mmWave(毫米波)是什麼 優、缺點及應用產業一篇解析

5G網路讓我們的生活變得更加便捷,也滿足了我們對於數據傳輸穩定且快速的需求,普遍5G網路都仰賴先進的mmWave(毫米波)技術,不僅傳輸速率比4G高、容量也更大。本文將為你介紹mmWave(毫米波)的優勢與應用領域,幫助你了解5G網路該如何持續突破!

mmWave(毫米波)介紹

mmWave(毫米波)是電磁波的一種,介於微波與光波之間。波長為1~10毫米、傳輸速度每秒達30萬公里、頻率為30~300GHz。相較4G技術,5G有高傳輸速率、低延遲、高容量的優勢,不但可以支援更多台裝置連線,也能整合更多產業運用。

5G

5G技術,作為第五代移動通信技術,運作在30至300 GHz的高頻率範圍內,主要利用毫米波技術,讓5G擁有高速(speed)、低延遲(latency)、廣連結(connections)等三項特性。適用於智慧城市、自動駕駛、虛擬實境/擴增實境等廣泛應用。雖然市場目前仍偏好成本效益較高的Sub-6頻率(4G),但毫米波技術在技術突破和應用開發上仍持續進步,在未來市場有巨大的發展潛力!以下是5G網路的優勢:

  • 高速數據傳輸:理論上的峰值速度達到每秒數十Gbps,遠超過4G。
  • 低延遲:大幅降低延遲,為即時通信和新型應用開辟道路。
  • 大容量連接:支持更多同時連接的設備,適合密集的都市環境和物聯網。
  • 技術創新:引入網路切片、邊緣計算等新技術,提供更靈活的服務。

4G

4G是第四代移動通訊技術,採用2~8 GHz的較低頻率範圍,雖然4G在數據傳輸速度和連接密度上不及5G毫米波,但4G的廣泛覆蓋範圍,也為5G轉接提供更有力的支援。現在很多手機都能搭載5G網路,不過,因為5G網路需要在毫米波密集的地方(網路密集)使用,所以在網路不密集的地區仍是以連接4G網路為主。以下是4G網路的優勢:

  • 高速數據傳輸:提供了比3G更快的數據傳輸速度,理論上峰值速度可達到每秒數百Mbps。
  • 改善的通信質量:相較於以前的標準,4G大幅提高了語音和視頻通話的質量。
  • 更廣泛的覆蓋範圍:4G網路在全球廣泛部署,提供高覆蓋率、高可靠性的網路。
  • 技術創新:引入了LTE和WiMAX標準,進一步提升移動通信的效率和性能。

4G、5G網路比較表

 4G5G
頻率範圍2~8 GHz30~300 GHz
傳輸速率每秒100 Mbps~1 Gbps每秒10 Gbps以上
延遲時間平均30~50毫秒可低至1毫秒以下
連接容量最多支持數千台設備的連接 (每平方千米)可支持數十萬台設備的連接 (每平方千米)
技術創新LTE、WiMAX網路切片、邊緣計算

mmWave(毫米波)的優點

縮小天線尺寸

mmWave(毫米波)的頻率高、波長短,能大幅縮小天線的尺寸,讓設備體積更輕巧。

降低訊號干擾

mmWave(毫米波)在空中傳播時訊號容易減弱,傳輸距離較短。但這也減少了與其他訊號的干擾情形,有助於保持通訊品質穩定。換句話說,mmWave(毫米波)雖傳得不遠,卻能提供更乾淨、無干擾的通訊環境。

高速率和低延遲

mmWave(毫米波)是5G網路的關鍵技術,提供比4G更高的下載和上傳速率,以及更低的通信延遲。這對於實時數據傳輸和快速反應非常重要。例如在自動駕駛汽車中,需要實時傳輸大量數據進行環境感知和動作判斷。

高連接密度、大容量 mmWave(毫米波)的波長短,需要建置更密集的基地台。因此,5G網路具有更高的連接密度,可以支援更多設備同時連接到單一基地台,並進行高速數據傳輸。對於大規模的物聯網設備、感測器網路相當重要,且能夠應對需要處理大量圖形和視頻數據的虛擬實境/擴增實境應用。

mmWave(毫米波)的缺點

信號易受阻擋

mmWave(毫米波)的波長短,大氣中的氧氣、水氣都會減弱毫米波傳播,尤其是在遇到障礙物時,信號更容易被阻擋。因此需要建置更多的基地台,以確保連接的穩定。

硬體成本增加

mmWave(毫米波)的天線零件尺寸更小,雖然有助於縮減基地台體積,卻也增加了零件製造的難度,進而提高硬體成本。

毫米波技術的應用

mmWave(毫米波)的應用範圍正在快速擴張,它不只大幅提升智慧型手機和平板電腦的連接速度,也成為物聯網設備、智慧家庭系統、自駕車、高速資料中心、遠距醫療診斷、智慧城市建設以及虛擬實境和擴增實境技術的重要推手。

物聯網設備(IOT)

毫米波技術在物聯網(IoT)扮演著重要角色。高頻寬的特性讓大量智慧裝置能夠實現高速無縫串聯,支援工業自動化的廣泛應用。

智慧家居

在智慧家居方面,常見應用如:智慧照明系統、高階娛樂系統,能提供更快速、更穩定的智慧家庭體驗。mmWave(毫米波)技術的應用增強了居家安全、節能管理及遠端控制的能力。

通訊

mmWave(毫米波)不僅大幅提升了網路傳輸速度,也實現了近乎即時的訊號響應,實現高畫質直播、更穩定的線上遊戲體驗、遠距醫療和自動駕駛等多項應用。

汽車自動駕駛

mmWave(毫米波)是自動駕駛的關鍵技術。包含改良車輛間的通訊效率(V2V),讓車輛能夠即時分享位置和速度等資訊;在車輛與道路基礎設施間的通訊(V2I)中發揮強大效用,有助於提高道路安全性。

城市基礎建設 mmWave(毫米波)技術能有效提升交通監控系統、加快緊急災害時的資料傳輸、提升城市管理效率!在城市管理的應用上,包含:社區資源分配、廢棄物管理和市政設施維護等。

結論

mmWave(毫米波)是5G網路的重要技術,高頻寬、高效率的傳輸能力,將持續拓展無線通訊技術的進階應用。皇亮科技是台灣的傳輸科技先驅,服務項目涵蓋通訊工程研發、相關零件製造。如有毫米波技術支援、零件採購的需求,歡迎與我們聯繫