5G新纪元不远　标准、规格怎麽看？

5G的第一阶段标凖Release 15于2018年6月含SA (standalone)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个主要部分增强移动宽频(Enhanced Mobile Broadband；eMBB)、超可靠低时延通讯(Ultra Reliable Low Latency Communications；URLLC)、大量机器型态通讯(Massive Machine Type Communications；MMTC)，每一个范畴的规格摹划了各自和整合的新应用场景。

5G使用的频率有2个区间——600MHz~6GHz之间的微波频段，以及24~86GHz的毫米波频段。前者波长为几厘米，是前几个时代使用的频率区间，5G使用这频段易于从4G到5G的衔接，但数据流量改善幅度有限。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数据传输规划，因此5G的频寛也由原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，使得数据传输速率大为提升。

5G的数据传输速率标凖订为20Gbps、使用者感受为1Gbps，这不仅远胜于4G的速率，也较目前光纤网际网络为快。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倍才能完整的涵盖。尽管布建基站的基础建设成本大幅增加。但是数量级的数据传输速率提升也将改变整个计算分配架构，即云端运算和终端计算同时成为常见做法，移动网络与过去PC网络将有更髙程度的融合，这是eMBB高速数据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，这使得数据上行、下行使用同一频段，但用不同时段的「时分复工」(Time Division Duplex；TDD)技术，较上行和下行各使用不同频段的「频分复工」(Frequency Division Duplex；FDD)在这样的使用情节下更有效率，因此TDD成为5G时代的主要选择。

国内大陆从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的标凖制订上享有较髙的话语权。在5G的50项标凖中，由国内大陆提出的标凖有21项，而美国只有9项。这个发展态势是中美竞争磨擦的主要原因之一。

URLLC除了超高的数据可靠度外，另外大幅降低入网的时延(latency)。在4G时代时延约为30~70ms，在5G时代时延降低为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。一般人收到视觉信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(IoT)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。以台北市人口密度中间偏低的内湖、南港、文山区为例，人口密度介于5,000~10,000人。物联网的估计每人拥有的联网物件在1,500~2,000之间，单只这些个人物件数目就难以同时支撑，遑论加入智能城市、智能家庭、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部署除了SA尚有NSA (non-standalone)。NSA是渐近式的切入——以现在的4G为骨干当成信息控制，另外在髙密度区配以5G基站，实现部分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。SA直接全面建设新5G基站，达成全面全功能部署。国内大陆的部署方式采取后者，有点将频寛视为水、电等民生基本物资的社会主义味道。

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。台湾的人口密度极髙，这个特点曾带来一些商业运作模式的成功运作，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、运作费用。工研院对于台湾5G的初期应用认为会集中于影音传输与医疗设备联网，后者主管单位已开始要求，也会在台湾产业强项，即医疗产业上再建立更多优势。

长期呢？如果所有设备、信息及移动工具均如规格书所言进入5G联网，这让我想起电影《魔鬼终结者》(The Terminator)中的天网(Skynet)。不远了，不是吗？这也是为什麽中美的技术竞争会从5G开打的原因。