．5G 詳解說明 - 5G 的工作原理

How 5G works and what it delivers

什麼是 5G？

5G 是第五代行動網路，是當今 4G LTE 網路的重大發展。 5G 旨在滿足當今現代社會，在數據和連接性方面的巨大成長，具有數十億個互聯設備的物聯網，以及未來的創新。5G 最初將與現有 4G 網路結合使用，然後在後續版本和覆蓋範圍擴展中，發展為完全獨立的網路。

5G 除了提供更快的連接和更大的容量外，5G 的一個非常重要的優勢，是快速的反應時間（稱為延遲）。

延遲是設備通過無線網路，相互反應所花費的時間。 3G 網路的典型反應時間為 100 毫秒，4G 約為 30 毫秒，而 5G 的響應時間將低至 1 毫秒。這幾乎是瞬間打開了，連接應用的新世界。

5G 將啟動什麼作用？

5G 將實現與數十億設備、物聯網（IoT）和真正互聯世界的即時連接。

5G 將提供高速度、低延遲和連接性，以實現前所未有的新一代應用、服務和商業機會。

5G 主要分為三類的使用案例：

1. 大規模的機器對機器通信 - 也稱為物聯網（IoT），它涉及到數十億個設備的連接，而無需人工干預，其規模是前所未有的。這有可能徹底改變，包括農業、製造業和商業通訊在內的現代工業流程和應用。

2. 超可靠的低延遲通信 – 關鍵任務，包括設備、工業機器人、車輛到車輛的通信和安全系統、自動駕駛和更安全的運輸網路的即時控制。低延遲通信還開闢了一個新的世界，使得遠端醫療的照護、處理過程和治療都成為了可能。

3. 增強的行動寬頻 – 提供顯著更快的數據速度和更大的容量，保持與世界的連接。新的應用將包括，用於家庭的固定無線網路存取；無需廣播車的戶外廣播應用；以及為移動中的人們，提供更大的連接性。

對於社區而言，5G 將連接數十億個設備，為我們的智慧城市、智慧學校和智慧家庭，更智慧和更安全的車載，提升醫療保健和教育水準，並提供更安全，更有效綠的居住環境。

對於企業和產業而言，5G 和物聯網將提供大量數據，使他們能夠以前所未有的方式，深入了解其營運。企業將根據數據進行營運，並做出關鍵決策。在農業方面，智慧農場和製造業方面進行創新，從而為節省成本、改善客戶體驗，和實現長期成長鋪平了道路。

每個人都可以使用虛擬和增強實境等新興技術。虛擬實境提供了以前無法實現的連接體驗。借助 5G 和 VR，你將能夠前往自己喜歡的城市，觀看現場足球比賽，甚至可以在舒適的沙發上，檢視房地產並走進新家。

5G 將使我們在明天的智慧城市、智慧家庭和智慧學校中保持聯繫，並為我們帶來尚未想到的機會。

5G 增強型行動寬頻和物聯網，將徹底改變農業和耕作。

5G 將於何時推出？

最初的 5G 服務，於 2019 年在許多國家開始使用，預計到 2025 年將廣泛使用 5G。

5G 的第一個應用將會是什麼？

固定的家庭無線接入，和增強的行動寬頻服務，是使用新的 5G 手機、平板電腦、無線接入調製解調器和熱點，首先的應用。

5G 設備提供什麼？

5G 設備的主要優勢，將是大大加快數據存取訪問、下載和串流式傳輸內容的速度。此外，5G 設備將具有更高的運算能力，並利用更低的延遲，這意味著這些設備將享受與網路的幾乎是瞬時的連接，並且由於使用先進的波束控制技術天線，而在旅途中也可以獲得更大的連接性。

5G 有哪些設備可用？

配備 3G、4G 和 5G 連接熱點功能的手機、平板電腦，會於 2019 年推出，未來幾年將開發低延遲，和廣泛的使用 5G 的機器對機器應用。

5G 將如何運作？

大多數電信商最初會將 5G 網路，與現有 4G 網路整合在一起，以提供連續的連接。

5G 網路架構說明了 5G 和 4G 協同工作，中央和本地伺服器，為使用者和低延遲應用，提供了更快的內容。

行動網路具有兩個主要組成部分，即「無線電接入存取網路」和「核心網路」。

無線電接入存取網路 - 由各種類型的設施組成，包括小型蜂窩、塔台、天線，和專用的室內和家庭系統，這些系統將行動用戶和無線設備連接到主要核心網路。

小型蜂窩將是 5G 網路的主要特徵，特別是在連接範圍非常短的新毫米波（mmWave）的頻率下。為了提供連續性的連接，將根據使用者的需求，將小型小區域的連接位置分佈在群集中，這將補充提供廣域覆蓋的廣域網路的不足。

5G 廣域蜂窩將使用 MIMO（多元輸入、多元輸出）天線，使其有多個元素或連接，來同時發送和接收更多數據。使用者的利益在於，更多的人可以同時連接到網路，並保持高吞吐量。在 MIMO 天線使用大量天線元件的情況下，通常將它們稱為「大規模 MIMO」，其實體尺寸類似於現有的 3G 和 4G 基地台天線。

核心網路 - 是管理所有行動語音、數據，和 Internet 連接的行動交換和數據網路。對於 5G，正在對「核心網路」進行重新設計，以更好地與基於 Internet 和雲端的服務整合，並且還包括跨網路的分佈式伺服器，從而縮短了反應時間（減少了延遲）。

5G 的許多高級功能，包括網路功能虛擬化，和針對不同應用和服務的網路切片，將在核心中進行管理。下圖顯示了本地雲端伺服器的案例，這些本地雲端伺服器為使用者提供更快的內容（電影串流），並為車輛防撞系統提供低延遲的應用。

5G 網路中的本地伺服器案例，提供更快的連接和更短的反應時間

網路切片 – 提供一種智慧的方式，來為特定行業、企業或應用分割網路。例如，緊急服務可以獨立於其他使用者，在網路切片上運行。

網路功能虛擬化（NVF） - 能夠在營運商的雲端平台內的任何所需位置，即時實例化網路功能。過去可以在專用硬體（例如，企業場所的防火牆和加密）上運行的網路功能，現在可以在虛擬機上的軟體上運行。 NVF 對於提高速度效率和靈活性，以支持新的業務應用相當重要，它是支持 5G 的重要核心技術。

5G 與 4G 協同工作

建立 5G 連接後，使用者設備（或產品）將連接到 4G 網路以提供控制信號，並連接到 5G 網路，以透過增加現有 4G 容量，來幫助提供快速數據連接。

在 5G 覆蓋範圍有限的地方，數據在提供連續連接的 4G 網路上承載。從本質上講，這種設計是 5G 網路，對現有 4G 網路的補充。

5G 如何提供連續性的連接、更大的容量，以及更快的速度和反應時間？

更好的連接 - 始終保持連接

5G 網路目的在與使用一系列廣域蜂窩、小型蜂窩和專用內置系統的 4G 網路配合使用。小區域小型蜂窩是微型的基地台，目的在實現本地化的覆蓋，通常覆蓋 10 米到幾百米，為較大的廣域網路提供補充。小型蜂窩對於 5G 網路非常重要，因為毫米波頻率的連接範圍非常短。

頻譜增加 - 更大的容量、更多的使用者，和更快的速度

在許多國家/地區，5G 的初始頻寬低於 6 GHz（在許多情況下為 3.3-3.8 GHz 頻寬），並且頻率與現有的行動和 Wi-Fi 網路相似。與當前的行動技術相比，高於 6 GHz 的其他行動頻譜（包括通常稱為毫米波）的 26-28 GHz 頻寬，將提供更大的容量。額外的頻譜和更大的容量，將使更多的使用者、更多的數據，和更快的連接成為可能。預計隨著傳統網路使用率的下降，並支持未來的使用案例，未來 5G 將會重用現有的低頻段頻譜。

mmWave 頻寬中增加的頻譜，將提供局部覆蓋，因為它們僅在短距離上工作。未來的 5G 佈署，可能會在高達 86 GHz 的頻段中，使用 mmW 頻率。

行動頻譜顯示的射頻範圍為 3-100 GHz，而新的 5G 頻譜高於 6GHz。