★ 5G - 什麼是 5G、功能及其應用

解釋：5G 技術 | 優點、缺點及其應用

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二十一世紀是「互聯」世紀；由於研究和發明，無線通訊技術在隨後的幾年裡迅速進步。在 4G 無行動技術出現後，研究人員和行動營運電信業者行業，開始研究 5G 通訊技術方面的進展，原因是某些主要需求，如增加資料速率、增加容量、減少延遲和改進 QoS（服務品質）。

第五代（5G）無線技術，包括 BDMA（光束部門多路接入）和 FBMC（Filter Bank 多營運業者多路接入）等增強接入技術，將輕鬆取代第四代（4G）無線技術。5G 不僅將比目前的 4G 更快，而且還有可能徹底改變其他行業，如製造業、汽車、醫療保健和能源。它將允許在廣泛的工業環境中，從有線連線到無線連線的轉換。本報導解釋了 5G、其功能和應用。

什麼是 5G 及其功能

5G 技術代表第五代，這是下一代無線網路技術，目的在將行動技術的覆蓋範圍擴大到 LTE 的能力之外。這是蜂窩技術的最新版本。5G 有三個關鍵特徵：更快的速度、更低的延遲，以及同時連線多個裝置的能力。由於更高的可訪問頻寬和新的天線技術，5G 可以顯著增加透過無線系統傳送的資料量。毫米波（mmWave 或 millimeter-wave）技術為這些 5G 網路提供動力。

5G 技術將改變手機在頻寬非常高的地區（如 1Gbps 或更高）的使用方式。當 5G 被推送到支援 VoIP 的裝置上時，人們會遇到前所未有的呼叫量和資料傳輸水準。5G 技術將提供無處不在的網路、無線電資源管理、高海拔平流層平台站（HAPS，High altitude stratospheric platform station）系統等服務。

與前幾代人相比，5G 無線技術是一個重大進步。它解決了之前的所有缺點，如缺乏覆蓋範圍、蜂窩邊緣效能不足和通話掉線。5G 承諾更好的覆蓋範圍和連線性。

圖1：各代人的比較表

5G 如何運作

5G 技術的引入帶來了網路設計的進步。5G 新無線電被譽為更好的 5G 無線空氣介面的全球標準，包括以前未在 4G 中使用的頻譜。新天線使用大規模MIMO（多輸入、多輸出，multiple inputs, multiple outputs）技術，允許許多接收器和發射器同時傳輸大量資料。

然而，5G 技術不僅限於新無線電。它加強了結合了未經許可和許可的無線技術的融合和異構網路。這增加了使用者可用的頻寬水準。

5G 透過機器學習（ML）輔助自動化增強數位體驗。對秒響應時間（例如，自動駕駛車輛）的要求，推動 5G 網路使用 ML 建立自動化，從長遠來看，使用人工智慧（AI）和深度學習（DL）建立自動化。主動管理和自動化服務和流量配置改善了連線體驗，同時也減少了基礎設施費用。

5G 技術和技術

為了考慮納入 5G 標準，已經開發了幾種技術和方法。有了這些新的方法和技術，5G 將能夠提供動態和靈活的服務。正在開發的 5G 技術包括：

毫米波通訊

這些使用的頻率在頻率範圍內要高得多。它允許使用各種新頻譜以及高達 2 GHz 的寬信道頻寬。然而，這給手機開發帶來了額外的問題，因為最大頻率和頻寬通常分別約為 2 GHz 和 10-20 MHz。超過 50GHz 的頻率在電路設計、技術和系統使用方面，為 5G 帶來了困難的挑戰，因為這些頻率不會傳播很遠。他們完全被障礙物吸收了。不同的國家將不同的頻譜分配給 5G。

波形

新的波形引起了很多人的興趣。OFDM 成功地用於 4G LTE 和幾個高資料速率系統。然而，它在少數情況下受到限制。討論的其他波形格式包括 GFDM、通用過濾多載波、濾波組多載波、UFMC、廣義頻分複用和 FBMC。不存在完美的波形。OFDMA 發現有用，因為它帶來了最出色的整體效能，而不會過於依賴處理能力。

多重訪問

5G 技術的幾個新接入計劃正在調查中。正在考慮的技術清單包括 OFDMA、IDMA、SCMA、NOMA、MUSA 和 PDMA。然而，最可能的格式是 OFDMA。

帶光束轉向的大規模 MIMO

儘管 MIMO用於從 LTE 到 Wi-Fi 的一系列應用中，但天線相當有限。由於天線尺寸和波長間距，微波頻率的使用使得在單個裝置上，使用多個天線成為可能。這種安排將允許引導光束，以提供卓越的效能。

密集的網路

細胞大小縮小可以更好地全面有效地利用該可用頻譜。必須採用技術，以確保微小細胞存在於巨集網路中，並隨後佈署為女性細胞按計劃執行。在向網路新增額外的單元格時，遇到了相當大的挑戰，並且正在建立方法來避免這種可能性。

5G 應用/案例

5G 技術的目標是啟用新型應用。它不僅是上一代蜂窩網路的進化更新，也是一項突破性技術，目的在消除全球連線的訪問、容量、效能和延遲邊界。如下圖所示，5G 的三個主要案例是：增強型行動寬頻、大規模機器類型通訊和超可靠的低延遲通訊。

圖2：5G 用例

增強型行動寬頻（eMBB）

eMBB （Enhanced Mobile Broadband）的成長，反映了當代行動寬頻的成長，允許更大的資料量，和更好的使用者體驗。一個最好的例子是支援更高的終端使用者資料速率。

典型的 eMBB 應用

超高畫質影像（4K、8K）3D 影像
觸覺網際網路、雲遊戲和寬頻亭
遠端教室，全息圖
虛擬實境（VR）和擴增實境（AR）
即時模擬和訓練

大規模機器式通訊（mMTC）

mMTC （Massive Machine Type Communication）是指裝置數量龐大的服務，如遠端感測器、裝置監控裝置和執行器。低裝置成本和高效的裝置能源使用，是此類服務的兩個要求。這允許裝置的電池續航時間更長，可以持續幾年。每個裝置只接收和生成有限的資料。因此，在這種情況下，支援高資料速率變得不那麼重要了。

典型的 mMTC 應用