2019-10-26 十年變革邁入5G 看誰是王者

十年變革邁入5G 看誰是王者
《行動5.0》書封。(天下文化/提供)

【記者許昌平/摘】電信系統十年一次大升級,牽動全球經濟轉型,個人、企業、國家,全都捲入這場變革之戰,參戰者未必是贏家,卻沒有人可以袖手旁觀。邁入5G,誰能成為未來的王者?5G是電信技術(CT)與資訊技術(IT)的整合,它所帶來的衝擊,不只是傳輸速率的提升或技術的升級,更是消費者體驗的轉變、商業模式的改變,以及國際藩籬的異變。

 

《行動5.0》作者呂學錦成功大學工程科學系畢業,赴美國夏威夷大學電機工程研究所主修電信與資訊理論,取得博士學位。畢生致力於電信事業,自中華電信退休後,獲交通大學頒發榮譽教授,並代表交大參與台灣資通產業標準協會之活動。

 

 

《行動5.0》書摘如下:

 

向130年歷史告別

 

三十年前,你不會邊走路邊講電話;十五年前,你不會用手機連線玩遊戲,頂多看看新聞,或是做為筆記型電腦上網的數據機;十年前,你不會拿手機找路,開車時的GPS(衛星定位系統)有專門的導航機;五年前,你會用手機上網看小說、發送即時訊息、把日常生活拍照上傳;現在,你要搭車可以預先用手機上網叫車,吃飯可以付現、刷卡或「刷」手機,跟朋友約會要分攤費用,不必連到網路銀行也能轉帳。

 

從類比到數位

 

1981年,北歐諸國首先推出北歐行動電話服務(Nordic Mobile Telephone, NMT),隔年北美類比式行動電話系統(Advanced Mobile Phone System, AMPS) 問世。這兩套系統都是類比式,只有通話功能,手機號碼燒錄在手機裡,從此打電話不再只能使用室內固定電話或公用電話。

 

不過,相較於日後的數位式行動電話系統,類比系統的手機跟基地台介面比較簡單。因為使用800MHz頻段,AMPS網路穿透性較佳、傳輸距離較長,但安全性不足,手機號碼遭盜用時有所聞。

 

要解決這個問題,必須在數位訊息中運用保密技術,並結合可供身分認證的電子晶片卡,於是,數位式行動通信系統GSM(Global System for Mobile Communications,全球行動通訊系統)技術標準應運而生。

 

兩種系統截然不同, 行動電話用戶必須更換手機,並向行動通信公司領取SIM卡(subscriber identity module,用戶身分模組),裝在手機插槽中,開卡啟用,才能連接到GSM行動網路。

 

從通話到通訊

 

雖然有點麻煩,但GSM確實解決了手機號碼盜拷問題,並且增加了數據通信功能,傳輸速率可達9.6Kbps,最常見的應用就是收發簡訊與電子郵件,而這兩項功能的普遍使用,消滅了盛極一時的呼叫器服務。

 

為了與AMPS區隔,GSM又稱為第二代行動通信系統,2G。之後,3G、4G陸續問世。

 

3G,指的是數據傳輸速率最高可達384Kbps的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System,通用行動電信系統),2004年至2005年間開始普及。

 

不過,當時固定通信透過ADSL(asymmetric digital subscriber loop,非對稱式數位用戶迴路)上網,傳輸速率可達512Kbps至1.544Mbps,行動電信只有「移動性」優於固定通信上網。

 

這時,劃時代的產品出現──2007年上市的iPhone,智慧型手機大幅改變市場規則,而應用程式商店的出現,則改變了人們休閒娛樂的生活方式。

 

遊戲、購物、旅遊、交通等,消費者產生內容上傳與下載影視內容至手機的需求,高速下鏈分封接取(High Speed Downlink Packet Access, HSDPA)技術上場,傳輸速率推升至3.6Mbps;之後,上鏈速度也提高,上、下鏈結合成為高速分封接取(HSPA)技術,俗稱3.5G。然而,這樣的速度還是不夠。

 

告別電路交換世代

 

行動通訊技術演進至此,隨著網際網路日益普及,構成網路的基本規約和架構已趨一致,成為全IP(all-IP)網路架構,4G登場。

 

相較於2G、3G採用傳統的電路交換技術傳輸語音,搭配網際網路分封交換技術TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,傳輸控制協定/網際網路通訊協定)進行數據傳輸,4G從標準製定時便強制要求,包含語音也必須採用全IP技術,也就是VoIP,俗稱網路電話,4G也成為第一個全IP的行動通信系統。

 

不過,在真正進入IP世界之前,如果業者尚未提供VoIP服務,4G規格允許折回3G網路建立連線,且大部分4G業者也有3G網路,故皆以此方式提供行動電話語音服務。唯獨純4G業者別無選擇,用戶必須選購有VoIP或VoLTE功能的手機,才能使用電話。

 

自此,超過一百三十年的電路交換技術從歷史洪流中退位,準備邁入全IP時代,也就是進入5G世代。

 

然而,伴隨電路交換網路凋零的,還有服務人們一百三十餘年的固定網路(fixed network)。5G架構的關鍵設計之一,是固網與行動融合(Fixed and Mobile Convergence, FMC)。而5G核心網路將成為新的無線接入技術,以及現有固定和無線網絡(如:無線區域網路〔wireless local area network, WLAN〕)的共同核心網路。

 

新興的資通訊技術,例如:虛擬化、雲端運算、軟體定義網路(software-defined networking, SDN)、網路功能虛擬化(network functions virtualization, NFV)正在改變電信業者的網路,包括固定和行動網路,以實現高資源利用率和網路靈活性。網路功能融合,在5G環境中水到渠成。