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5G是為了控制物聯網裝置而生?

上網時間: 2015年10月08日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:5G  4G  物聯網  IoT  延遲 

每個人都認為認為5G是指過了4G後的第五代,但他們都錯了——即使是智慧型手機營運商也散播這樣的錯誤訊息——這是德國德勒斯登工業大學(TU Dresden)通訊網路教授Frank Fitzek在日前舉行的SEMICON Europa 2015上所強調的重點。

「5G聽起來就像是4G的進一步升級,但其實不然,」Fitzek表示,「5G技術純粹是為了物聯網(IoT)裝置的控制與操縱而打造的。」


被譽為「5G專家」(5G Man)的德勒斯登工業大學教授Frank Fitzek展示顯示器牆原型,它可利用5G技術達到僅1毫秒(ms)的低延遲;該系統原型將在NFL美式足球賽季期間進行現場直播(但他並未透露在哪個球場)
(來源:TU Dresden)

為了證明自己的觀點,Fitzek引用最高與最低的兩項數據預測——在2020年時,全世界將有最高達5千億台/至少達500億台的IoT裝置互連。他指出,這些裝置大部份都不會是智慧型手機,因為地球上也只有70億人。

「就算每個人都有2支手機,比起5G的連網汽車、連網列車、連網機器人、連網電網、連網城市、連網醫療保健以及連網教育等數量,也會變得相形見絀,」Fitzek說,「對於人手2支的140億支智慧型手機來說,4G技術已經夠好了。5G當然能讓智慧型手機瀏覽網頁更迅速,但5G並不是為此而打造的,而是為了解決問題——特別是4G無法解決的延遲問題。」

為了控制自動駕駛車列車、汽車、機器人以及人們夢想中的其他各種IoT裝置,有必要以一種更接近當今的方式進行連接。他們需要真正使用不同的路徑來發送相同的訊號(Fitzek說,雖然TCI/IP能夠使用不同的路徑,但如果你追蹤傳送訊號的路由器到達同一端點,它每天都會是相同的)。

Fitzek說:「自動駕駛車將會是真正的連網汽車,因為效率和安全性將會需要彼此間以固定延遲進行通訊。智慧工廠和智慧機器人也同樣需要以固定延遲互連。還有我所謂的觸覺網際網路——你能在遠端真正感覺到物體質感,所有的一切都需要固定的延遲;無論訊號走什麼路徑,延遲的時間紿終是相同的——1毫秒。」

為了證實這一點,Fitzek交給我一個頭戴式顯示器,設定好1ms延遲後扔了一顆足球給我,我很輕鬆地接住了。在來回丟了幾次球後,他把延遲設定改為10ms,我怎麼樣也接不到球了,甚至設定在2ms時,他就站在我面前丟球,球也一樣從我手中滑落,我什麼都接不住。

他說還可以用自動的機器人、汽車、工廠機器等更多例子進行展示,結果都會是一樣的。4G和5G之間的差別在於確保了1ms的延遲,因而可使得連網的IoT裝置變得更普遍可靠、安全與穩定。


為了改善所定義的可靠性、吞吐量、延遲、複雜度與能耗,5G利用協同策略與網路編碼的關鍵技術
(來源:TU Dresden)

我反駁道,「汽車以每小時55英哩的速度行駛又該怎麼說呢?」他馬上露出燦爛的笑容,讓我彷彿掉進了一個精心設計的陷阱中。

Fitzek「沒錯,但他們大致上都以相同的速度行駛,因此,相對於彼此而言,他們仍然需要1ms的延遲,才能有效地進行通訊,第一部車在煞車時傳送1ms延遲的訊號給其後的汽車,第二部車再傳送訊號至其後的汽車,以此類推。而你只需要確保1ms延遲即可。」

Fitzek堅持認為,為了符合5G規格,我們所要做的就是實現1毫秒的延遲,不管訊號傳送到多遠都一樣,再加上它還確保了即使是世界上最厲害的駭客也無法破解的加密技術。既要實現更安全的加密技術,同時又不能影響延遲,是相當困難的事,但Fitzek表示,他已經組織了一群研究生共同試驗他的想法十多年了,相信很快就能克服這項挑戰。

在這十多年的研究期間,Fitzek的學生已經分拆出五家公司了,目前正致力於推動5G革命的不同層面進展。他說,這些研究概念包括複雜的數學演算,但可迅速執行;具有高能效,而且可靠又超安全。雖然他現在還不打算發表這些成果,但我們已經見識到1ms的實力。

網路切片(network slicing)結合每一個基地台內的認知運算、本地儲存與本地連網,加上傳輸期間隨機次數的加密編碼與重新編碼,都只能由目標收件人進行解碼。實現這一目標的工具就是軟體定義網路(SDN)、軟體定義儲存以及軟體定義無線電(SDR),以便增加靈活性、重新排序封包、解碼多個編碼資料路徑,以及最重要的就是——都必須在1ms延遲的條件下實現。

編譯:Susan Hong

(參考原文:5G for Command & Control,by R. Colin Johnson)





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