請拿起你的智慧手機，上方那排小圖示應該會有一個「3G」的字樣，這代表什麼呢？那有 1G、2G 嗎？是不是還有 4G、5G 呢？

上述的「？G」和行動上網息息相關，現在來認識一下這些名詞吧！

• 行動通訊技術（mobile communications technology）進化史

第一代行動通訊技術（1G）：1980 年代啟用，類比式行動電話系統，僅提供語音服務。

第二代行動通訊技術（2G）：1990 年代起步，數位式行動電話系統，含通話、簡訊、低速傳輸。

第三代行動通訊技術（3G）：2000 年代誕生，多媒體通訊，高速語音、資料傳輸，目前占大宗。

第四代行動通訊技術（4G）：2006 年萌芽，利用正交頻分多址（OFDMA）創造無限高速傳輸，運用軟體無線電（SDR）打造通用平台，採用智慧天線（SA）增加訊息質與量，搭配多輸入多輸出天線（MIMO, multiple input-multiple output）提高無線服務範圍。高速移動時，最高傳輸能達 100MB，低速移動或靜止狀態能達 1Gbps 的傳輸速率。已能漫遊國際、高速傳輸。

第五代行動通訊技術（5G）：中國華為、南韓三星正加足馬力研發，據估計，5G 的網路效能將較 4G 提升 100 至 1000 倍。

從行動通訊進化史可知，新代技術醞釀期縮短，連線速度卻大躍進。現在 4G 還在台灣建設中，5G 的研發與應用已迫不及待上路了！

• 蜂巢系統式微，基地台不再是傳輸中心

美國電信研發公司貝爾實驗室（Alcatel-Lucent’s Bell Labs）指出，每代通訊技術都帶來新的革命，2G 是語音、3G 是數據、4G 是視頻、5G 是智慧網路，能同時連接幾十億個裝置，還保有穩定與效能。

世界各地的通訊專家無不關注通訊技術革命，包含貝爾實驗室的 Federico Boccardi 及其同行，以下將會呈現這群專家的專業知識與預測。他們特別指出，有 6 種關鍵的新興科技將催生 5G 通訊技術的發展。

關鍵技術 1：多頻段傳輸

現今，通訊技術使用蜂巢式行動通訊系統，1G 到 4G 皆是如此，由各個彼此相連的六角形蜂巢（cell）組成，中央接到基地台（base station）。手機透過 uplink 將資料上傳至基地台，基地台利用 downlink 把資料傳向用戶端。

不過，5G 通訊技術可望打破蜂巢架構，直接讓各裝置互通訊息。

5G 網絡利用不同頻段（frequency band），以各種速率傳送資料，而且有多樣傳播方式。如此一來，彈性大增，例如，用戶可設定高速 uplink，同時為 downlink 選擇另一個低頻段。用戶可視自行需求隨時調整傳輸速度。

關鍵技術 2：裝置中心架構

除了 5G 技術發展會帶動裝置中心的趨勢，部分新興裝置也偏好直接進行裝置間的對話，而非透過基地台傳輸，像是感應器可以直接傳送數據給伺服器。因此，傳送資訊、數據的時機和方式將由裝置自行決定，不需由基地台當傳聲筒。

Boccardi 團隊的構想是將「蜂巢體系」轉為「裝置中心」，裝置間能透過多組異質節點（heterogeneous node），來交換多條訊息流。

關鍵技術3：微米波通訊

長波長的微波通訊（microwave transmission，波長 1mm-1m）也該有後繼者了，改採短波長的微米波通訊（millimetre wave transmission，波長 1mm-1cm）。Boccardi 的團隊表示，微波通訊事倍功半，而且頻段大約只達 600MHz，即使繼承類比電視的數位電視也只將頻段向下推至 80MHz，成本還大幅提高。因此，短波長高頻率的微米波通訊便特別吸引人，頻率服務範圍很廣，從 3MHz 到 300MHz 全都包。

不過，微米波通訊也有缺點，如果遇到建築物、天氣問題、人為干擾，訊號傳輸路徑都會受阻。但山不轉路轉，先進傳輸技術能克服這類傳送障礙，例如，設置定向天線（directional antenna），如遇障礙物會即時轉向，增強抗干擾的能力。

關鍵技術4：多輸入多輸出

多輸入多輸出技術（MIMO）發展迅速，基地台同時裝設多條天線，同時傳輸各種信號，不只基地台能進化，一般裝置也能做到多天線多傳輸，大幅提升網路頻段的使用效率。

不過，這意味我們需要架設更大更多的天線，都市高樓的建築表面會滿佈接收訊號的天線，年輕都市裡建築高大眾多，天線有許多裝設空間，但老舊城市可能就沒有足夠的空間設置這些大型設備。

關鍵技術5：超智慧裝置

智慧行動裝置推陳出新，一代比一代聰明，智慧裝置能自行選擇最有效率的傳輸方式，事實上，對智慧手機而言，這應該算小菜一碟。今年初，Google 以 32 億美元（近 966 億台幣）收購智慧恆溫器與煙霧警報器製造商 Nest Labs，進一步用 Android 系統為恆溫器和煙霧警報器搭上溝通橋樑，兩項裝置會直接「討論」過熱是否會構成危險，一同「決定」是否發出煙霧警報。

關鍵技術6：裝置自行對話

Boccardi 的團隊認為，未來每個裝置甚至不需依賴現有的通訊網絡，裝置間不用拐彎抹腳，自己就能當收發點，這才是未來網路的核心技術。例如，感應探測網絡本身可能會同時連接 1 萬個裝置，同步處理溫度數據。

• 5G 世代勢不可擋，未來網路競技新舞台

上述技術都有一定難度，卻也十分具有發展潛力，這些絕對不會只是曇花一現的科技突破，新的研究方向會領導技術的基礎革新，徹底塑造速度更快、訊息量更大的 5G 網路世代。

（資料來源：MIT Technologu Review；圖片來源：sarah.bee，CC Licensed.）