5G是什麼?三分鐘了解技術、頻寬、速度及5G、4G差異

隨著科技的快速進展，5G已成為當今通訊技術的熱門話題。但究竟什麼是5G？它與4G有哪些關鍵的不同？本文將在短短三分鐘內，為您揭示5G的核心技術、顯著提升的頻寬與速度，並對比5G與4G之間的主要差異。透過這篇文章，您將能夠更全面地理解5G技術如何塑造未來，並對我們日常生活的影響進行深入探討。

5G是什麼?

5G定義

5G，即第五代移動通信技術（5th-Generation Mobile Communication Technology)，是繼4G之後的新一代移動通信技術。5G具備更高的速度、更低的延遲和更大的連接容量，能夠支持更大範圍的應用場景，包括智慧城市、無人駕駛、物聯網等。

5G頻寬

5G的頻寬遠高於4G，能夠提供更快的數據傳輸速度。5G網路使用毫米波（mmWave）頻段，這些頻段能提供更大的頻寬，但也具有更短的傳輸距離。這代表5G需要更多的小型基站來確保信號覆蓋。

5G覆蓋範圍

雖然5G在城市地區的覆蓋範圍不斷擴大，但由於其高頻段特性，在郊區和偏鄉地區的覆蓋仍然有限。運營商正積極建設更多基站以擴展覆蓋範圍，確保更多人能享受到5G服務。

5G技術介紹

5G技術涉及多項創新，包括毫米波技術、大規模MIMO（多輸入多輸出）、小型基站和邊緣計算等。這些技術共同作用，提供更高效、更穩定的通信服務。大規模MIMO技術可以增加基站的容量和覆蓋範圍，而邊緣計算則能減少數據傳輸的延遲，提升用戶體驗。 3GPP R17規範的REDCAP與整合衛星技術增加訊號覆蓋技術NR-NTN等，持續強化5G技術推進。

延伸閱讀：5G REDCAP 技術帶來的優勢

5G系統架構

用戶設備（UE）：指連接5G網路的終端設備，例如智慧型手機、平板電腦、物聯網裝置等。

次世代無線接取網路（NG-RAN）：負責將用戶設備的無線電訊號傳輸到核心網路。NG-RAN由以下元件組成：

• ● gNB (Next Generation NodeB): 新一代基站，是5G網路的關鍵元件。gNB具有更高的傳輸容量和更低的延遲，可同時支援多種無線接取技術。
• ● 光纖傳輸網路: 將gNB連接到核心網路。光纖傳輸網路具有高頻寬和低延遲的特性，可滿足5G網路的高流量需求。
• ● 5G核心網路 (5GC): 負責提供5G網路的核心服務，涵蓋以下功能：
  • 用戶識別和授權：驗證用戶身份並授權其訪問網路。
  • 行動性管理：當用戶在網路中移動時，確保其連接的順暢。
  • 品質服務 (QoS)：確保不同應用程式獲得所需的網路資源。
  • 安全性：保護網路免受攻擊。

5G系統架構採用了以下關鍵技術：

• ● 網路功能虛擬化（NFV）：將網路功能部署在通用伺服器上，而非專用硬體設備上。NFV可提高網路的靈活性和可擴展性。
• ● 軟體定義網路（SDN）：將網路的控制平面與資料平面分離，使網路管理更加靈活。
• ● 多頻譜聚合：將多個頻段的頻譜資源聚合在一起，以提高傳輸速率。
• ● 大規模 MIMO：使用大量天線來提高傳輸容量和覆蓋範圍。

獨立（standalone, SA）與非獨立系統（non-standalone, NSA）

5G系統可分為獨立（SA）和非獨立（NSA）兩種組網模式。

• ● 獨立（SA）系統：所有網路元件，包括RAN和核心網路，都採用5G新標準。SA系統可充分發揮5G的性能優勢，但部署成本較高。
• ● 非獨立（NSA）系統：RAN採用5G新標準，核心網路則採用4G EPC（Evolved Packet Core）。NSA系統可較快部署，但性能不如SA系統。

目前，各國的5G部署情況各不相同。有些國家採用SA系統，有些國家則採用NSA系統。隨著5G技術的不斷發展，預計未來將逐步向SA系統過渡。

SA系統的優點

• ● 可充分發揮5G的性能優勢，包括更高的傳輸速率、更低的延遲、更大的容量和更廣的覆蓋範圍。
• ● 可支持新的5G服務，例如：
  • 超低延遲通信：可實現遠程手術、自動駕駛等應用。
  • 大規模物聯網：可連接數十億個物聯網設備。
  • 沉浸式媒體：可提供虛擬現實（VR）和擴增實境（AR）等體驗。

SA系統的缺點

• ● 部署成本較高。
• ● 需要升級核心網路。

NSA系統的優點

• ● 可較快部署。
• ● 可利用現有的4G基礎設施。

NSA系統的缺點

• ● 性能不如SA系統。
• ● 不支持新的5G服務。

5G應用領域

5G的高速度和低延遲使其在多個領域具有廣泛的應用前景。包括：

1. 1.智慧城市：提升交通管理、公共安全和能源管理等。
2. 2.無人駕駛：提供即時通信和高精度定位，支持自動駕駛汽車。
3. 3.物聯網（IoT）：連接大量設備，實現智能家居、智能工廠等。
4. 4.遠程醫療：提供高清視頻和數據傳輸，支持遠程診斷和手術。

5G、4G差異比較

5G特色及優缺點

特色

• ● 高速度：下載和上傳速度顯著提升，支持更高品質的視頻和遊戲體驗。
• ● 低延遲：實現即時通信，適用於需要快速反應的應用。
• ● 大連接容量：能夠同時連接更多設備，支持大規模物聯網應用。

優點

• ● 提升網絡性能，改善用戶體驗。
• ● 支持更多創新應用和服務，推動經濟發展。

缺點

• ● 建設成本高，需要大量新基站和設備。
• ● 高頻段信號穿透力差，覆蓋範圍有限。

5G速度

5G的速度是其最顯著的特點之一。根據測試，5G的下載速度最高可達10 Gbps，是4G速度的數十倍。這意味著下載一部高清電影只需幾秒鐘，極大地提升了網絡使用的便捷性。而現有的電信商中據稱是中華電信的5G速度最快。

5G線上速度測試>

常見問題

Q.5G真的比較好嗎？

A.是的，5G在速度、延遲和連接容量方面都顯著優於4G。它能支持更多高要求的應用，如無人駕駛、虛擬現實（VR）和遠程醫療。

Q.5G是哪個國家發明的？

A.5G技術由多國科技公司和研究機構共同研發，並非由單一國家發明。美國、中國、韓國和歐洲的多家公司在5G技術的標準制定和研發中都扮演了重要角色。

Q.5G很耗電嗎？

A.相比4G，5G基站和設備的能效有所提高，但由於需要更多基站來實現覆蓋，因此整體電耗可能會增加。然而，5G的高效能和大連接容量能夠帶來更多經濟效益，平衡其能源消耗。