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7 分鐘了解 5G - 什麼是 5G？ - 5G 如何運作？ - 5G：下一代網絡 - Simplilearn

5G Explained In 7 Minutes - What is 5G? - How 5G Works? - 5G: The Next-Gen Network - Simplilearn

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5G 是寬頻蜂窩網路的第五代技術標準，蜂窩電話公司於 2019 年開始在全球佈署。它是 4G 網路的繼任者，目前為大多數手機提供連接。

5G 提供更快的下載速度和減少的延遲時間（將數據從源傳輸到目的地所需的時間延遲），以及每平方公里設備的更高連接密度。這種更高的性能將加速許多新技術和現有技術的開發。

許多人發現寬頻蜂窩網路從 3G 到 4G（現在又到 5G）的過渡令人困惑，並且不理解這些變化背後的原因。本期 EUC 將解決其中的一些困惑，並討論新一代蜂窩寬頻網路和設備，對幾乎所有工業和商業業務，以及我們日常生活的許多方面都很重要的多種方式。

什麼是 5G 基礎設施？

5G 是全球熱門話題，是電信行業寬頻的第五代技術標準，是 4G 網路的繼任者，可為當前大多數手機提供連接。根據 GSM 協會（全球行動通信系統）的數據，到 2025 年，5G 網路預計將在全球擁有超過 11 億用戶。與其前身一樣，5G 網路是蜂窩網路，其中服務區域被劃分為稱為小區的小地理區域。小區內的所有 5G 無線設備，透過小區內的本地天線，透過無線電波連接到網際網路和電話網路。

獨立和非獨立 5G 網路基礎設施

非獨立基礎設施 (NSA) 部分依賴於現有的 4G LTE 基礎設施，但也利用了一些新技術，如 5G 新無線電 (NR)。根據 3GPP 標準，NSA 架構具有 5G RAN 和 5G NR 接口，可與現有 LTE 基礎設施和核心網路協同工作。5G 標準還指出，這意味著雖然僅支持 LTE 服務，但網路具有 5G NR 提供的功能，例如更低的延遲。

根據 Grand View Research, Inc. 的數據，非獨立 (NSA) 網路架構在 2020 年以超過 92.9% 的收入比重主導了市場。這歸因於非獨立網路在全球範圍內的早期佈署 —— 即通常與現有的 LTE 基礎設施整合佈署。包括 AT&T、Verizon 和中國移動在內的幾家主要服務提供商，已經佈署了 5G NSA 網路模型以供基本使用。

獨立基礎設施是一種 5G 網路，不依賴 LTE 網路，擁有連接到 NR 的自己的雲原生網路核心。預計網路營運商將在透過 NSA 基礎設施後在獨立基礎設施上使用。使用 NSA 方法使營運商有機會在建構 5G 網路所需的實體基礎設施時，提供類似 5G 的體驗。根據 3GPP 第 15 版，獨立佈署選項由用戶設備 RAN（包括 NR 和 5G 核心網路）組成。5G核心網依託基於服務的 5G 架構框架，網路功能虛擬化。

5G 網路鐵塔基礎設施

宏蜂窩是服務於廣泛區域的傳統蜂窩塔。在 5G 網路中，通常在硬體上運行的網路功能被虛擬化，作為軟體運行。在 5G 網路充分發揮其潛力，並實現自給自足之前，大多數營運商將使用現有的 4G LTE 無線接入網路 (RAN)，並配備許多新天線。這使營運商可以在新的實體基礎設施建設的同時，提供改進的服務，從而實現從 4G 到 5G 的轉移。

5G 基礎設施硬體

5G 基礎設施硬體主要是：無線接入網（RAN）；核心網路，為透過接入網路互連的客戶提供大量服務；回程，連接骨幹網和邊緣網路；以及連接 5G RAN 和核心網路的傳輸。回程和傳輸網路包括光纖或微波天線。

根據 Grand View Research, Inc. 的數據，在硬件領域，RAN 在 2020 年以 47.6% 的比率，主導了 5G 基礎設施市場。這歸功於 5G RAN 在全球多個小型蜂窩和宏蜂窩基地台的穩健佈署。

網路服務提供商部署虛擬和集中式 RAN 的趨勢正在迅速增加，以降低整體基礎設施成本和網路複雜性。此外，使用軟體定義網路 (SDN) 技術來提高虛擬 RAN 的營運效率，預計將在 2021 年至 2028 年的整體細分市場成長中發揮關鍵作用。

頻段分類

6 GHz 以下頻段用於從手機發射塔發射的頻率低於 6 GHz 頻率的情況。低於 6GHz 的頻譜是在全球範圍內儘早佈署 5G 網路的候選者。它使用低於 6GHz 範圍的頻譜中未使用的部分，並且可以支持比 LTE 頻段更高的頻寬。2020 年，Sub-6GHz 以 91% 以上的份額主導了 5G 基礎設施市場。

毫米波頻段是高頻段頻率，可提供增強的頻寬容量和極低的延遲。這些頻段將主要用於以超可靠連接為先決條件的應用，特別是在遠端患者手術和車對車 (V2V) 連接中。

Covid-19 延遲實施

Covid-19 的爆發無疑推遲了 5G 基礎設施的實施。大流行導致驗證 5G 獨立網路的處理性能，和穩定性所需的測試和試驗中斷。此外，大流行導緻美國和中國等國家的 5G 新無線電技術 (NR) 電信設備對全球市場的出口下降。

復甦與創新

儘管發生了大流行，但對改善能源監測和管理通信的持續重視，加上需要更好地控制能源生產和配電網路，預計將在未來 7 年內推動 5G 基礎設施的佈署。許多已發表的行業報告顯示，2020 年全球 5G 基礎設施市場規模接近 30 億美元，預計 2021 年至 2028 年將以複合年成長率 (CAGR) 成長，預計成長率在 49.8% 至 71.2% 之間.

快速發展的工業數位化，為全球服務提供商開闢了新的收入來源。在協作/雲端機器人、自動導引車 (AGV)、無線攝影機等工業應用之間，建立持續通信的需求不斷成長，預計將推動工業領域的多年成長。在製造過程中提供機器與機器之間不間斷連接的能力，增加了對具有低延遲連接的超可靠高頻的需求。

由於在緊急情況下需要與第一響應者進行快速通信，政府和公共安全設施的 5G 基礎設施的佈署正在增加。在持續的大流行之後，預計對下一代高速網路的需求將激增。

由於能源生產和配電應用對高速網路連接的需求不斷擴大，預計能源行業將出現大幅成長。此外，對改善船舶和集裝箱/船舶連接，以實現遠程有效監控的需求不斷成長，預計這將進一步推動 5G 技術和相關基礎設施在運輸和物流領域的採用。

醫療保健行業開始強調遠端診斷、治療和手術等概念對患者的重要性。這意味著遠端患者手術期間的數據傳輸和連接必須可靠且持續。預計 5G 下一代技術和相關基礎設施，將在未來幾年幫助推動醫療保健行業的市場成長。

為消費者、企業和行業提供高頻寬服務

新 5G 網路的一個重大變化和一個優勢是它們具有更大的頻寬，從而提供更高的下載速度 —— 最終達到每秒 10 吉比特 (Gbit/s)。隨著頻寬的增加，5G 網路將用作筆記型電腦和桌上型電腦的通用網路服務提供商，與現有的 ISP 競爭，例如有線網路。此外，許多關鍵任務應用（如精密製造、醫療診斷和手術、車聯網 (V2X)、無人機連接和許多其他應用）對增強頻寬連接和低延遲的需求不斷成長，這將有助於市場生長。

5G 技術將提供更好的用戶體驗，包括超高清 (UHD) 視頻、無縫視訊通話，以及用於遊戲的虛擬實境 (VR) 和擴增實境 (AR)。5G 將使在物聯網 (IoT) 上創建新應用程序，並改善機器與機器之間的連接成為可能。4G 手機無法使用新網路，這需要支持 5G 的無線設備。今天，你的通信服務提供商提供各種支持 5G 的手機。

全球主要通信服務提供商正在進行大量投資，以獲取低頻段和中頻段頻率，並為消費者、企業和行業提供高頻寬服務。最近，美國、中國、日本和韓國等主要國家的政府發布了 sub-6 GHz 頻率，以便在本國提供高速網路服務。