行動通訊

出自福留子孫
在2022年6月17日 (五) 16:44由丁志仁對話 | 貢獻所做的修訂版本

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標準

傳輸質量與運用提升倍率年份
1G2kbps,行動電話系統突破「定點」的限制--
2G64kbps,語音傳輸、簡訊時代30倍
3G205kbps,瀏覽網站與串流音樂3倍2000
4G100Mbps(10,240kbps),應用程式(App)盛行,帶動智慧型手機普及50倍2010
5G10Gbps(1,048,576kbps),物聯網,零時差互動100倍2021
6G1Tbps,極致地低延遲100倍2030

1G

語音類比訊號;它的最大缺點是,隨著距離增加,傳送的訊號強度會衰減,或受到地形阻礙,接收效果不好。基本上使用分頻多工方式只能進行語音通訊,收訊效果不穩定,且保密性不足,無線頻寬利用不充分。此種手機類似於簡單的無線電雙工電台,通話時鎖定在一定頻率,所以使用可調頻電台就可以竊聽通話。

2G

數位化。最主要的協定有GSM(全球行動通訊)系統,是全球最廣被採用並認可的2G行動電話標準,是由3GPP組織負責制定和維護。可以讓電信業者間彼此簽訂漫遊協定,可以跨國、跨電信平台透過不同的電信業者提供的服務撥打電話。

其他協定還有PHS(Personal Handy-phone System,個人手持式電話系統),cdmaOne等。

GSM基本功能

  • 全世界GSM手機共通的緊急救援電話號碼是「112」,CDMA無效。
  • GSM手機輸入「* # 0 6 #」能看到15碼的國際移動設備辨識碼(IMEI序號),若手機遺失,經好心人拾取送往警察局,有報案過的失主可以以此IMEI序號拿回遺失的手機,CDMA無效。

3G

基於CDMA(分碼多重進接)技術,容量大,所有用戶在同一時間使用同一個頻段通話,用不同的編碼去區隔,每個人的通訊訊號可以重疊,因此頻道的使用效率大幅提高,同一時間可容納的使用者也大量增加。

協定有歐洲使用的WCDMA,以及美國偏好的CDMA2000,以及另個系統TD-SCDMA 和WiMAX。

早年的3G技術下載資料約384Kbps,對於一般收發電子郵件或上網搜尋就已經夠用。但現在上網瀏覽的的內容越來越多,原來的384Kbps已無法滿足需求,促使網路技術提升、傳輸速率也更快。

下載速度超過384Kbps的版本,有人稱3.5G,甚或有3.75G的講法,但不是正式的技術規格名稱,也被通稱為3G技術。

3.5G

HSDPA(High Speed Downlink Packet Access,高速下行封包接入)是一種行動通訊協議,亦稱為3.5G,屬於WCDMA技術的延伸。該協議在WCDMA下行鏈路中提供封包數據業務,在一個5MHz載波上的傳輸速率可達8-10 Mbit/s(如採用MIMO技術,則可達20 Mbit/s)。在具體實現中,採用了自適應調變和編碼(AMC)、多輸入多輸出(MIMO)、混合自動重傳請求(HARQ)、快速調度、快速小區選擇等技術。

3.75G

HSUPA(High Speed Uplink Packet Access,高速上行分組接入)是一種因 HSDPA 上傳速度不足(只有 384Kb/s)不足而開發的,亦稱為3.75G,可在一個5MHz載波上的傳輸速率可達10-15 Mbit/s(如採用 MIMO 技術,則可達28 Mbit/s)、上傳速度達 5.76Mb/s(使用 3GPP Rel7技術,更達11.5 Mbit/s),令需要大量上傳頻寬的功能如雙向視訊直播或 VoIP 得以順利實現,所以具體上都比3.5G好。 而各電訊業者亦表示在 2007 年尾至 2008 年間會開通該服務。

4G

WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球互通微波存取)和LTE(Long Term Evolution,長期演進技術)都視為4G的規格,但兩者內容有很大不同。

WiMAX是由英特爾(Intel)推動的一項通訊標準,它的強項是可提供每秒最大70Mbps的下載,傳輸範圍最高可達70哩,在戶外有極好的傳輸表現,加上涵蓋範圍廣,可支援高速行動中的上網,目前台灣的高鐵就可以透過WiMAX服務上網。2007年國家通訊傳播委員會釋出六張WiMax執照

一般人以為4G轉換很困難,其實是誤解。雖然一般行動裝置可能不支援WiMAX,但只要透過一個轉換器,就將WiMAX訊號轉為WiFi。

2012年在全球行動通訊大會(MWC)中,各家電信業者都推出支援LTE標準的手機,主要在於LTE標準是歐洲多國推動,和現有的GSM等規格相容,有手機基地台訊號的地方,都可以接收到高速的網路訊號,現有基地台升級成LTE基地台的成本也相對低。因此被視為下一代4G的主流規格。

LTE的下載達100Mbps、上傳20Mbps的能力。此外,雖然標準的4G需要較3G更寬的頻譜,但因為LTE也能夠隨著可用頻譜的不同,讓業者更有彈性的推出各種LTE系統,加上系統相容的優勢,讓國內電信業者也逐步開始朝向LTE發展。

一般人常覺得現在3G「塞車」,其實3G的傳遞速度不慢,是用戶的數量太多,所以頻寬必須調整共享,也讓用戶覺得傳遞速度沒有想像中的快。4G上路前電信業者得先讓基地台升級和增加數量,否則仍有可能網路塞車。

資料海嘯

「資料海嘯」(data tsunami)是2012年世界通訊大會(MWC)中,電信業、網路業者關注的焦點。過去主要透過電腦的網路服務,未來變成以行動裝置搭配雲端的OTT服務,例如臉書、推特盛行,經過商面馬上收到即時優惠簡訊等,都是資料海嘯的推手。

行動裝置使用者預計在2013年就會超過桌上型裝置,加上手機使用行為不同,造成基地台和交換機負載大增。傳統使用功能手機時以打電話為主,每人平均通話三、五分鐘,甚至移動範圍也不大,可能邊走邊打完電話。但現在大家都用智慧手機,還在長途、快速的移動中一面打電話、一面還傳遞資料,語音加上數據資料,對基地台和交換機就是相當大的考驗。

人在移動過程中,手機會不斷發出訊號到新的基地台「註冊」,維持手機的行動通訊功能,加上許多用戶下載App,都要求推播訊息,認為是業者主動發新通知給用戶,但正好相反,其實是App執行時、主動連回伺服器,將業者放在伺服器上的新訊息傳回手機上。業者粗略估計,每台手機發出訊息的數量,比起一年前平均約增加了18倍。

傳統行動電話在接通時傳輸訊號,掛斷就停止,然而智慧型手機的App,卻是不斷發送訊號,來回於基地台、交換機和手機間,資料傳輸量是傳統行動電話的十倍以上。每一次傳出一張小圖、一個臉書訊息,都是重新和基地台做一次訊號交換。就像是來回的「敲門」,並不是敲開門後、門就開著,而是每次發訊號,都是重新敲門。

當捷運車輛進站,可能瞬間帶來幾百個「註冊」的新用戶,加上正在等車的用戶,大家還都在繼續手機上網時,對基地台來說,迎面而來的「資料海嘯」好比子彈高速穿透。大量用戶的指令突然在瞬間要擠進無線基地台的有限頻寬中,用戶就會感受「卡卡」狀況。

國外電信業者呼籲,應該要限制App不斷向基地台和伺服器更新資料的時間和次數,降低對基地台的負擔。不過使用者通常只在意服務是否順暢、安全,這也是電信業者面臨的最大挑戰。

OTT

OTT(Over The Top)就是「資料在頭頂交換」。因雲端當道,現在只要透過行動設備上下載一個App,就連上雲端,消費者低頭邊走邊玩時,頭上有無數的資料正在不斷傳遞中。

Wi-Fi

Wi-Fi這個術語是指無線保真(Wireless Fidelity)。不同於 3G 是手機通訊標準,Wi-Fi是符合IEEE 802.11標準的「短距離」無線通訊技術,目前市場上大部分筆電、手機或行動上網裝置,通常都支援Wi-Fi。

和邊走邊上網的3G技術相比,Wi-Fi具備高速傳輸、低移動性,但傳輸距離短等特性,設置在室內、咖啡店、商場、機場、圖書館、公共建物等處,服務範圍大,效果也優於3G。民眾如果在定點,可以盡量使用寬頻固網或是Wi-Fi,在移動時再切換以3G技術上網。

3G與Wi-Fi的比較
3G功能項目Wi-Fi
SIM卡適用對象無線網卡
384Kbps-21Mbps數據處理能力理論值54Mbps
200m-5Km各站台最大服務範圍10m-100m
數人到數百人各站台最大用戶數數十人
350km/h用戶最大移動速度定點或慢速移動
不需要用戶端設定需要