5G

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5G標誌

第五代移動通信系統英語:5th generation mobile networks5th generation wireless systems),簡稱5G,指的是移動通訊技術第五代,也是4G之後的延伸,目前正在積極研發中,且目前還未有任何電信公司或標準訂定組織(像3GPPWiMAX論壇及ITU-R)的公開規格或官方文件有提到5G。

規格[編輯]

下一代行動網路聯盟(Next Generation Mobile Networks Alliance)定義了5G網路的以下要求:

  • 以10Mbps的數據傳輸速率支持數萬用戶;
  • 以1Gbps的數據傳輸速率同時提供給在同一樓辦公的許多人員;
  • 支持數十萬的並發連接以用於支持大規模傳感器網路的部署;
  • 頻譜效率應當相比4G被顯著增強;
  • 覆蓋率比4G有所提高;
  • 信令效率應得到加強;
  • 延遲應該顯著相比LTE被降低。

下一代行動網路聯盟聯盟認為,5G應在2020年陸續推出,以滿足企業和消費者的需求。除了提供簡單的更快的速度,他們預測5G的網路還需要滿足新的使用案例的需求,如物聯網(網路設備建築物或Web訪問的車輛),以及廣播類服務和在發生自然災害的時候的生命線通信。

5G相比4G的技術創新[編輯]

5G相比4G的技術創新如下[1]

  • 5G將採用512-QAM或1024-QAM更高的資料壓縮密度調變/解調變器,目前4G使用256-QAM或64-QAM的調變以壓縮傳輸資料,因此頻譜效率每Mbps/100MHz的利用效率更高提高更多傳輸速率。
  • 5G將採用28GHz毫米波通訊,目前4G是用700MHz、900MHz、1800Mhz、2600Mhz等低頻段,雖然電波延射能力比較高但是在低頻上頻譜資源就卻相當有限,在高頻的毫米波大多是軍用戰鬥機雷達或測速照相等少數裝置,頻譜寬度更高,而且更容易找到連續頻譜,代表空白頻譜將會非常容易取得。
  • 波束指向配合多輸入多輸出MIMO相控陣列天線, MIMO多輸入多輸出利用電磁波的空間多工和路徑不同多天線系統提高傳輸速率,類似在軍用領域的技術將延伸出的商用技術版本
  • 波束自適應和波束成形,能夠提高特定方向的波瓣優化傳輸距離[2]
  • 新材料將使用GaN氮化鎵或是GaAs砷化鎵材料的RF射頻天線和功率放大器,此材料的RF射頻天線能在更高的頻段有更高的能源效率,代表裝置比較省電。[3][4] [5]
  • 為了適應工業物聯網無人駕駛汽車、商用無人機等新技術的應用,網路延遲時間將降低到1ms以下[6]

雖然5G延伸向下4G設備,5G更像是一種全新的網路

發展[編輯]

由於5G技術將可能使用的頻譜是28GHz及60GHz,屬極高頻(EHF),比一般電訊業現行使用的頻譜(如2.6GHz)高出許多。雖然5G能提供極快的傳輸速度,能達到4G網絡的40倍,而且時延很低,但訊號的衍射能力(即繞過障礙物的能力)十分有限,且傳送距離很短[7],這便需要增建更多基站以增加覆蓋。

早在2009年,華為就已經展開了相關技術的早期研究,並在之後的幾年裡向外界展示了5G原型機基站[8]。華為在2013年11月6日宣布將在2018年前投資6億美元對5G的技術進行研發與創新,並預言在2020年用戶會享受到20Gbps的商用5G移動網絡。2014年5月8日,日本電信營運商NTT DoCoMo正式宣布將與EricssonNokia、三星等六間廠商共同合作,開始測試凌駕現有4G網路1000倍網路承載能力的高速5G網路,傳輸速度可望提升至 10Gbps。預計在2015年展開戶外測試,並期望於2020年開始運作。[9]

2013年5月13日,韓國三星電子宣佈,已成功開發第5代移動通信(5G)的核心晶片實作[10],這一技術預計將於2020年開始推向商業化[11]。該晶片技術可在28GHz超高頻段以每秒1Gb以上的速度傳送數據,且最長傳送距離可達2公里。與韓國目前4G技術的傳送速度相比,5G技術要快數百倍。通過這一技術,下載一部1GB的高畫質(HD)電影只需十秒鐘。2015年諾基亞與加拿大某運營商成功測試5G。預計在2018年冬季奧運期間,韓國將推出5G試驗網絡,並於2020年實行大規模商用。[7]2016年8月3日,澳大利亞電信宣布將於2018年在黃金海岸進行5G試驗。[12]

中國相關廠商在極化碼概念提出後加強研究相關領域意圖用於手機數據傳輸上,並累積大量專利[13]華為2016宣布4月份率先完成中國IMT-2020(5G)推進組第一階段的空口關鍵技術驗證測試,在5G信道編碼領域全部使用極化碼,2016年11月17日國際無線標準化機構3GPP第87次會議在美國拉斯維加斯召開,中國華為主推PolarCode(極化碼)方案,美國高通主推LDPC方案,法國主推Turbo2.0方案,最終短碼方案由極化碼勝出,之前長碼由LDPC勝出,底層規格確立。

2016年高通公司發表全球首個5G基帶晶片X50,驍龍X50 5G調制解調器使用28GHz毫米波通訊,下行速率達到5Gbps為目前最快的量產形晶片X16使用在S835處理器的1Gbps的5倍之多,X50基帶可能在2018年初量產。[14][15]高通進一步的解釋是,利用毫米波波長短的特點,形成狹窄的定向波束,發送和接收更多能量,從而克服傳播/路徑損耗的問題並在空間中重複使用。此外,在視距路徑受阻時,非視距(NLOS)路徑(如附近建築的反射)能有大量能量以提供替代路徑。按照高通的規劃,驍龍X50 5G平台將包括調制解調器、SDR051毫米波收發器和支持性的PMX50電源管理芯片。[16]

參考資料[編輯]

  1. ^ http://www.qualcomm.cn/5g 高通公司對於5G的技術說明
  2. ^ https://www.qualcomm.com/products/snapdragon/modems/5g/x50
  3. ^ http://www.eeworld.com.cn/wltx/article_2016082313921.html 以GaN打造的功率放大器為5G鋪路- RF技術- 電子工程
  4. ^ https://www.stockfeel.com.tw/%E7%9F%BD%E5%8E%9F%E6%96%99%E7%AB%B6%E7%88%AD%E8%80%85%E6%82%84%E6%82%84%E8%A7%B8%E5%8F%8A%E8%98%8B%E6%9E%9C%E3%80%81%E8%B0%B7%E6%AD%8C%E5%92%8C%E7%89%B9%E6%96%AF%E6%8B%89%E7%9A%84%E6%99%B6%E7%89%87/
  5. ^ http://www.samsung.com/tw/news/product/samsung-5gmmwave-tech-news-release/ 三星開發可應用於行動通訊領域的毫米波頻段自我調整式陣列傳輸技術
  6. ^ http://www.techrepublic.com/article/does-the-world-really-need-5g/
  7. ^ 7.0 7.1 還沒到來的5G手機網絡是什麼樣?. 新浪網 sina.com.hk. 2015-12-07. 
  8. ^ 華為將陸續投資6億美元研究5G技術 網速是4G的100倍, 中國新聞網,2013年11月6日
  9. ^ 超越 LTE 千倍速度,NTT DoCoMo 測試 5G 網路,預計 2020 年推出, T客邦,2014年5月12日
  10. ^ 三星電子研發出5G核心技術 網際網路檔案館存檔,存檔日期2013-06-22.,亞太日報,2013年5月14日
  11. ^ 東網透視:5G五年後面世 1秒下載1GB片,東網港澳,2015年10月11日
  12. ^ https://exchange.telstra.com.au/2016/08/03/preparing-for-the-arrival-of-5g/
  13. ^ 極化碼和其性質--《現代電子技術期刊》2012/01
  14. ^ http://news.mydrivers.com/1/503/503725.htm
  15. ^ https://www.youtube.com/watch?v=OqSGyhFxQJs
  16. ^ https://www.youtube.com/watch?v=uSNkHzekjkg 高通測試波束成形