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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,是指第五代行動通訊技術,是4G系統後的延伸。美國時間2018年6月13日,聖地牙哥3GPP會議訂下第一個國際5G標準。[1]

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10Gbps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;
  • 延遲應顯著低於LTE

下一代行動網路聯盟認為,5G應會在2020年陸續推出,以滿足企業和消費者的需求。除了簡單的提供更快的速度,他們預測5G網路還需要滿足新的使用案例需求,如物聯網(網路設備建築物或Web訪問的車輛)、廣播類服務,以及在發生自然災害時的生命線通信。

與4G相比的技術創新[編輯]

5G與4G相比的技術創新如下[2]

  • 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,比如目前台灣4G使用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,使空白頻譜非常容易取得。
  • 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[3]
  • 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,裝置會比較省電。[4][5] [6]
  • 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1毫秒以下[7]

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[8],這便需要增建更多基站以增加覆蓋。

在2009年,華為就已經展開了相關技術的研究,並在之後的幾年裡向外界展示了5G原型機基站[9]。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。[10]

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[11],這一技術預計將於2020年開始推向商業化[12]。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。[8]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。[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]