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互聯網寒冬來臨 網速何去何從

2016/8/17 — 11:30

Opte Project / Wikipedia

Opte Project / Wikipedia

互聯網把人與人連繫起來。可是,近年智能電話、物聯網、雲端運算技術的冒起均開始為數據傳輸帶來壓力——全球如何避免步入互聯網寒冬?

由 100 年前電話網絡系統至今,原本越洋而行的銅線已由光纖取代。雖然光纖可以每秒 10,000 Bits (位元)傳達資訊,加上社區或者是用戶端所用的技術可能尚為舊電話線路,根本不足以應付用戶未來的大量需求。所以,科技公司、政府等亦被迫開始革新互聯網,追趕科技產品的發展速度。

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互聯網革命由海底電纜開始,而不少科技巨頭亦看準機會加入「重建」。其中,Google 就聯同另外 5 間亞洲電訊公司投資 3 億美元,在今年 6 月啟用長 11,600 公里、連接日本、美國和台灣的光纖線路,新線路的傳輸速度可達每秒 60 Terabytes ; Microsoft 和 Facebook 也會在下年啟用在大西洋海底鋪設長達 6,600 公里的海底光纖電纜,網絡頻寬將會比起現在大幅改善近 1,600 萬倍

另外,光纖發展亦可增加網速。光纖或會由現時的 9mm 闊線路,改由切面積更加的光纖和改善雷射光束發射的方法,降低傳輸時出現的雜訊。網絡供應商也可以從數據內容入手——優先處理串流影片、雲端運算等。又或者,將同一資料預先儲存在幾個不同伺服器,令不同地區的人可以更快存取到相關數據。未來電腦晶片運算亦會速度增加 ,可配合光纖來增加整體速度。

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除了家用的上網外,近年推出的隨身裝置層出不窮:智能電話、智能手錶、平板電腦,以至汽車智能系統等設備都會佔用更多頻寬。這類產品的數據傳輸量每年將增長約 53% 。現時單一發射站已需應付過千用戶的數據,可以肯定未來的流動通訊網絡根本不足以應付如此龐大的網絡需求。希望就落在下一代 5G 網絡。現時 4G 網絡由 2000 年代啟用,每秒可傳輸 100 Megabits 的數據。據 VerizonAT&T華為等電訊公司就估計, 2020 年啟用的 5G 網絡至少會比現時速度快 10-100 倍。除了改善速度外,5G 網絡相信也可令收發站同時處理到更多用戶量。

5G 網絡要成功,主要會採用到 2 大手法:MIMO 和自動調節頻道系統。MIMO 是指多重輸入,多重輸出:即在接收雙方增加天線,令每個無線頻率可在同一時間傳輸更多數據。MIMO 雖然已廣為 4G 和 Wi-Fi 系統使用,但裝置大小將會限制可收納的天線數量——以現時技術而言,一般只可在收發兩邊安裝 4 座天線。有科技公司曾試以大量天線收發數據,可每秒傳送 25 Gigabits 的資訊,而日本電訊公司 NTT DoCoMo 亦與 Ericsson 和南韓網絡供應商合作,在 2018 年冬季奧運示範 5G 網絡。 

不過,要改進硬件並非一朝一夕的事;另一個較為簡單的方法,就是從軟件入手,讓設備可以自動調節頻道。現時大部份流動設備只使用指定頻道,若裝置可自動轉換頻道,就可以選擇最快和暢通的通訊頻道,避開過於繁忙或者不穩定的問題。

雖然軟件和硬件均可改善問題,但採用 5G 的最大限制都是源自政策。現時大氣頻道已早已分配作不同用途,以香港為例:電台主要由 88.1-106.3 MHz,而流動電話則分別為 900 MHz、1,800 MHz 、2,100 MHz 和 2,600 MHz 等,暫時都未有「空閒」的頻譜供 5G 網絡使用。所以要決定未來的頻譜分配,就要留待 2019 年的世界無線電通訊會議中討論。相信屆時,5G 網絡將可以慢慢取代日漸被淘汰的 2G 和 3G 網絡。 

原文:

Nature, The bandwidth bottleneck that is throttling the Internet, 10 August 2016

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