2014年9月29日

還能有多快?!4G 發展現況與未來演進

臺灣於今年5月正式邁入4G時代,可望帶動行動影音、雲端、電子商務等新應用商業模式發展。全球也以2020年為目標,紛紛啟動5G研究計畫。

作者/陳瓊璋(任職中華電信研究院)

從1G到3G

行動電話技術自1980 年代問世以來,發展迄今已成為現代人不可或缺的生活必需品。根據國際電信聯盟(international telecommunication union, ITU) 統計,2014年底全球行動電話用戶數預計可達70億,滲透率達95%(平均100人中95人擁有行動電話),與其他資通信技術,如網際網路或有線電話相比,行動電話已成為歷史上發展最快、接受度最高的資通信科技,至今用戶數仍持續成長,並對人們的生活方式產生重大影響。




另根據國家通訊傳播委員會(NCC)的統計,2014年第二季臺灣行動電話用戶數共約有3000萬,其中使用第三代行動通信系統(3G)的用戶約2600萬、第二代行動通信系統(2G)的用戶約310萬,可以觀察出3G的用戶正逐漸增加,而2G的用戶逐漸減少中。

究竟什麼是2G?什麼是3G?有沒有4G呢?為了區分行動電話系統的技術發展,一般將其區分為第一代、第二代、第三代等。

第一代行動通訊系統(1G)指的是由美國貝爾實驗室所發展出來的AMPS(advanced mobile phone system)系統,是全世界最早的行動電話系統,四、五年級的人可能還記得,國內曾引進體積龐大的「黑金剛」手機,就是AMPS 第一代行動通訊系統時期的產物。由於採用類比技術的第一代行動通訊系統頻譜使用效率太低,推出不久後就被採用數位技術的第二代行動通訊系統取代。

第二代行動通訊系統(2G)主要有歐洲發展的GSM(global system for mobile communications)與美國發展的IS-95兩種系統,兩者都是採用數位傳輸的技術,頻譜使用效率較第一代AMPS 系統大幅提升,也提供了穩定、高質量的語音傳輸環境。第二代行動通訊系統推出後在全球都有很高的接收度,用戶數不斷成長,迄今全球電信業者仍使用第二代行動通訊系統提供行動語音服務,包括國內大多數的電信業者仍藉由GSM 系統提供民眾2G 語音服務。

2G系統雖然提供了令人滿意的行動語音服務, 但其最高傳輸速率僅有14.4 Kbps,用來傳輸行動數據明顯不足。有鑑於此,國際電信聯盟ITU 希望能於2000年推出全球統一的3G 行動通信系統,期望3G能具備更高的傳輸速率,以提供更豐富的數據服務。經過一連串公開徵求技術提案、系統評估以及協調等程序,ITU於2000年公告建議了5個3G行動通信系統,包括WCDMA(wideband code division multiple access)、cdma2000、TD-SCDMA,其中WCDMA 系統獲得大多數國家電信業者採用,包括歐洲、日本以及我國在內,提供有別於2G 語音以外如影像電話、手機看電視等服務。......【更詳細的內容,請參閱第538期科學月刊】
延伸閱讀
1. Hui, S. Y. and Yeung, K.H., Challenges in the Migration to 4G Mobile Systems, IEEE Communications Magazine, Vol. 41: 54-59, 2013.
2. Andrews, J. G. et al., What will 5G be, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 32: 1065-1082, 2014.

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