三出多天線整合的方式將頻寬透過串聯的方式加大,但是也會使原本就已經越來越稀少的可商用網路頻段變得更匱乏。

因為無線頻譜是屬於特殊財產,且一些頻段已經分給通用的應用,像是常用於無線電設備的 2.4GHz 與 5GHz ,還有些用於公眾廣播如電視、電台,其次還有些全球通用的民生頻段如航太、船運,且還有用於特殊領域的軍用頻段等等,考慮到現有技術能夠活用的頻段,其實能用於行動網路的頻段並不多。

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但隨著手機越來越普及,不少人擁有超過一隻手機,且行動網路的便利性被大眾所接受,使用者越來越多,加上 4G 採用多天線接收的概念,原本還有餘裕的行動網路頻譜漸漸的不夠用;幾年前還在談保留 2G 用於備援,現在全球已經興起一股將 2G 頻譜清空給 4G 使用的趨勢。

既然頻譜有限,加上 3G 與 4G 還會並存一陣子,屆時 5G 上線要把 3G 頻譜清空恐怕也有一定困難,所以 5G 技術勢必要尋求新方法;另一方面,除了傳輸速度外,現行的行動網路最大的問題還有基地台用戶服務數,因為涵蓋率不等同於用戶服務數,能蓋的基地台有限、但使用人數越來越多,即便不斷改善基地台可服務的用戶數也追不上使用人數成長。

所以在 5G 的世代,不少電信相關業者一致認為需要從根本的概念顛覆行動網路技術,首先就是改變現有以廣播為概念的高功率、高涵蓋範圍的做法,改為以功率低、容易架設的小型基地台作為全新的服務模式,其次是因應對高速網路的需求,將採用傳輸距離短但速度更快的極高頻。

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在過去的概念中,高頻技術雖可乘載更大的頻寬,然而在技術難度、實際環境的穿透能力都不盡理想,故過去以大範圍覆蓋的電信概念下,透過高頻乘載行動通訊是不切實際的;然而如前述,大範圍涵蓋的模式跟不上用戶數的成長,且大型基地台架設還要考慮彼此相互干擾的問題,要解決現有的狀況,似乎降低功率、減少傳輸距離也不失為辦法。

所以在 5G 的概念下,預計將會以較小型的高頻低功率基地台作為都會覆蓋的手段,未來的基地台將會更不明顯,甚至百貨的櫥窗、公園的路燈、電話亭等等,皆是行動網路的小型基地台,且更適合部屬在穿透力較差的建築物內,比起現在的大型基地台服務範圍縮減,反而區域範圍內的基地台增加,還可依照區域密度調整基地台的數量,更容易提升使用者的上網體驗。

如果依照此趨勢,屆時走到 5G  後的網路架構,應該是在空曠大範圍仍由 3G 與 4G 網路負責覆蓋,但在都會區以及人口密集處則是廣設 5G 基地台

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