撰文/樊語婕
科研發光《前進未來 趨勢講堂》臺中場第一場座談在4月17日登場，邀請到台灣科技大學電子系講座教授李三良，主講「有限」光纖創造「無限」行動力，分享光纖如何實現5G時代的各種便利應用！
在人手一機的現在，因為有了5G通訊，人們在任何地方都能夠輕易接收訊號，享受無須連接線的無線通訊方式，而串起這些服務、創造便利使用的背後功臣，就是必須佈線的光纖網路。
5G為「第五代行動通訊技術」，其中的G就是世代(Generation)，5G牽動一場爭奪技術的無形戰爭，帶動科技結合物聯網、AI等發展，在需求面應用面更開啟非常不同的想像空間。要提供優質服務，5G必須達成三大關鍵願景，包括增強型的移動寬頻、穩定與低延時通信與巨量聯網能力。以巨量聯網為例，在一公里見方的環境內可能有百萬台機器，廣泛牽涉到物聯網、工業4.0、智慧工廠、智慧城市等應用。
少了光纖 5G難以實現
光纖在5G網路中非常重要，李三良強調，「少了光纖，5G難以實現！」當基地台提供手機連線功能時，背後仰賴密密麻麻光纖連線支援，連接基地台到局端、電信公司與網路，還可能連結到國際網路、資料中心、雲端等各式應用。
在5G系統中的光纖，應用於室內微型基地台連結時，因應室內布線美觀需求，採用可承受較大彎曲的光纖；在資料中心連結上，伺服器與交換器之間透過光纖連結，由於資料存取量大、上網需求眾多，必須達成快速連接傳輸速度，達到每秒傳輸一千億個位元(100 Gb)的水準；基地台之間或是基地台連接到局端，光纖早已取代過往的銅軸電纜，實現大頻寬、數位傳輸、前端高速傳輸速率。在核心網路的應用部分，更是必須透過高密度光纖將所有傳輸串接起來，因應都會區或是連接不同大陸的長距離、超高容量傳輸。
近乎完美的傳輸線 光纖無可取代
光纖可說是一種近乎完美的傳輸線，擁有材料蘊藏豐富、低損耗、低色散
、無電磁干擾、低能耗等多重優勢，市面上可以找到耗損更低的材質，但是光纖的優勢在於能夠拉動數千公里，而且在地球上蘊藏豐富，因此市場上還無法找到可以取代它的介質，目前在地球布建的光纖總長度已達到50億公里！
因應各式應用與訊息傳遞需求，各個系統商必須大幅提升頻寬、提供多重與異質整合服務，借重光纖的波長多工(WDM)特質，透過每個顏色單獨夾帶訊號，以七個顏色變成七倍頻寬，假設使用一百個波長就可以達到一百倍頻寬，分別供給工業4.0、一般通訊、無人車等不同需求的服務。
當載波頻率越來越高，在空氣中的損失越來越大，過往無線通訊的方式無法滿足需求，由於功率下降太快，得不到足夠功率，就得不到足夠頻寬，因此導致降速。為了保障通訊品質，必須導入5G的波束成形(Beamforming)技術，有如光束一般，將波束變成一束，當使用者移動時，才有辦法移動光束，直接對接使用者。因應這樣的技術，未來產業勢必朝向空間多工發展，也就是一個基地台擁有多道波束提供給不同使用者。
許多創新技術不斷研發，未來光纖通訊與無線通訊將會完美結合，透過光纖與無線微波毫米波結合，在有線無線應用結合下，各式技術與廣泛應用值得期待！
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