3G、4G、5G?行動網路與生活
 
2014/08/25
 
劉辰岫 | 特約文字編輯
 
 
隨著網路通訊科技的發達,現代人的生活已經脫離不了行動網路,它讓使用者隨時隨地都能上網,而且隨著資料傳輸速度越來越快,在行動裝置如手機或平板電腦上觀看線上影片,或和遠方的親朋好友視訊,都已經不成問題。
 
我國政府去年開放行動寬頻4G釋照競標,結果由六家電信業者得標,包括中華電信、臺灣大哥大、遠傳電信、國基電子、亞太電信與臺灣之星移動電信等公司。一般人在新聞中經常聽到的2G、3G、4G或甚至5G,都是用來區別網路通訊科技先進程度的名詞,但其實大多數民眾並不清楚它們的差別何在,及其演進又如何影響到我們的生活。
 
行動網路的世代分別
 
所謂「G」就是「世代(Generation)」的英文簡稱,而每個「世代」的行動網路之間又是如何區別?其實並沒有一個很標準的答案,實際來說每個世代的區別都是由國際標準組織ITU(International Telecommunication Union)和 3GPP 來定義。通常一般業者對於不同世代的說辭,就是速度和資訊傳輸量有跳躍性的成長。
 
行動網路通訊早期始於類比的通訊技術,被當時所謂的「大哥大」所使用。但從第二代(2G)開始,就變成了數位的通訊技術,稱為GSM。第三代(3G)的行動網路,也是目前國內使用最普遍的技術,網路傳輸量從前一代的 40kbit/s 提升到 30Mbit/s左右,有近千倍的成長。而從今年開始要升級的第四代 4G LTE 行動網路,則更將實體層的傳輸速度提升到了 150Mbit/s 。其中用到的 LTE(Long Term Evolution)技術在資料的編碼和傳輸上都使用到先進的技術,可彈性地調配傳輸量給不同的使用者,讓傳輸效率更高。
 
臺灣大學電機系的通訊專家蔡志宏教授表示,「從3G演進到4G後,使用者感受到最明顯的差異就是速度,資料下載的速度會變快很多,觀看線上影音資料時也不會感受到延遲(Latency)的現象。」這代表了雲端系統的運用會更加普遍,因為不管是將資料備份到雲端資料庫,或是使用雲端軟體,使用過程都會更加順暢,讓使用者感受更輕鬆愉快,包括最新的擴增實境(Augmented Reality)科技或是手機互動遊戲,在生活與休閒應用上開啓了更多的可能性。
 
 
3G到4G的阻礙
 
目前從3G轉換到4G仍面臨著一些尚未排除的問題,第一個就是頻寬。在通訊科技中,頻寬是個很重要的關鍵,它就像是一條高速公路的寬度,可以讓許多不同線道的車流同時在跑。由於目前尚有很多條線道被2G的電信業者所承租,無法被4G科技所利用,造成頻寬仍然不夠。
 
再者從舊科技轉換到新科技也需要時間來磨合,蔡教授打個比方:「這好比說有一個社區的民眾本來大家都習慣把公車當作交通工具,如果一下子要他們全部都改搭捷運,當然會產生許多民怨,因為很多人會覺得現在這樣已經就很好了,何必改變。所以這個習慣轉換的過程仍需要時間。」電信業者能做的,就是把2G的頻寬慢慢減縮,到時機成熟才全面更新。
 
另外,因為去年政府4G招標時所開放的各頻率區塊並不是完全空白,有些頻段仍有2G業者正在使用,因此得標的業者除非是標得自己使用中的頻段,否則尚須與現在使用該頻段的業者協商。除了頻譜的配置需要更新之外,傳輸設備包括基地台的更新,也是需要在2G/3G網路持續交接運作的情況下執行其工作。
 
 
基地台的疑慮
 
蔡教授又提到,很多民眾在談到住家附近設置的基地台時,感覺就像是把地雷放到住家附近一般地恐懼。對於這個情緒,他認為民眾的觀念應該修正。「很多民眾認為,基地台離居住環境越遠,自己所接受到電磁波的量會越小,其實是錯誤的。因為手機使用者所受到的電磁波源主要是來自於身邊的手機,而當基地台越遠時,為維持通訊效果,手機所發出的電磁波會越強,所以使用手機時反而會使自身暴露於更強電磁波的危險。」
 
蔡教授更指出,「越新的技術,傳輸效率會更好,因此4G手機所發出的電磁波功率會比2G手機要小許多。」 再者,電磁波對人體的健康是否有所影響,國內行政院的衛生福利部收集了WHO等國際組織之研究資訊,也將國內電信主管機關收集之基地台資訊提供予醫學/公共衛生研究單位探討,雖然進行了數年的研究,但目前這個議題仍未有定論。
 
所以基地台的適當設立,學理上能夠增強手機的收訊效果,並降低手機端的電磁波發射功率。目前業者也規劃在公共場所例如捷運或展覽場內,安裝所謂「 Small Cell 」的小型電磁波發射器或強波器,讓手機的收訊在封閉的空間內不會衰減,以提升民眾使用的便利性。
 
目前國際上已有將近一百個國家在使用4G通訊科技,而使用普及率最高(62%)的南韓,早在2007年就已啓用,臺灣的起步的確落後許多。蔡教授認為原因在於當初政府浪費了很多的時間與資源,在評估是否使用4G中的WiMAX 技術還是LTE技術,以至於服務開放進度落後。現在臺灣必須急起直追,才能趕上其它國家。
 
 
未來5G科技的發展
 
國際上通訊科技產業的發展,需要各國主管機關及主要廠商一起共同協商出統一的標準,再進行研發或推廣,而標準組織 3GPP及ITU就擔任著這個角色。蔡教授指出,通訊科技的更新,從規劃開始,到硬體晶片和軟體通訊協定的規格更新,加上研發、測試、推廣和網路架設所需要的時間大概為8到10年。
 
目前國際間正在討論提出更新一代5G行動網路的願景,並且估計在2020年的時候可以開始使用。3GPP於2013年7月在北海道所開的工作小組會議已擬訂出了一些目標,希望能將傳輸速度提升到10 Gbit/s 以上,也就是比4G還快10倍以上,甚至到100倍,並且希望將網路延遲降低至五分之一。另外,高效率的傳輸,也希望能改善用電量,將電池壽命提升10倍以上。
 
在商業模式上的改變,更朝向利用網路服務(NaaS)、資料服務(DaaS)、知識服務(KaaS)為導向的新模式,全面往「智慧生活」的方向應用。
 
 
政府的角色
 
網路科技和現代人生活已經是密不可分,不管是生活或工作,乃至於商業模式都會受到網路科技的影響。因此,政府在推動通訊產業的更新上扮演著關鍵性的角色,蔡教授指出,政府須要幫助產業做前瞻佈局和長遠的規劃,這主要分為三點:一是通訊頻譜,也就是頻率通道的規劃,因為它就像是「空中的國土」,頻譜應該如何分配和應用都需要有長程的規劃,當國際間有一個新的無線科技來臨時,能夠讓我們隨時有適當的頻段來迎接它;二是技術的研發,我們必須作前瞻性的研究,讓專利佈局更完善,否則我國廠商將不斷的要付出高額的權利金給國外;三是通訊人才的培育,國家沒有投入資源培育新一代的通訊人才和研發人員,技術當然也不可能提升。
 
網路時代自從在上個世紀末來臨後,已經全面改變了人類的生活習慣,未來當網路的速度倍增,讓網路軟體的應用變得更即時的情況下,會不會對人類再次造成革命性的影響,這是一個非常令人期待的美夢。
 
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