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兩廳院5G技術應用實務工作坊側記:通訊技術的未來,5G技術的架構發展與應用

文:黃上容

國家兩廳院(以下簡稱兩廳院)從2018年開始開始了數位轉型,兩廳從內部的院G應用與應用劇場展演系統、場地租用申請服務,技術記通G技架構一直到外部售票系統的實務術的術建立,積極進行一連串的工作改變。近三年的坊側發展疫情更進一步加速兩廳院在科技與藝術創作上的融合,思考如何讓兩廳院為表演團隊最強而有力的訊技支援與後盾。

為了將積累的未來製作經驗轉化成實際應用的工作方法,同時梳理台灣科技表演藝術的兩廳現況,兩廳院於8/24(四)起至9/1(五)為止,院G應用與應用於國家戲劇院交誼廳及實驗劇場舉行「科技表演藝術系列講座」及「5G技術應用實務工作坊」。技術記通G技架構

除了分享5G技術使用、實務術的術空間運算、工作虛擬成像、坊側發展多機轉播與燈光控制等技術主題交流外,訊技更藉由講座梳理台灣科技表演藝術的現況與發展。系列講座並與數位藝術基金會合作側記,希望能為劇場的數位化歷程留下文字足跡。

在數位化的時代,通訊技術不斷進化,而5G技術正是其中一個引領潮流的關鍵。本文統整台灣可億隆技術總監符文華及中華電信5G專案測試組組長汪致瑋的分享,探討5G的基礎架構,包含其特性、模式以及各種使用情境,以及進一步瞭解5G專網企業的應用案例,期望能對5G建構有更全面的了解。

通訊時代的變遷:從1G到5G

回顧行動通訊的發展歷程,從最早使用預付卡的王八機和一般攜帶型電話,到2G、3G、4G,直至現在的5G,通訊變革是如何產生的?

首先,王八機是類比通訊的代表,它容易被非法操作,用來盜拷他人的行動電話序號和內碼,且通訊容量有限;而2G引入了數位通訊,提高通訊品質並強化加密,解決盜拷的問題,也可以在相同的頻譜裡容納更多用戶,提供更好的通訊品質。

然而,2G也有其問題,儘管通話品質提高,但上網速度緩慢,因為當時的通訊主要是以語音為主,並未考慮數據傳輸。當網路興起,人們很快地便發現手機無法快速上網,此現象促使3G問世,引入無線網路通訊技術(General Packet Radio Service,簡稱GPRS),加快上網速度。

進入3G時代後,通訊網路更重視數據的傳輸,並增加了相應的處理設備,以當時而言,最具代表性的應用手機便是黑莓機(BlackBerry),因為它強化了數據傳輸,讓使用者能夠更順暢地使用電子郵件和數據服務。也因如此,3G時代裡電子郵件成為最主要的應用項目。

之後,隨著4G的推出,每個人幾乎都能輕鬆上網,無論是查看電子郵件、文字訊息、影音內容,甚至是傳輸大量檔案,都可以在4G網路上迅速實現。而5G通訊技術具備大頻寬、多連結和低延遲等特性,能更強力的支援用戶體驗和多種應用程式。符文華提到,目前業界已經開始討論6G和7G,並且因為地面上可蓋基地台的空間已剩不多,因此6G將通訊擴展到太空,即低軌衛星通訊。

5G的特性:大頻寬、低延遲和多連結

在兩場講座裡,符文華和汪致瑋皆解釋了5G大頻寬(Wide Bandwidth)、低延遲(Low Latency)和多連結(Multi-Connectivity)的特性:

大頻寬 指5G網路提供更多的可用頻譜,這意味著更多的無線頻率範圍可供通訊使用。當頻寬增加,進而實現更高的數據傳輸,大頻寬的特性能使5G同時連接更多項設備,如高解析度的影音串流、虛擬實境和物聯網設備通訊等。

低延遲 指5G網路實現了極低的數據傳輸延遲。「延遲」是數據從發送端到接收端的傳輸時間, 而極低的延遲度對於許多應用至關重要,特別是需要即時互動如遠距手術、汽車的自動駕駛、即時連線拍賣、多人線上遊戲等。

多連結 指5G允許一個設備同時連接多個無線接入點(例如基地台或Wi-Fi),以實現更高的連接性和效能。這是5G在實現智慧城市、物聯網、自動化和其他新應用的一個關鍵特性。

5G通訊架構的元素和功能

符文華也進一步延伸解釋5G的通訊架構。5G網路的架構由核心網路、用戶終端裝置(Customer Premises Equipment,簡稱CPE)、無線接取網路(Radio Access Network,簡稱RAN,即基地台相關的電信設備)等組成,為不斷增長的通訊需求提供了支持。

「核心網路」是5G通訊架構中的主要部分,它負責管理和控制5G網絡中的各種通信和數據傳輸,並提供支援各種高效的通訊服務,包括語音、文字、影音、物聯網(Internet of Things,簡稱IoT)等。

「用戶終端裝置」亦在專網中扮演重要角色,它是一種中繼器,可以幫助那些不具備5G模組的設備(如攝影機和AR、VR設備等)進行網路連接。

「無線接取網路」則負責無線通訊部分,通常可見於建築物上的天線,負責將5G服務傳輸到使用者設備(UE,如手機、電腦),並提供通訊和數據傳輸等各種服務。

符文華特別解釋,儘管通訊常被認為是無線的,但實際上,無線通訊主要存在於用戶和基地台之間,而基地台後面的核心網路和應用服務器多數是有線的。

最後,使用5G專網服務需要一張SIM卡,用於識別用戶並進行身分驗證,這是確保通訊安全的重要步驟。如果某些設備無法插入SIM卡,可以使用。

「用戶終端裝置」作為中介設備,它可以插入SIM卡並連接到5G網路,充當設備的接入點。一旦設備啟動,它將連接到網路,進行認證,確保SIM卡的合法性,然後開始進行上傳或下載數據。

專網與公共網路的差異


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