3G、4G、5G有何不同之处之三
(a)TDMA:依照时间先后轮流使用;(上海监控安装由星际网络提供支持)。
(b)FDMA:依照频率不同同时使用;
(c)CDMA:将不同用户的数据分别与特定的密码运算。
多任务技术的比喻
多任务技术比较复杂,我们可以想象在房子里,甲与乙要讲话,丙与丁要讲话,戊与己要讲话:
分时多任务接取(TDMA):甲与乙先讲一句,再换丙与丁讲一句,再换戊与己讲一句,依此类推,大家轮流(分时)讲话彼此就不会互相干扰。
分频多任务接取(FDMA):甲与乙在客厅讲话,丙与丁在书房讲话,戊与己在卧室讲话,大家在不同的房间(分频)讲话彼此就不会互相干扰。
分码多任务接取(CDMA):甲与乙用中文讲话,丙与丁用英文讲话,戊与己用日文讲话,这样虽然大家在同一个房子里讲话,各自仍然可以分辨出各自不同的语言,当甲与乙用中文讲话时,丙与丁的英文以及戊与己的日文只是声音干扰而己,不会造成甲与乙解读中文的困扰;同理,当丙与丁用英文讲话时,甲与乙的中文以及戊与己的日文只是声音干扰而己,不会造成丙与丁解读英文的困扰,在这个例子里「用不同的语言讲话」就好像「用不同的密码加密」一样。
4G 与 5G 的技术发展目的:增加频谱效率与带宽「频谱效率」(Spectrum efficiency)是单位带宽(Hz)具有多少数据传输率(bps),可参考表 1 的说明,当单位带宽的数据传输率高,代表频谱效率高,例如:LTE 可以提供上传 2.5bps/Hz,下载 5bps/Hz;LTE-A 可以提供上传 5bps/Hz,下载 10bps/Hz,显然 LTE-A 的频谱效率比 LTE 高。因此 4G 与 5G 技术的发展只为了两个目的:
增加频谱效率
由于相同的频率只能使用一次,因此必须利用更新的调变与多任务技术来增加频谱效率,让相同带宽的电磁波具有更高的数据传输率,也就是把更多的 0 和 1 塞进相同带宽的电磁波里来传送。(上海监控安装由星际网络提供支持)。增加带宽
由于目前的电磁波频谱里 10GHz 以下的电磁波大部分都已经被用掉了,频谱效率再怎么提高总有技术上的极限,因此科学家只能去挖更高频还没有被使用的电磁波来给 5G 手机用,大家现在明白为什么 Samsung 的 5G 技术会想要使用频率 30GHz(相当于波长 10 毫米)的「毫米波(Millimeter Wave)」了吧!相关的新闻请参考这里。详解5G与4G、3G的不同之处 表 1:数字通讯系统的频谱效率比较表注:表 1 中的频谱效率是直接以数据传输率除以信道带宽,但是不同世代的通讯系统使用不同的技术,这个并没有考虑进去,因此表中不同世代应该分开来比较才有意义。
僧多粥少,无线通信的使用执照与频谱分配经由前面的介绍可以发现,无线通信的频谱非常珍贵,僧多粥少,因此使用执照费也比较高。那么是由谁来决定那一种系统使用那一个频率范围才不会重复呢?国内的无线通信频谱目前是由国家通讯传播委员会(NCC)管理,每一家系统业者(例如:中华电信、台湾大哥大、远传电信等)都必须先向 NCC 取得使用执照才能经营无线通信业务,由于无线通信的频谱非常珍贵,可以使用的频率范围有限,所以使用执照有限,通常会以公开招标的方式让出价最高的电信业者取得使用执照,这就是去年的「第四代(4G)行动宽带业务释照」。
不只如此,由于我们大家是共享同一个空间,如果无线通信设备任意发出频率不正确的讯号会干扰到其他通讯设备,因此所有的无线通信设备,包括我们使用的手机与无线局域网络(Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)等产品都必须先进行测试合格才可以上市销售。
注:线路交换与分组交换线路交换(Circuit switch):是指传送端与接收端之间先建立一条专用的联机再进行通讯,传统的「语音通信(Telecom)」都是属于线路交换,例如:国内电话与国际电话、移动电话等在通话之前都必须先拨号,等交换机将电话接通之后才能通话,就是使用线路交换的方式,通常费用是以「使用时间」计算,例如:拨打市内电话或移动电话,使用愈久费用愈高。
分组交换(Packet switch):是指传送端与接收端之间共享一条线路,必须先将要传送的数据切割成许多较小的「封包(Packet)」再进行通讯,目前的「数据通信(Datacom)」都是属于分组交换,用户要传送的数据愈多,则封包数目愈多,传送的时间愈长,计算机网络在通讯之前并不需要拨号,只要将网络线连接即可使用,就是使用分组交换的方式,通常费用是以「数据传输率」来计算,例如:中华电信的 ADSL,不同数据传输率费用不同,但是使用时间没有限制。(上海监控安装由星际网络提供支持)。