5G距完整布建的时间不远了

5G的第一阶段标准Release 15于2018年6月份含SA(Stand Alone)的方案己完整公布，第二阶段的标凖Release 16则将于2020年底公布，5G距完整布建的时间不远了。

5G规格包含3个主要部份eMBB(Mobile Broadband；增强行动宽频)、URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communications；超可靠低时延通讯)、MMTC(Massive Machine Type Communications；大量机器型态通讯)，每一个范畴的规格摹划了各自和集成的新应用场景。

5G使用的频率有两个区间：600MHz~6GHz之间的微波频段，以及24~86GHz的毫米波频段。前者波长为几公分，是前几个世代使用的频率区间，5G使用这频段易于从4G到5G的衔接，但资料流量改善幅度有限。后者波长是几毫米，只有极少数的频段已供军事使用，因此有足够的新频段空间供资料传输规划，因此5G的频宽也由原4G的20MHz跃升为400MHz。再佐以MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)、NOMA（Non-Orthogonal Multiple Access）等多工、平行处理等技术，使得资料传输速率大为提升。

5G的资料传输速率标准订为20Gbps、使用者感受为1Gbps，这不仅远胜于4G的速率，也较目前光纤的Internet为快。因此5G可以成为私人网络、公司网络、军事网络等的基础传输架构。

毫米波却有一个偌大的缺点：毫米波的频率落于空气的吸收频谱（absorption spectrum）之中，在空气中传输容易被吸收；又因其波长短，遇到障碍物时较难绕射，因此在基站的布建数目比4G至少要髙3~4倍才能完整的覆盖。尽管布建基站的基础建设成本大幅增加。但是数量级的资料传输速率提升也将改变整个计算分配架构：云端计算和终端计算同时成为常见做法，行动网络与过去PC网络将有更髙程度的融合，这是eMBB高速资料传输速率所带来的巨大变革。

eMBB初期最可能的应用之一是影音传输，由于影音传输大多是下行，频带的使用上行、下行极不对称，这使得TDD（Time Division Duplex；时分复工，资料上行、下行使用同一频段，但用不同时段）技术较以前更常用的FDD(Frequency Division Duplex；频分复工，上行和下行各使用不同的频段)在这样的使用情节下更有效率，因此TDD成为5G世代的主要选择。

中国从3G、4G起就开始使用与时分技术相关的TDS-CDMA、TD-LTE标凖，累积了长期、大量的实践经验，因此在5G的标准制订上享有较髙的话语权。在5G的50项标准中，由中国提出的标准有21项，而美国只有9项。

URLLC除了超高的资料可靠度外，另外大幅降低入网的时延(latency)。在4G世代时延约为30~70ms，在5G世代时延降低为1ms，这个时间尺度要与人的反应速度放在一起看才显得出意义。一般人收到视觉讯息做反应所需时延约为250ms，优秀的运动选手也许可以降到200ms以下，5G的1ms时延在人的各种互动中基本上是察觉不出来的。5G的低时延让经云端的可靠、快速的传递指令，使得工业控制、自驾车的应用变得可能。

MMTC是启动物联网布置的基础架构。5G的规格要求网络每平方公里能承载百万个各式设备之间的通讯。这个数字听起来多的有点不可思议，但事实上可能还略嫌不足。物联网的估计每人拥有的联网物件在1500~2000之间，单只这些个人物件数目就难以同时支撑，遑论加入智慧城市、智能家居、智能交通及自驾车后所需的基础设施及移动设备传感器数目。

5G的部署有两种方式：NSA(Non Stand Alone；非独立式)与SA(Stand Alone；独立式)。前者是渐近式的切入—以现在的4G为骨干当成讯息控制，另外在髙密度区配以5G基站，实现部份5G功能。优点是初期投入较少，缺点是其功能较受限制，且传输速率改善有限。后者直接全面建设新5G基站，达成全面全功能部署。中国的部署方式采取后者。

5G的部署不会如规格书所描述预想的一步到位，部署的程序以及先期的应用会因地域不同而有所差异。这个特点曾带来一些商业运行模式的成功运行，譬如便利商店以及24小时购物，髙的人口密度也比较能支持髙密度基站的设置、运行费用。

长期呢？如果所有设备、讯息及移动工具均如规格书所言进入5G联网，这让我想起一部电影《Terminator》中的Skynet。不远了，不是吗？