5G 3GPP Release-16 Sub-6GHz 5G NR-U

挾低延遲及高速傳輸優勢 5G技術多元應用後勢看俏

2021-07-23
5G具備業界共同建立的全球運作生態,掌握了低延遲及高速傳輸的特點,能夠運用高頻寬來處理特定目地的網路服務,並且可在單位時間中攜帶更高的訊息量,這一切讓大量資訊節點的網路建構產生了全新的優勢。

 

無線行動通訊技術,有各個時代因應需求而生的背景,從圍繞類比音訊號打造的第一代無線系統、第二代提供數位化通話音訊和簡訊,到了第三代,基於蜂巢式結構提供網路的通訊架構,也能一邊語音通話一邊發出郵件,而第四代(4G)提供了更廣泛的數位商業服務,包括Over the Top(OTT)即時通訊軟體生態以及數位支付、電子商務等多樣性的數位應用服務,為人類生活帶來許多劃時代的改變。

得益於無線通訊技術長足的進步及其推動的產業生態變化,不難發現伴隨著幾個面向來看的質變與量變。從通訊架構來看,類比轉換成了數位,蜂巢式結構帶來的大量機器網路訊息共享與交換。而從通訊的生態來看,不再是單一點對點思維,而成了面向網路的思維,使得網路駐點的終端通訊情境平台化,單一的網路操作成了整合服務的其中一個環節,多工運行的行動網路設備建構起多樣化的龐大網路平台服務。若以通訊的營運面向來看,從強悍的通訊單一功能,面向多功能性的整合服務,強調互動並可便捷地打開任何物聯網生態的通道,為通訊服務帶來全新的可能性。

3GPP R16標準確立5G發展腳步加快

2019年年底,第三代合作夥伴計畫(3GPP) Release-16標準制定完成,代表著一個意涵,新一代的通訊技術有了擴展的執行可能,不再如Relese-15公布時,僅是4G的增強版一般,而是明確地制定了許多新穎的執行特點,包含5G NR-U定義了獨立和輔助授權的模式,使得網路營運商能以免執照頻段來做為公有網域及私有網域的建設;以及車用蜂巢式通訊,站在單位時間高傳輸承載及低延遲的基礎上,來達到動態分群廣播共享頻道;並提供省電策略,包含了通訊感測相關元件因應通訊狀態的更新達到的過度狀態,甚至具備進一步設計的冗餘機制,涵蓋了操作及分析診斷的完善規畫。

再試著從另一個方向來了解新一代的無線通訊技術。根據物理特性,波長與頻率呈現反比。從通訊的角度來看,不同頻段始終展現出相同的物理特性,也基於通訊設備的特性,在不同頻段開展出不同的網路服務。因此,當某些功能性的服務需要為更多終端服務時,通訊設備必然承受更多的負載(例如訊號分析及指向技術),於是直接造成了通訊終端設備無法避免的非線性疊加延遲反饋。

為此,人們將目光投向高頻區段,5G正是利用了sub 6GHz及其高頻驅動,也由於通訊系統的微控器具備較快的處理速度,因此容易擁有相對快速的驅動能力。而面對共同建立的高速運作生態,掌握了低延遲及高速傳輸的特點,並且位於高頻區段,也同時較能運用高頻寬來處理特定目地的網路服務,以及在單位時間中攜帶更高的訊息量,這一切都讓大量資訊節點的網路建構產生全新的優勢。

兼顧現行4G主流服務5G打造全新網路生態

5G無線技術可同時擁有具備低功耗、覆蓋範圍廣的窄頻技術,以及快速傳輸和低延遲的毫米波寬頻技術,既可兼顧現行4G網路已存在的主流服務,更在此基礎之上建立追求穩定性可期的嶄新整合服務,藉著高速反饋、低延遲,得以擁有優異的延展彈性,將更大規模且繁雜網路應用分散處理配置,搭配毫米波段中足夠的頻寬,建立一個兼具功能性又可迅速管控的網路生態區域概念。

圍繞著5G特性制定的標準裡,現在通訊服務可以有更好的發揮與伸展,最直接的是能夠在更短時間內處理更大量的資訊。在這樣的前提下,單一的網路服務可以圍繞著大量資料交換的支撐下,提升原有的服務品質,甚至透過多樣化的介面,將一組獨立的系統,透過區域型的數據共享,成為效能強大的服務平台,也得以透過分散式的資源規畫,將平台的整合能力提升。

4G時代以前,無線通訊著重於人與人之間的通訊便利性和社群連結建構,而5G的情境,則瞄準企業端的垂直應用場域,探索革命性的創新服務價值。尤其是5G專網的開放架構可針對應用環境量身訂作,獨立封閉網路,又具有安全保密與連線穩定的特色,非常適合因應疫情員工隔離之下,應用大量數據科學的自動化維運技術。

雖然現階段,5G的建設未達完備,還有許多需要建設的部分,或者說為了完成新的無線網路通訊架構的實踐,需要投入更多的資源,但至少就現階段規畫的方向,可以擁有更多美好的遠景。數據化更高度地走進一般所需要的服務網路,更微小時間的動態調整,能主動地將服務帶進生活裡,而不是反向遷就服務。

工業方面,透過系統的重新審視,能夠把更複雜的業務一同整合起來,並將機器的效能透過平台在追求效率的同時,即時提供策略或提供製造策略的驗證。在醫療的方向,得以在高度安全(可監看及高度加密)的網路底下,醫療端透過高密度的病人生活資訊,也許可以更快速地提供輔助或更精確地診斷資訊,而醫療服務端,也許能夠建立更完善的醫療計畫(包含保險和社會福利)。這多元領域的應用,也催生了資通訊產品設備發展的新面向,傳統的汽車、平板與筆記型電腦、路由器與邊緣運算的閘道器/數據機、智慧電視都將有新的演化與市場商機。

(本文由台灣資通產業標準協會提供,作者任職於台塑集團能源資通訊事業部門)


 

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