Lag一詞對熱衷線上遊戲(On-Line Game)的人不陌生,這詞已經普遍到在英文維基百科搜尋「Lag」也有解釋,指的是傳輸延遲(Latency),簡稱Lag。

縮短延遲時間是一個新精進方向,那下一個精進方向會是什麼?
縮短延遲時間是一個新精進方向,那下一個精進方向會是什麼?

傳輸延遲太學名,簡單用生活譬喻就是時效性,大家要的是打一通電話後一小時內送來兩份披薩,一年可能只吃個五、六次,而不是打一通電話後,一年後送來十份披薩。同理,大家要的是每天收到十則重要新聞,而不是一年後收到全年度新聞集錦。

過去是要求傳輸通量(Throughput)的時代,如Wi-Fi的傳輸速率從1999年的11Mbps提升到2003年的54Mbps,而後到2009年的450Mbps,2012年開始則提出突破1Gbps。又如4G標準就被要求固定通訊下能有1Gbps傳量,移動中也要有100Mbps傳量。

4G已有充沛的傳量,甚至足以收看視訊,4G之後的5G標準也持續要求增高傳量,以10Gbps為目標,但除此之外也開始要求傳輸延遲,5G(IMT-2020)期望能壓在1mS(毫秒,千分之一秒)時間內,實是一大挑戰。

不僅5G開始要求縮短傳輸延遲時間,2014年11月華為提出4.5G,也對傳輸延遲提出要求,希望能降至10mS以內,這個要求較5G寬鬆,顯示確實是介於4G與5G間的技術。當然,電信產業中也不乏重量級業者對4.5G的定義表示不以為然,認為只是噱頭,實質意義不大。

基地台在地面,傳輸距離短,傳輸延遲仍容易要求,但Google與Facebook除了用氣球、太陽能無人機等佈建新興國區的上網覆蓋外,也會用衛星提供覆蓋,但衛星與地面距離相當遠,傳輸延遲較難控制。

以高軌衛星而言因離地球很遠,傳輸延遲約500mS,不太適合上網應用,任何點按都要0.5秒才開始有網頁反應,因此開始提案在中軌道、低軌道佈署衛星,O3b公司的中軌衛星已將延遲縮短到150mS,不過O3b不是給一般消費者使用,是以災變緊急聯絡或船隻使用為主,屬B2B。

而在低軌佈建衛星,估能將衛星的傳輸延遲壓縮到20mS內,已經有一般家庭用戶用光纖上網的水準,但低軌衛星的缺點是,每顆衛星可覆蓋面積下降,而且因為太接近地球,必須用更多能量加速移動以擺脫地心引力,但也因此縮短壽命。

若高軌衛星可以3顆就覆蓋地球,低軌則要數十顆甚至更多,高軌衛星一顆約能用20年,低軌則約5、6年,耗盡墜毀後,為了持續原有覆蓋面積,必須打新的衛星上去遞補,但衛星的發射成本高,最終要反應在上網服務的費率上。

500mS已讓人難以忍受,但飛機上的上網則更延遲,飛行中的飛機若下方為陸地,且高度不是很高時(2萬英呎以下),仍可以直接跟地面基地台通訊,延遲問題不明顯,然飛機一旦飛到海上且遠離岸邊,則只能透過衛星通訊來提供上網,衛星一邊與地面站通訊,另一邊與飛行移動中的飛機通訊,延遲增加到800mS。

為了降低延遲,Facebook已在試行雷射通訊技術,其他營利與非營利機構(如NASA)也多有嘗試,未來期望讓氣球、無人機、衛星、飛機等高空飛行物間的資訊傳遞更快速,不過目前仍有問題(如雲遮)待克服。

縮短延遲時間是一個新精進方向,那下一個精進方向會是什麼?筆者推猜,隨著物聯網逐漸發展,「每平方公里面積內的通訊裝置量」將成為新目標,事實上5G已提出每平方公里100萬個(但傳輸量很小,每個裝置估只有200kbps~1Mbps,且不是時時傳輸,多數時間僅與基地台間保持間歇聯繫)的設定,華為提出的4.5G也設定10萬個。看來無線通訊發展依然充滿技術挑戰,且讓人拭目以待。