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數據傳輸須臾間 人類生活大變革

  • DIGITIMES企劃
華為已正式發布首款基於3GPP標準的5G商用晶片Balong 5G01。Huawei

更快速的資料傳輸時代即將來臨,人類社會將進入全新的萬物互聯時代,無論是產業發展及生活方式都將迎來天翻地覆的變革。對於高速傳輸的實現,人們寄望於5G的普及,以及高速Wi-Fi的廣泛佈建。

根據國際電信聯盟(ITU)定義的5G標準,5G網路擁有高速率、超寬頻、低延遲等特性,可實現高達20Gb/s的下行峰值頻譜效率、每平方公里連結100萬個設備和低至0.5ms的延遲,因此5G通訊不僅是連結人與人,也將進一步拓展至物聯網(IoT)應用。

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Wi-Fi新世代無線標準802.11ax,提供更快速度及更佳穩定性。Intel

可以預期,5G網路的佈建將充分支援VR/AR應用、工業聯網、無人駕駛和車聯網等增強型行動寬頻通訊(Enhanced Mobile Broadband;eMBB)物聯網應用的實現及普及,人類社會面貌將從此改觀。

5G手機即將現身  2023年爆大量

不過,針對議題熱度始終不變的5G,普羅大眾最想問的應該是:「到底我們何時可以隨時、隨手享受5G的快速傳輸便利呢?」根據研究機構Strategy Analytics研究報告指出,預估至少要等到2021年時,5G智慧型手機出貨量才會佔全球手機銷售量的5%左右,另一研究機構Gartner則認為至2021年,全球智慧型手機出貨量的9%將支援5G網路。

Strategy Analytics並認為5G智慧型手機初期將於2019年在大陸、日本、南韓和美國等地區進行銷售,預估2019年的5G手機銷售量將僅數百萬支,至2020年也僅有幾千萬支,不過,至2023年,隨著早期參與5G網路部署的市場逐步完善,加上5G智慧型手機價格持續下跌,預期5G用戶將成長至6億左右。

值得注意的,華為已正式發布首款基於3GPP標準的5G商用晶片巴龍5G01(Balong 5G01),以及採用該晶片的首款3GPP標準5G商用終端設備,並預計將於2019年四季度推出首款5G智慧手機。

Balong 5G01支援全球主流的5G頻段,包括Sub6GHz(低頻)和mmWave(高頻),理論上可實現最高2.3Gbps的數據下載速率,並支持NSA(Non Standalone)和SA(Standalone)兩種組網方式。此外,根據高通的說法,由於某些合作夥伴開發進度超前,因此原先宣布將在2019年面世的5G智慧型手機,預計在今年(2018)年底就會現身。

據了解,初期現身的5G手機下載網路速度約達4Gbps,已是當前4G/LTE網路網速的2∼4倍。也就是說,有了這樣一支手機,下載25GB藍光電影只要50秒,速度驚人,更遑論若速度提升到5G網路實際可達的10Gbps網速,下載影音內容當然就是須臾之間的事了。

60GHz WiGig標準  促成VR無線化

5G能夠實現更高的資料傳輸速率和更低的延遲,可以支持更高密度的行動寬頻用戶,而一般認為頻率為60GHz左右的無線電通訊有很大潛力能支持這些5G通訊網路,於是,IEEE 802.11ad(60GHz WiGig)應運而生。

採用較不擁擠的60GHz頻帶的WiGig,是一種用於室內情境的全新Wi-Fi標準,可用的頻譜頻寬相當可觀,每個頻道達2.16GHz,WiGig總頻寬達12GHz,頻段全球通用且免執照,目前的WiGig標準最高支援到7Gbps的吞吐量。

WiGig技術是由IEEE 802.11ad標準所定義,獲Wi-Fi聯盟採納做為Wi-Fi的第三頻段,其開發目標是做為有線通訊的替代技術,讓DisplayPort與USB無線傳輸達到接近有線傳輸的水準。就應用面來說,WiGig能將Wi-Fi體驗擴展至虛擬實境、多媒體串流、遊戲、無線對接等。ABI Research預估2021年全球WiGig市場將達233億美元,年複合成長率(CAGR)超過100%。

基本上,雖然WiGig 是超高速無線傳輸技術,但是它使用高頻率,所以也減低了訊號的傳播能力,只能將訊號傳送至10米以內的裝置,且更容易受到障礙物阻擋,所以一般認為WiGig最好的去處就是用於VR裝置的無線化開發上。甚至,Intel已宣布取消原有的WiGig硬體產品,包括天線和控制器的開發,轉為全面專注於將WiGig技術投入無線VR開發。

在2018年的台北國際電玩展上,HTC已展出內含WiGig技術的「VIVE無線模組」與HTC新一代VIVE家族成員「VIVE Pro」,將VR裝備推進至無線化,這也是VR市場起飛的關鍵之一。

包括超微、英特爾、Peraso與高通等公司都已投入WiGig晶片解決方案的開發,預期至2018下半年,市場將會看到較多的虛擬實境產品走向無線化。不過,市場更期待的是頻寬較802.11ad更高的802.11AY標準,能夠進一步加快VR無線化的普及。

802.11AY同樣使用60 Ghz頻譜,不過其峰值數據高達20至40 Gbit/s,較 WiGig頻寬高上四倍左右,更有利於播放4K影視內容。根據IEEE推出802.11AY標準的時間表,該標準草案1.0已於2017年11月完成,最終批准將於2019年完成。

新世代無線標準  802.11ax可支援大量裝置

802.11ad或802.11AY,都僅是用於特定應用及裝備上的無線技術,並非用來取代Wi-Fi的新世代無線標準,扮演這個角色的標準是802.11ax,這是在現存 802.11ac 的基礎上帶來更快速度和更高穩定性的技術。

根據IEEE路線圖,802.11ax是第六代Wi-Fi的標準,能實現2.4GHz和5GHz的整合,其中 5GHz 的設計最高速率是4.8Gbps。規格上,802.11ax 向下相容,相較於802.11ac最多支援8台裝置,ax則可支援 256台裝置。

高通、英特爾等業者都已推出802.11ax Wi-Fi 晶片,其中,高通已正式發布用於智慧型手機與個人電腦產品的802.11ax Wi-Fi晶片Atheros WCN3998,速度更快且功耗減少67%,更是首款支援WPA3加密技術的消費級WI-FI晶片。此晶片,集成最新藍牙5.1技術,更借助新OFDMA正交頻分多址與MU-MIMO,將極大化增強多設備共存的穩定性和數量,調度Wi-Fi流量以減少擁塞。

Li-Fi技術醞釀中  與Wi-Fi相輔相成

Wi-Fi技術不斷進展,但是無線頻譜資源緊張,以及現有Wi-Fi易受到駭客入侵的質疑仍在,因此,一種利用可見光譜來提供無線網路接入的新興無線協議Li-Fi(可見光無線通信),也找到了存在的空間。

Li-Fi的運作方式是創建一個雙向鏈接,在兩端使用特殊的光電探測器,一端置於LED燈中,另一端則置於行動裝置或者行動裝置的無線發射器上,無線發射器將數據發送回LED,當使用者在具有多個Li-Fi燈的空間中移動時,裝置會自動檢測最強信號的來源,並轉移至該光源,使得信號始終保持連結及最佳狀態。

Li-Fi是一項正在發展中的技術,傳輸數據甚至可較傳統Wi-Fi快100倍,IEEE正考慮將其納入802.11 Wi-Fi 標準。不過,限於有「光」才有網路,Li-Fi並非用來取代既有的Wi-Fi,而是做為一種補強,透過Li-Fi和Wi-Fi的結合,Li-Fi將能大幅提高網路的總體頻寬、速度和可靠性,以及通訊能力。

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