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「5G科普」5G跟4G哪里不一样技术差异在哪

2019-07-26来源：原创作者：经济常识笔记栏目：新经济

通讯网络经过40年发展，才走到现在的5G—第五代通讯网络（5th generation mobile networks）。5G到底有多快，又和4G有哪里不一样？

5G有哪些不一样

想像一下，当高速公路从单向双线道升级成两百条车道，即便是连假期间，也能让大批车辆同时湧入；驾驶几乎不需踩刹车，方向盘一转，马上从主干道开往交流道。更惊人的是，平均车速会维持在120公里以上。

这样的情境正是5G最大特点，拥有超高速度，却不会因为讯号来回而变慢。

行动通讯网络经过40年发展，才走到现在的5G——第五代行动通讯网络（5th generation mobile networks）。技术创新平均每10年出现一次，带给人们许多生活、产业上的改变。

美国无线产业协会（CTIA）指出，1G仅拥有2.4kbps传输速度，但已跨出一大步，突破过去「定点」打电话限制。2G速率介于56k-114kbps之间，实现语音通讯数字化，透过手机上的小萤幕传递文字内容，开启短信时代。3G标准自2000年正式公告，拥有384kbps速率，可以让使用者浏览网站与在线音乐。4G带来的稳定速度，被认为是应用程序（App）经济推手，更带动社群网站发展。

通讯技术演进史

通讯技术演进史

资料来源：《半导体工程》（Semiconductor Engineering）

不只速度快，5G解决4G先天缺陷

对一般消费者来说，速度确实是5G较「有感」的优点。 CTIA表示，现在的4G LTE 网络提供平均 10-20 Mb/s 的连线速度，同样下载一部两小时左右的电影，4G在理想状态下得花6分钟时间，5G仅需3.6秒就能完成任务。

虽然5G理论速度能比4G快上一百倍，但相较之下，电信业者看法仍略显保守。如中国移动表示，5G网络速度约是4G的11.2倍，「同样时间内，用4G只能下载半集戏剧，5G可以搞定10集。」

或许有人会问，如果不追求极速，那麽5G就跟我关系不大囉？答案既是肯定，也是否定。

4G拥有网络建置完善、基地台数量多、网速稳定以及资费合理等优势，短期内仍是消费者首选。关键在于，4G受到「行动流量持续上升」与「低频率负荷有限」考验，试着回想看看，当你在跨年、参加演唱会时，是否连打开社群网站都很困难，更不用说开直播。

国家通讯传播委员会(NCC)统计，去年初4G用户平均数据传输量为14.74 GB；2019年5月已成长为平均16.85 GB，位居世界前段班。爱立信（Ericsson）也强调，全球行动宽带流量至2024年会是现在的5倍，特别是在市区密集区域，若仅依赖4G将无力负担。

频率越高，能传输越多数据、装更多讯息；频率低则装载量小，速度有限。换言之，4G采用低频的先天限制，是5G不得不发展的主因，速度反而是其次。

简单说， 5G拥有高速（speed）、低延迟（latency）、广连结（connections）等三项特性，后两者对产业发展影响较显着。

4G、5G比较

4G、5G比较

毫秒之间的差距很重要吗？同时连接大量装置又如何？

网页出现「转圈圈」是小事，若因为连线延迟而影响人身安全就不得了。像是无人车时速来到100公里时，紧急煞停时间是分秒必争；无人机搜救灾难现场搭载5G，也能减少因延迟导致的远距操控失误机率。甚至远距医疗、VR直播、4K画质直播，都因此有发展契机。

中华电信和无人机业者「雷虎科技」合作，将5G基地台装在机身上，能运用在高山救难上。吴元熙/摄影

5G限制与挑战

5G听起来美好，现实中还有不少地方需要设备商、电信商，甚至政府共同努力。

为提升5G复盖率及传输性能，国家实验研究院科技政策研究与资讯中心表示，除了持续利用既有的授权频段以外，5G纳入6GHz以下（Sub-6GHz）频段与毫米波（mmWave）频段，目前的4G技术将继续发展并成为6GHz以下频段互补技术。这也代表电信业者并不会因为发展5G而完全忽略4G；相反地，业者已经表达会适度改建部分4G基地台，强化系统讯号切换。

由于5G高频毫米波容易被干扰，因此需布置数量更多的基地台，才能达到一定的复盖率。如日本政府正规划将红绿灯、路灯都装上5G基地台，就是希望提高基地台密度。这也代表微型基地台（small cell）重要性更胜以往。

5G微型基地台搭配「massive MIMO」（缩小天线尺寸，塞进手机和微基站)、「波束成形」（强化特性方向讯号发送）发展，已经能克服技术难关，做出一定水准。

由于新设备成本高昂，如中华电信董事长谢继茂曾说过：「光是5G基础设施建置费用，可能就是4G三倍。」在目前仍找不到5G主流商业模式的情形下，电信业者短时间内不会全面建置5G基地，即便NCC表示电信商有复盖全台50%人口义务，讯号集中六都的现象在所难免。

再加上业者互相点燃战火，都想抢竞标连续大频宽，期待让5G投资具备最大效益，这场新行动上网战争才正要开始而已。