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2018年2月27日 星期二

2018年底3G網路將全面停止! 3G、4G有什麼差別呢?|五互集團小編*拉拉羅賴拔

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就在2018跨年沒多久後,NCC(國家通訊傳播委員會)即宣布,在2018年12月31日過後開始,全台灣將進入全4G的時代!


所有以往3G以下的業務將會在全台灣停止服務

(圖片取自民視新聞)
突如其來的政策,對百姓來說有好也有壞
然而知道這個消息的民眾,大多數的直覺反應就是「又要買手機」或是「又要多花錢」的感覺

雖然廣義上的來說這個解釋並沒有什麼問題,但是卻也變成只是隨著政策在搖擺,沒出現與自身相關的重要狀況時,都會放著得過且過,並在出了狀況之後才來頭痛


(設計對白)
但是3G和4G的理論上要解釋的話,也是有很長的篇幅可以講,不過牽扯的領域大多都是比較專業及特定的領域,所以一般人比較不會有瞭解這部份理論的需求在

但是可以來談談3G跟4G的原理,以及其優點缺點之間的分析,來幫助大家瞭解未來該怎麼適應這個狀況,以免以後遇到時被ISP業者唬得一愣一愣的只能傻傻點頭。


(設計對白)

在介紹3G跟4G的問題前,需要先知道它的傳遞媒介就是電磁波的這一點

電磁波是一種在電場與磁場的交互作用中,產生的一種能量形式

這種能量在傳播的方式就像是水波一樣,會依照一樣的頻率來不停地震動,而每一秒裡面震動的次數,就是定義為「頻率」,其單位就是Hz

一秒鐘震動2次,那就代表著2Hz,若一秒鐘震動4次,那就代表4Hz


(圖片取自google搜尋)

而舉例而言,無線區域網路(WI-FI)與藍芽(Bluetooth),就是同為2.4GHz的通訊頻率,意思就是每秒鐘震動24億次的意思

這裡的G代表的是Billon,意指10億的單位。

(圖片來自wiki)
來自世界通用於度量的單位,常見的就是K(千)、M(百萬)、G(十億)
以及c(釐) m(毫)μ(微)n(奈)
舉例而言,公里就是千米(Kilo meter),微波(Microwave),奈米製程(NanoProcess)等等都是運用這些單位。

然而在頻率的定義上也會有應用區段的差異在,例如

1KHz~100KHz之間的頻率
應用在航空的無線電,室內電話,還是電報之類的領域

1MHz~100MHz之間的頻率
應用在無線電視、行動通訊、廣播之類的領域

1GHz~100GHz之間的頻率
應用在衛星通訊、衛星定位、航太之類的領域,當然也包含雷達和微波的領域。

而頻率在30Ghz以上的電磁波,也會被稱為「毫米波」(微波就是微米波),目前的科技上還未有成熟利用這個區段的方式來作為通訊媒介,但已經有不少的公司在進行測試開發了,且暫將此領域定義為「5G」的領域
(圖片取自GOOGLE搜尋)

(圖片取自GOOGLE搜尋)
從此圖可以看得出來頻率及波長之間的影響,震幅頻率越高的高頻電磁波,其穿透能力越差
然後在知道頻率之後呢,還有其他需要知道的重點,就是常聽見的「頻寬」、「資料傳輸率」

頻寬(Bandwidth)的意思呢,就比如說甲跟乙是在500MHz~500.2MHz之間的區段作電磁波通訊,那麼我們就會說這個通訊系統的語音通道頻寬為0.2MHz

資料傳輸率(Data rate)呢?就是將類比資訊轉成數位資訊後,經由天線傳送出去,而傳送的單位就是以0跟1為單位的「每秒位元數」(bps=bit per second),假設一秒能夠傳送100個0或1,那就是100bps,那麼1Gbps,就是10億個位元在1秒內傳送的意思

(圖片取自GOOGLE搜尋)
簡單的來比喻的話,頻寬就像二線道路與四線道路,越寬就可同時容納越多車
而資料傳輸率則就像是大貨車與一般小轎車,越大台可以載越多資料傳送出去
也就是說最常用聽見的用詞,就是頻寬,及資料傳輸率這兩樣而已。



那麼2G、3G跟4G之間又有什麼差異呢?


這個就是人們最常搞混的東西,因為2G、2.5G、3G之類的網路類型裡的「G」,代表的並不是上面用來計算頻率的「G」,代表的是世代(Generation)的「G」

也就是說,2G網路就是第2代網路,3G網路就是第3代網路,想當然爾4G網路就是第4代網路的意思了。

(圖片取自GOOGLE搜尋)
從圖中可以看到每個世代之間的速率差異及頻寬差異
每個不一樣的世代都會有突破性的差距
而在每個世代的改變時,主要的重點也是會著重在頻寬以及位元傳輸率的提升上,但是背後也是會有牽扯到一些原因。

電信業者主要掌控的無線電頻率區段,並不是無限可用的,而是有其上限限制在的,而規範其上限的,就是由NCC來管理的。

即使傳輸的方式再為進化,但是頻寬本身的限制還是會有其技術上的瓶頸在,尤其現在的狀況裡,10GHz以下的頻譜幾乎都已經被用光了,各家電信業者也只能搶這些固定區段裡的特定頻道來用而已。

(圖片取自NCC)
由NCC統一管理特定的頻譜區段,釋放的區段則由廠商們來競標取得
也就是說並不是能無限取用的,而是有其限制的數量,需要透過NCC的管理下來競爭取得
所以為了擴充其上限,只好再繼續挖更高頻的頻譜領域,但是相對越高的頻率區段,不僅是傳送能量會增大之外,連傳輸的距離也會較短

所以想要利用這些未使用的高頻區段不僅是要技術上可行,更甚至要把整個民間的基地布線布得更縝密才有可能實現


然而也代表著不同的世代網路,也會互相佔著既有的頻道資源也無法統一品質,造成越多的不穩定情形存在,廢止舊有世代的頻道來給新世代使用,也是一種有意義的措施。


(圖片取自GOOGLE搜尋)
在去年時的NCC就宣布停用2G全面改3G,所以在當時淘汰掉的2G頻段
釋出的頻段就其他公司競標取得,用於更新的世代裡面,不僅效率會更好也避免了浪費

不過,在這一點的部份有一間耳熟能詳的公司作為開路先鋒,已經奠定了5G網路系統的基本架構了

而它的名字就是三星


(圖片取自SAMSUNG)
三星一直以來在科技面的開發力都是在世界上名列前矛的
當然更詳細的部份是屬於他們的商業機密,誰也不知道內容是什麼及實際方式是什麼。

不過以目前能知道的來看的話,就是30GHz以上的高頻,已經是可以被稱為是「毫米波」了,毫米波能挾帶的傳輸率及頻寬將會超越以往的大,但是相對傳輸的距離也會變短,也就是建置基地台的位置間可能要更相近才行


(圖片取自GOOGLE搜尋)
有名的阿塔卡馬毫米波/亞毫米波天線陣,是人類目前探測宇宙的最高科技望遠鏡
其接收及放射的運用方式就是利用毫米波來運作

而且民間有很多人堅稱電磁波會有影響,不同意基地台進駐的新聞也不在少數

所以5G網路到底有沒有可行的空間? 在葫蘆打開之前也沒人知道會是什麼樣子~


也就抱著樂觀的態度來期待未來有亮眼的表現吧! 

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