【以後還有什麼跟 5G 無關？】新一代通訊技術帶來了什麼創新商機
Posted on2020/11/02
TO 創新嗜讀
【為什麼我們挑選這本書】5G 的浪潮正在強勢來襲，新科技帶來的革新將再次改變我們的生活。相對的，傳統企業在面對 5G 浪潮中，如何了解技術、使用技術，才是在這波改變中能站穩腳步的關鍵。
本文選自《行動 5.0》，作者呂學錦畢生致力於電信事業，參與優化升級交通部電信研究所（現在更名為中華電信研究院）之研究發展環境，讓年輕人得以發揮能力；也參與從政府獨占經營電信轉型升級成為具有競爭力的國營電信公司，並經由以美國存託憑證（ADR）在紐約證交所上市、釋股，完成民營化，使中華電信業績普遍獲得國際資本市場肯定；以及擴大中華電信事業範疇為資通訊公司，並強化正派經營的企業文化。（責任編輯：鄒鎮鴻）
科技創新的良性循環
貝爾發明的電話，顛覆了當時獨霸市場的電報，直接用聲音傳遞訊息，因方便性而廣受人們喜愛，在電信史上揭開嶄新的篇章。
愛迪生發明的留聲機，經過大幅改良，帶動圓盤唱片興起，為娛樂業奠基；到了二十世紀初，收音機與電視機問世，進一步帶動娛樂業蓬勃發展。
二十世紀中葉，電晶體的發明帶動電子科技突飛猛進，帶來無數未曾有的便利和人類行為的改變，至今未曾稍歇。
從文字、聲音、聽覺到視覺，展現的是人類對溝通進化的渴望。
唱片、留聲機、電報、電話與無線電廣播等商品與應用的發明，逐漸打破溝通的時空侷限，帶動無線電技術的應用。
電晶體收音機的盛行普及，是第一個把電子科技產品擺放在人們手中的成就，從此不必再守著微波爐大小的真空管收音機，才能聽廣播。
少年時，筆者在農家學習英語階段，便是如此。放學後，夕陽西下，一手牽繩放牛吃草，一手拿著電晶體收音機聽廣播學英語，至今記憶猶新。
隨後，廣播事業精進，調變技術升級，從調幅（AM）到調頻（FM），帶來更優良的廣播品質。
從聽覺刺激到視覺聽覺雙享受
無線電視機問世，致使大眾傳播模式演進，從聲音變成影像，載具從窄頻（收音機）到寬頻（電視機），帶動內容產業興起。
1964 年，日本利用人造衛星電視轉播東京奧運，觀眾坐在家中客廳就能看見千里之外的體育賽事，這是奧運史上的第一次。當然，從黑白電視到彩色電視，又是視覺享受的一大進步。
電磁波在空中傳播稱為無線電，在導體中傳播則是有線電。銅線是優質的電磁波導體，可做成同軸電纜成為寬頻傳輸網路，傳輸能力極佳，若拿來傳送電視訊號，可同時提供數十個視訊頻道，有線電視應運而生。
甚至，在電信業者推動以 ADSL 為主要的早期高速上網媒介之前，有線電視業者已利用纜線數據機（cable modem）搶先進入市場，奠定有線電視在寬頻上網業務的灘頭堡，且隨著纜線數據機技術精進，以及光纖（optical fiber）的運用，這項業務至今仍十分具有競爭力。
電子科技與電信網路擦出火花
伴隨電信與電子科技結合應用，傳輸進入數位化時代，把聲音訊號轉換為 0 與 1 串列，傳輸品質得以提高並易於確保。
此後，民眾不僅能夠看電視，更能夠看高畫質電視（HDTV），甚至是更高品質的所謂 4K 或 8K 視訊傳播產品。
電子科技進步帶動電腦發展，產生數據通信的需求，從低速（Kbps，每秒千位元）到高速（Mbps，每秒百萬位元），網際網路的普及應用更進一步帶動寬頻業務的發展。於是，電信發展進入寬頻高速網路階段。
與此同時，軟體程式也大幅翻轉機器設備的設計與效能，電信系統進入程式控制的數位化網路時代；再加上視訊壓縮技術的發展，數百個電視頻道可以滿足各種不同需求。
如果電信事業的開始，只是一口井，現在，已經成為一座大湖。
可惜的是，台灣有線電視的引進，起步凌亂，直到最近才完成全面數位化。
當網際網路遇上行動寬頻
行動通信的基本技術原則，貝爾實驗室在 1946 年便已提出，只是當時的技術，尚不足以處理複雜訊號在細胞間無縫交遞。
三十五年後，1981 年，電子資訊技術已經成熟，微處理器和軟體技術能夠支援行動通信所需功能，終端機雖然體積大又笨重，卻也可行。 透過細胞式無線電頻率重複使用，行動通信得以實現，突破使用者用固定電話才能連線的限制，移動中也能自由通訊，甚至變得個人化。
四十年來，經由 1G、2G、3G、4G 四代技術與應用的發展，複製了固定電信走過的歷程，從類比到數位、從窄頻到寬頻，銜接網際網路。 再加上，2007 年智慧型手機橫空出世，行動寬頻網路（Mobile Broadband Internet）先贏得「行動優先」（mobile first）之呼號，接著再升級至「行動唯一」（mobile only）。 緊接而來的第五代行動通信，5G，風風火火登場。包含固網、行動和網際網路的電信事業，這個大湖已經成為汪洋大海，而揚帆在這片大海中的，就是所有的越網（over the top, OTT）業者。
值得注意的是，越網大咖是影視服務提供者，他們會不會進入 5G 電信網路市場？還是選擇彼此合作？
把握商機，先要問對問題
「最大的問題是，什麼不會受到 5G 的影響或破壞？」
下一代行動網路將推動多元化的數位創新，從實體物件數位化到人工智慧，引領一個令人興奮的新世界，企業領袖和國家需要為此好好準備，」顧問公司 Ovum 娛樂業務首席分析師巴頓（Ed Barton）說。
「5G 將震撼媒體和娛樂業。如果公司妥適因應，它就是一項重要的競爭資產；如果沒有，他們就有失敗甚至滅絕的風險。」
「這股 5G 轉型浪潮不會僅止於單一行業。現在，所有企業決策者都該問：你的企業是否準備好 5G？」英特爾市場開發總經理伍德（Jonathan Wood）如是說。
什麼不會受到 5G 的影響或破壞？
你的企業是否準備好 5G？
這是兩個值得我們一問再問的議題。
機會是給準備好的人，最好的準備方式是參與 5G 早期試用。未必是先占才能贏，但至少要了解可以達成什麼成果，並且在適當時機進入市場。
資料來源：https://buzzorange.com/techorange/2020/11/02/5g-communication-innovation/
fm調變 在 Re: [問題] 為什麼要調變? - 看板comm_and_RF 的推薦與評價
※ 引述《charz (char)》之銘言：
: ※ 引述《jerry5 (張傑瑞)》之銘言：
: : 這是今年暨大通訊所的考題 不知道能不能放到這邊來討論
: : 感覺上 是一個比較會被人忽略的問題
: : 我是寫說
: : "為了因應不同的傳輸通道 安全性的考量 多工...等原因
: : 所以會有不同的調變方法產生....brabra"
: : 不知道這樣些有沒有摸到邊
: 剛好這星期有上到這邊,我的瞭解如下,歡迎大家糾正.
: Modulation
: 主要是在作 Enoding information from a message source 的動作,
: 以適應不同的傳輸需求.
: Modulation 方式
: 可用多種不同的方式來作如 amplitude , phase or frequency.
: ex. AM, FM
: modulation還分為analog and digital兩種, AM/FM是屬於analog,
: GSM, WCDMA, CDMA2000, ...,等現在用的大多為digital的方式.
: Digital Modulation優點
: 1. Greater noise immunity
: 2. robustness to channel impairments
: 3. multiplexing of various forms fo information(e.g., data/voice/video)
: 4. greater security
: ex. BPSK, DPSK, QPSK, DQPSK, PI/4 QPSK , ... , etc.
: The performance of a modulation
: 主要的 tradoff 在於 power(SNR) efficiency and bandwidth efficiency.
: 上完這章,才知道為什麼 AMPS 的 channel bandwidth 只要 30kHz,而 GSM 卻需要
: 200kHz
: 另外有人知道Analog modulation的優缺點嗎?
: 優點:
: 1. 簡單,實體線路可以簡單實作?
: 缺點:
: 1. 安全性不佳
: 2. Power需求大
: Reference:
: Wireless Communications
: principles and practice, 2nd.
: Theodore S. Pappaport
恩，看到大家討論這麼熱烈，我又來補充一下了， ^^
雖然調變算是通訊系統的東西，但是如果真的要說為什麼要調變，
應該從電磁觀念說起，一般的傳輸介質，我們為了使訊號不失真，
總希望相速度與群速度相同，所以一般常見的傳播方式，都是以TEM為主，如空氣
微帶線的Quasi-TEM也是，而在TEM中，其DC的傳播常數為0，
所以一般基頻的訊號根本無法傳送，這時我們便需要升頻，這就是調變最原先的概念，
藉由mixer把頻率載到高頻處，便附加產生了許多的優點，
如天線尺寸縮小，對coaxial line干擾減少(Skin effect)等
傳播的問題解決了，接著就遇到了區分使用者的問題，
最原先提出的方法便是以頻率來區分用戶，也就是所謂的FDMA，
以前的黑金剛便是用此分工模式，但發現其容量實在有限，
於是在同一頻道下，又以時間間隔來區分出使用者，也就是TDMA
在現行的手機系統都是用此法(GSM)，伴隨的好處便是便是功率的降低
與使用者的增加，因為只需要部分時間開啟，還有增加TX與RX isolatio的好處
但是人性總是貪婪，希望能再更多，於是便開發了以基頻的code來區分的CDMA
CDMA又分為DS-CDMA(直接序列)與Freq-Hopping-CDMA(跳頻)
DS-CDMA的使用者多寡取決於chip time，但這受限於電路，有很大的瓶頸，
目前有不少改良的方法問世，一般的CDMA2000與WCDMA都是用此法，
而FHMA又分為slow FH與fast FH，因為跳動太快，無法靠PLL鎖頻，
一般採用非同調檢測，主攻低價市場，所以藍芽與HomeRF採取FHMA，
ok，談完多工的問題，接著通訊系統工程師要做啥呢？
當然要讓你多通訊，以方便賺錢，所以就要塞多媒體運用給你，
這樣一來，所需的頻寬便需要增加了，但是頻寬一增加，便代表使用者會減少
這卻是他們不想要的，於是便從基本的數位調變BPSK、BFSK、BASK(實在不常用)
在同樣的頻寬下，塞進多一點資料量，於是就衍生出QPSK，
為了克服其+-pi相位不連續的缺點，便發展出offset QPSK與 pi/4-shifted QPSK
接著為了拿掉PLL，降低接收機成本，開發了pi/4-shifted DQPSK，
但這些都是藉由增加正交載波來提高頻寬用率，所以位元數也跟著增加，
單純以二位元系統來看，為了提高頻寬使用效率，發展出了MSK，
但因為其旁頻帶過大，所以加上了Gaussian Filter，產生了GMSK，
也成為目前手機的主流調變系統，
但這filter存在著crosstalk與ISI tradeoff的問題，
(通訊與電波的crosstalk定義不同，請查書)
接著利用增加bit數來增加頻寬使用率的觀念，衍生出M-ary系統
如MPSK、MFSK與QAM等，MFSK主要用於跳頻系統中，
一般QAM系統最常見，效能也較好，
這大概就是電波與通訊的演進摟，希望能對你有幫助！！
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