| 作者/攝影 | 郭俊廷 |
這次為了我們的5G課程，跟合勤科技股份有限公司借了一台5G路由器來上課，這台ZyXEL NR5101 5G NR室內路由器。(感謝ZyXEL獨家贊助，目前台灣尚未販售，也歡迎其他的朋友們一起合作)
ZyXEL NR5101 5G NR室內路由器是可以接收5G(藉由SIM卡)訊號，並且可以發送Wi-Fi 6訊號的一台路由器，它也可以透過RJ45網路線共享接收到的5G訊號。
甚麼是5G，甚麼是Wi-Fi 6這裡稍微介紹一下
這裡說的5G不是Wi-Fi 5G喔！是第 5 代行動通訊網路（5th Generation Mobile Networks）的泛稱。5G網路具備超高頻寬、超低延遲、高連線數等三項特性，後兩者對產業發展有顯著影響。
根據國際電信聯盟（ITU）發表5G的IMT-2020系統規格，共有八個關鍵技術指標 （Capabilities of IMT-2020），可依據三大應用特點整理如下：
超大頻寬 (Enhanced Mobile Broadband)
超可靠低延遲 (Ultra-reliable and Low Latency Communications)
高連線數 (Massive Machine Type Communications)
1.超大頻寬eMBB(Enhanced Mobile Broadband)
峰值傳輸速率更高（Peak Data Rate）: 每用戶/設備理想下之最大數據速率20 Gbit/s以上。
頻譜效率更高（Spectral Efficiency）: 為4G用戶體驗的3倍
傳輸速率更快（User Experienced Data Rate）: 用戶或設備在覆蓋區域內之最高數據傳輸速率100 Mbit/s以上。
區域流量更高（Area Traffic Capacity）：服務於每個地理區域的數據總傳輸量，室內熱點10 Mbit/s/m2以上。
能源效率更好（Energy Efficiency）: 可達 4G的100倍。
移動性更好（Mobility）: 在不同層或不同基地台接取之間的轉換更快；都會區 30 km/h；郊區 500 km/h。
2.超可靠低延遲uRLLC(Ultra-reliable and Low Latency Communications)
延遲更低：從傳送到接收端之間的延遲 1 ms以下。
應用精密工業製造與生產過程、智慧交通、遠距醫療等需求，需要更可靠、更即時且無延遲的通訊。
3.高連線數mMTC（Massive Machine Type Communications）
裝置連線密度更高：每單位面積內可以連接的設備數量上看 100萬 devices/km2。
需要連接大量異質性的裝置，每平方公里可達 100萬以上的裝置連線，代表可同時連結更多數量/更多元的裝置。
上述資料引用自參考資料[1]
4G VS 5G比較表
| 4G | 5G | |
| 峰值速率(理想上傳、下載速度) | 0.1-1 Gbps | 1-10 Gbps |
| 延遲 | 高 15-25毫秒(0.15-0.25秒) | 低 1毫秒(0.001秒) |
| 頻率 | 10 GHz以下 | 30到300 GHz |
| 優點 | 頻率低穿透性較高，較少基地台就能服務，涵蓋率較廣 | 相對4G，高速10倍以上，延遲低且可以同時服務較多的裝置
|
| 缺點 | 頻寬小相對容易造成壅塞 | 高頻率穿透力較低，與4G相比，訊號強度隨著距離快速轉弱，
因此需要建置更多基地台，以確保訊號連結順暢，需建設相對4G 2～3倍以上的基地台數量 |
以上表格資料引用自參考資料[2]、[3]
目前5G的基地台分為兩種模式，台灣目前大部分都採取NSA模式，希望以後SA模式能盡快商業化
SA – 獨立模式
SA則是建置新的5G基地台，核心網路使用5G架構，不再依賴4G，傳輸速率不受限制。注意5G 頻寬特性，基地台密度須大幅增加 (成本增加)。
NSA – 非獨立模式
NSA是4G和5G基地台並存，優勢在於初期投入成本較低，但傳輸速率受限。
以上資料引用自參考資料[4]
因為5G使用了高頻所以穿透力較低，這時候在很多建築物的地方又沒建置很多基地台會讓室內5G訊號微弱，甚至沒有5G訊號。
這時候我們在室內可使用Wi-Fi 6來增強我們的Wi-Fi訊號。
Wi-Fi 6是什麼？
首先，WiFi 6與5G擁有一樣的基礎架構，都支援正交頻分多工（OFDM）、多重輸入與輸出（MIMO）跟高階調變（HOM）技術，無論是在效能、延遲性、頻譜效益、連結密度等面向的表現，WiFi 6與5G的表現是旗鼓相當的。
其次談到安全性表現，相關研究指出 LTE技術很容易遭受攻擊，包含數據攔截與設備追蹤等，5G確實提供了相對安全的防護機制，如多種身分驗證與更好的密鑰管理，但是，WiFi 6的安全防護性也不斷提升，如新增的WPA3標準跟WiFi認證的增強型開放技術等，更重要的是，當企業將網路連結方式從WiFi轉變為5G（包含虛擬網路切片技術），意味著企業建置的SIEM、DLP等安全防護機制將失去對網路流量的可見性，同時，也沒辦法清楚掌握每一個網路活動的關聯性。
最後，5G因為物理特性導致穿透力差導致室內應用有限。想要發揮效能，必須建置大量的分散式天線或小型基地台，因而成本上升。相較之下，可以跟5G串連的WiFi 6因為在室內的移動連結性表現較佳，因此，從室內每坪建置成本與產品生命週期的角度來看，WiFi 6的成本遠較架設分散式天線與小型基地站來得實惠。
值得特別注意的是，以5G作為連結企業內部各種智慧聯網裝置的成本不僅止於網路建置成本，企業必須自行安裝兼容5G-compatible cellular modems，才能讓網路中各種裝置順利連結上5G網路，平均每一位員工的5G連線成本得向上增加100美元，因此多數企業已選用5G主外、WiFi 6主內的混合式架構，作為整體基礎架構。
以上資料引用自參考資料[5]
思科：5G 和 Wi-Fi 6 將相輔相成
當5G 成為企業架構網路的選項之一，思科Cisco認為：未來5G和Wi-Fi 6 將是相輔相成。以企業建置5G專網為例，應依應用的需求，建立不同的優先、延遲、權限，並非全然使用5G，Wi-Fi也是重要的連結方式之一。
以上資料引用自參考資料[6]
有興趣的人也可以去以下網站看看思科對於5G 和 Wi-Fi 6的介紹。
實際開箱測試ZyXEL NR5101 5G NR室內路由器5G+Wi-Fi 6訊號速度
首先說一下我使用的筆電型號為ACER的Aspire 5(A515-52G系列)，這款筆電並不支援Wi-Fi 6。但以目前台灣的5G訊號的速度是不常達到1Gbps的情況下，Wi-Fi 5的筆電是可以使用的，我們主要也是使用Wi-Fi 6路由器正交頻分多工（OFDM）、多重輸入與輸出（MIMO）跟高階調變（HOM）技術的功能。
如要使用Wi-Fi 6的人記得要去找2020年以後新的筆電才可能支援接收Wi-Fi 6訊號，您可以看看電腦Wi-Fi 的通訊協定有無支援802.11ax這即是Wi-Fi 6的協定。
以下是ZyXEL NR5101 5G NR室內路由器官網的youtube影片介紹:
外盒並沒有很大，上面寫著5G NR Indoor IAD，ZyXEL也有另外一款5G NR Outdoor Router是戶外使用的5G分享器。
打開盒子可以看到有 NR5101本體網路線和變壓器。
變壓器部分使用DC接頭的，輸出電壓則是24W的12V、2A。
接著接上電源開機，可以看到我用單手就拿得起來
機器上的燈號由左至右分別代表著:電源、行動網際網路(藍燈是5G、綠燈是3G、4G)、手機通話訊號強度、Wi-Fi訊號、有無電話來電
把機器轉到後面可以看到，上方有兩個外部天線連接器(SMA型)，可以增強訊號。下方有兩個網路孔可以透過網路線共用網路給其他設備。
再來連線進入此機器的系統設定網頁查看，以下是操作系統主頁面網頁，目前設定語系只有英文沒有中文
Connectivity選項裡可以知道目前有多少裝置連線進入我們的裝置
System Info可以查看目前有無透過網路線共用連線至其他設備，或是本身的Wi-Fi的速度為多少。
WiFi Settings 可以更改Wi-Fi帳號跟密碼。
也可以設定訪客登入Wi-Fi帳號密碼，區域網路的部分可以進行相關IP的設定。
ZyXEL NR5101 5G NR室內路由器實際網速測試
由於市面上的其他吃到飽的5G專案目前都設有熱點流量限速根據資費不同超過規定流量以上開始限速，我們使用的SIM卡是中華電信的5G語音&數據預付卡，999元有60GB的傳輸量(熱點不限速)、300元額度通話。
由於我們通常都在各大學校上課所以我們通常使用NTU Speed 台大測速網站測速
http://speed5.ntu.edu.tw/speed5/
首先最初我們在公司測試(公司的地址為台北市中正區中華路二段165號)
地形如下圖 周遭沒有很多高樓大廈
用我的筆電連線測試的速度如下 平均下載都有187Mb/s 上傳都有77Mb/s
第一次:下載:194Mb/s上傳78Mb/s
第二次:下載:241Mb/s上傳87Mb/s
第三次:下載:126Mb/s上傳66Mb/s
之後測試隔一道15CM厚的水泥牆，訊號雖然有衰減但還是有達到下載160Mb/s上傳56Mb/s以上
測試速度分別為
第一次:下載:167Mb/s上傳55Mb/s
第二次:下載:179Mb/s上傳57Mb/s
我們測試衰減訊號的房間格局如下，如果像我們一樣是在不大坪數的房間使用上是很足夠的。
然後使用我自己手機的4G網路測試結果如下(一樣是中華電信)
以下是使用我自己的手機4G網路為下載55Mb/s上傳19Mb/s
使用手機連上我們的ZyXEL NR5101 5G NR室內路由器，可以看到速度明顯提升。
下載116Mb/s上傳66Mb/s
接著我們到各地上課測試的數據情形如下
digiBlock C數位創新基地(地址:台北市大同區承德路三段287號)
最快曾經到達下載302Mb/s上傳76Mb/s
但上課時人變多的時候速度變降為下載130Mb/s上傳25Mb/s
接著是在Fablab Taipei 台北自造實驗室(在圓山花博爭豔館裡面)
我們可以看到以下圖片機器全部亮綠燈，代表此地方沒有5G訊號
這時候我們可以到各電信相關網站查訊5G訊號的強度
例如以下是中華電信的5G/4G訊號地圖，我們可以看到Fablab Taipei所在地點是藍色照理來講應該要有5G訊號的，但到室內訊號就變成4G了，可能是基地台訊號強度問題，還有跟建築物大多是採取鋼筋水泥導致訊號衰減較快。
https://coverage.cht.com.tw/coverage/tw.html
中華電信的5G/4G訊號地圖
4G的速度下載132Mb/s上傳34Mb/s
最後我們來到了高雄測試
首先是高科大 楠梓校區行政大樓(可以發現周遭很寬敞地形如下圖)
用我的筆電連線測試的速度如下 平均有下載205Mb/s上傳25Mb/s，可以發現下載比台北快但上傳變比較慢。
第一次:下載:155Mb/s上傳24Mb/s
第二次:下載:208Mb/s上傳26Mb/s
第三次:下載:253Mb/s上傳25Mb/s
最後我們在高雄巨蛋附近進行測速，平均有下載290Mb/s上傳35Mb/s
第一次:下載:288Mb/s上傳38Mb/s
第二次:下載:289Mb/s上傳35Mb/s
第三次:下載:294Mb/s上傳33Mb/s
我們可以發現到高雄的下載速度都比台北快，但上傳都比較慢。不知道是否為使用人數/測試地方剛好訊號都不夠強。
之後如果有機會借用到Zyxel 5G NR Outdoor Router (NR7101)，相信會有更精準的測試結果。
Zyxel 5G NR Outdoor Router 官方影片
由於以上我們都是使用台大測速，都是對國內的測速。我在高雄測速時發現網速蠻快的另外使用了市面上常用的測速網站Speedtest進行測速。
分別在高科大 楠梓校區部分測到的速度有下載:308Mb/s上傳25Mb/s
高雄巨蛋部分測到的速度有下載:412Mb/s上傳40Mb/s
ZyXEL NR5101 5G NR室內路由器的下載速度是可以超過400Mb/s的
另外有關於上課時需要多人多裝置連線時我們是如何設置5G設備的，我們會在另一篇文章繼續說明。
參考資料:
- 參考資料[1]https://smctw.tw/4462/
- 參考資料[2]https://www.bnext.com.tw/article/54075/5g-4g-difference
- 參考資料[3]https://www.landtop.com.tw/reviews/36
- 參考資料[4]https://www.1111.com.tw/5g/jobns/20118
- 參考資料[5]https://www.bnext.com.tw/article/59674/aruba
- 參考資料[6]https://www.cisco.com/c/zh_tw/products/wireless/what-is-wi-fi-6.html