媒體上充斥著關(guān)於5G帶來巨變的預(yù)測：未來是無線的，而且速度極快。5G資料網(wǎng)路強(qiáng)烈地改變我們的生活，更甚於網(wǎng)際網(wǎng)路誕生以來所出現(xiàn)的任何技術(shù)變革，我們可以從智慧手機(jī)上高速下載電影，甚至可以使用單一裝置來控制我們的住所、車輛以及幾乎所有的事物。

這是因?yàn)?G將催生一個由互聯(lián)裝置組成的智慧生態(tài)系統(tǒng)，它能夠收集巨量資料來改變我們的工作、生活和娛樂方式。5G將與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智慧（AI）、延展實(shí)境（XR）和區(qū)塊鏈等新興技術(shù)相互結(jié)合，可望使我們的生活過得更安全、更智慧，並且能更迅速地反應(yīng)。

相較於3G，4G大大提升了行動網(wǎng)際網(wǎng)路能力，而5G則有望為通訊帶來更重大的變革。它將如同道路、火車和電網(wǎng)構(gòu)成工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施一樣，成為通訊的基礎(chǔ)設(shè)施。

定量未來主義者Amy Webb也是Future Today Institute創(chuàng)始人，她表示5G技術(shù)將形成「城市規(guī)模的網(wǎng)路和城市規(guī)模的空間運(yùn)算，不僅僅是與居家環(huán)境相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)，而且是讓整個城市的各種裝置、感測器和所有的事物都實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。」

在這個高度互聯(lián)的新世界裡，「智慧城市」的概念終將成為現(xiàn)實(shí)。攝影機(jī)和感測器可追蹤車輛和行人交通、監(jiān)控環(huán)境因素、改善緊急和市政服務(wù)，並從整體上實(shí)現(xiàn)完善的城市營運(yùn)，造福市民的生活。

5G的經(jīng)濟(jì)潛力如此巨大，我們很可能還未完全得知它可能帶來的許多潛在優(yōu)勢。在4G剛出現(xiàn)時，沒有人預(yù)料到行動寬頻會出現(xiàn)新的商業(yè)模式，例如Uber、Air BnB和Facebook。同樣地，5G也可以創(chuàng)造出我們尚未想像得到的嶄新服務(wù)。

雖然有一些人表示這項(xiàng)技術(shù)被過分吹捧，但確實(shí)我們距離5G在全國各地實(shí)現(xiàn)商用化還有數(shù)年。一部分的分析家預(yù)測，直至2022年或2023年，我們才會看到強(qiáng)大的5G服務(wù)在美國廣泛部署。從5G的基礎(chǔ)設(shè)施到實(shí)現(xiàn)未來智慧城市的應(yīng)用、實(shí)例和各種裝置，電子開關(guān)將在推動這個變化過程中扮演關(guān)鍵角色。

甚麼是5G？

要轉(zhuǎn)換到5G蜂巢式網(wǎng)路不僅僅牽涉到智慧手機(jī)的使用，它也會對很多其他裝置產(chǎn)生影響，例如工業(yè)機(jī)器人、無人機(jī)、監(jiān)控攝影機(jī)和能相互傳送交通資料的車輛。

嚴(yán)格來說，5G是一套技術(shù)的基礎(chǔ)規(guī)則，它定義了蜂巢式網(wǎng)路如何運(yùn)作，包括5G採用的無線頻率，以及電腦晶片和天線等各種組件如何處理無線電訊號和交換資料。

這裡的G指的是無線技術(shù)的「世代」（Generation）。每一世代的無線技術(shù)都為用戶和企業(yè)帶來獨(dú)特的性能和優(yōu)勢。1980年代出現(xiàn)的1G是第一個大規(guī)模手機(jī)通訊的模式，它實(shí)現(xiàn)了手機(jī)之間的簡單通話。與類比訊號相比，1990年代出現(xiàn)的2G通過數(shù)位加密帶來了更好的安全性，實(shí)現(xiàn)了諸如短信類的資料服務(wù)。2003年出現(xiàn)的3G終於為智慧手機(jī)的革命開拓了道路，提供了更快的速度並建立了行動裝置和網(wǎng)路的連接。2012年出現(xiàn)的4G則帶來了更快的速度和串流媒體的行動內(nèi)容。

5G在行動技術(shù)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)巨大飛躍，它具有三項(xiàng)新特性：更快的速度（傳送更多的資料）、更低的遲滯（反應(yīng)更快），以及可同時連接更多裝置的能力（用於感測器和智慧裝置）。整體來說，5G的應(yīng)用案例大致上能區(qū)分成三種主要類型的連接服務(wù)：

增強(qiáng)型行動寬頻：5G將提供更快的速度、更統(tǒng)一的資料速率，以及更低的遲滯性和更低的單位位元成本來支援沉浸式體驗(yàn)，例如虛擬實(shí)境（VR）和擴(kuò)增實(shí)境（AR），並使得我們的智慧手機(jī)如虎添翼。

關(guān)鍵任務(wù)通訊：5G將提供新的服務(wù)，通過超高的可靠性和可用性、以及超低遲滯性的連接來實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型，例如遠(yuǎn)端控制交通工具、遠(yuǎn)端基礎(chǔ)設(shè)施和醫(yī)療程序。

大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)：5G將通過降低資料速率、功率和行動性來連接大規(guī)模數(shù)據(jù)的內(nèi)嵌式感測器和其他基礎(chǔ)設(shè)施，以提供極低成本的解決方案。

由於更快的網(wǎng)路有助於推廣人工智慧和其他尖端技術(shù)的應(yīng)用，因此很多國家將5G視為一種競爭優(yōu)勢。

根據(jù)IHT的一份研究報告，隨著5G的發(fā)展，將行動通訊技術(shù)從連接人到連接人與資訊、再到連接人與萬物，經(jīng)濟(jì)學(xué)家們估計到2035年，5G對新商品和新服務(wù)的全球經(jīng)濟(jì)效益將可高達(dá)12兆美元。

圖一 : 5G的擴(kuò)展終將釋放智慧城市的真正潛力，為一系列新的連接服務(wù)提供重要基礎(chǔ)。（source：ScienceSoft）

5G架構(gòu)

5G正在進(jìn)行測試，並預(yù)計今年稍晚在一些市場中推出。支援加強(qiáng)型行動寬頻、物聯(lián)網(wǎng)以及要求網(wǎng)路效能在所有網(wǎng)路參數(shù)（例如遲滯性、吞吐量、可靠性和規(guī)模）中均要較現(xiàn)在提升十倍的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用。為達(dá)到這一點(diǎn)，行動營運(yùn)商需要對所有的網(wǎng)路領(lǐng)域進(jìn)行投資，包括頻譜、無線存取網(wǎng)路（RAN）基礎(chǔ)設(shè)施、傳輸及核心網(wǎng)路。

這項(xiàng)投資最初集中在一些關(guān)鍵領(lǐng)域，例如資料中心、邊緣運(yùn)算、網(wǎng)路變換、5G網(wǎng)路協(xié)定（也稱為5G IP）和數(shù)據(jù)機(jī)。研究機(jī)構(gòu)Moor Insight & Strategy指出，預(yù)計到2025年，這些投資的金額將超過3,260億美元，而電子開關(guān)和元件將在其中占有極高比重。

其他應(yīng)用於5G的開關(guān)技術(shù)將支援基礎(chǔ)設(shè)施裝置的射頻（RF）調(diào)變，例如天線和基地站，以及在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）中用來驅(qū)動其他物體，例如斷路器、燈柱、機(jī)器人手臂或空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，而這些連接、感測器和處理器都是低耗能的。

5G技術(shù)的許多要素是基於4G網(wǎng)路，而不是全新的，這就意味著行動營運(yùn)商可以採取漸進(jìn)式的方法來投資基礎(chǔ)設(shè)施。投資5G無線功率將有助於節(jié)省成本，其他替代方案例如網(wǎng)路分享，以及通過物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市所形成新的收益模型，這些都將有利於實(shí)現(xiàn)5G的最大效益，並使5G的推廣不會過於昂貴或太慢。

5G的擴(kuò)展最終將釋放智慧城市的真正潛力，為一系列新的連接服務(wù)提供重要基礎(chǔ)。無論是幫助緩解交通堵塞、改進(jìn)城市監(jiān)控和管理重要服務(wù)的方式，還是實(shí)現(xiàn)自動駕駛服務(wù)，5G將成為未來城市越來越重要的工具。

根據(jù)Grand View Research的數(shù)據(jù)顯示，至2025年，從醫(yī)療、交通到能源安全等智慧城市服務(wù)，其全球市場預(yù)計可達(dá)到2.57兆美元。這樣規(guī)模的投資將很大程度上取決於網(wǎng)路供應(yīng)商在其連接的裝置和系統(tǒng)之間近乎即時地傳輸巨量資料的能力。

建設(shè)智慧城市的基礎(chǔ)

在公共安全、交通、公用事業(yè)、公共Wi-Fi接取和緊急救助方面，具有5G連接的城市將會更有優(yōu)勢。根據(jù)聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)與社會事務(wù)部預(yù)測，至2050年，全球68%的人口將居住在城市裡。

開始建設(shè)智慧城市基礎(chǔ)的有新加坡、倫敦、巴塞隆納、杜拜、東京、中國的幾個城市、紐約、加州沙加緬度市、哥倫布等。

在亞洲，新加坡提早推出了5G服務(wù)，將經(jīng)營5G許可牌照數(shù)量從兩家增至四家，努力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，並為新加坡在亞太地區(qū)提供獨(dú)特的競爭優(yōu)勢。新加坡已經(jīng)證明了其作為智慧城市的領(lǐng)先地位，並且因其對技術(shù)和連接基礎(chǔ)設(shè)施的投資，曾經(jīng)在2018年智慧城市展覽全球論壇（Smart City World Congress）中獲獎，這些投資將有助於推動城市服務(wù)朝向電子政府轉(zhuǎn)變。

美國加州的沙加緬度市準(zhǔn)備通過首次大規(guī)模的商用5G服務(wù)，因而一躍成為智慧城市，它是世界上首批採用固定式無線5G技術(shù)規(guī)範(fàn)的城市之一。計畫內(nèi)容包括公共安全和行人監(jiān)控、交通堵塞監(jiān)控和公園裡的免費(fèi)公共Wi-Fi接取。

在歐洲，倫敦為了實(shí)現(xiàn)成為世界上最智慧的城市這一目標(biāo)，倫敦市長鼓勵政府部門和私有事業(yè)部門都積極參與建設(shè)。倫敦提出超過二十項(xiàng)規(guī)劃來應(yīng)對城市挑戰(zhàn)，各地可使用5G將整個倫敦連接起來就是其中的一環(huán)，而市長的規(guī)劃是在公共區(qū)域提供免費(fèi)的Wi-Fi服務(wù)。

智慧城市的應(yīng)用實(shí)例

圖二 : 從生活在城市中獲取資訊，處理來自道路、車輛和建築物等感測器所得的資料，改善所有人的生活品質(zhì)。

想像一下城市與周圍世界的互動，從生活在其中的人們那裡獲取資訊，處理來自道路、車輛和建築物等感測器得到的資料，還有其他更多的事情可以改善永續(xù)性和所有人的生活品質(zhì)。這一切都因?yàn)?G而成為可能，而且可能性是無窮的。以下是一些應(yīng)用實(shí)例，其中一些已在世界各地的智慧城市中實(shí)現(xiàn)或正在嘗試。

● 交通

自動駕駛車輛將成為現(xiàn)實(shí)，幫助人們更有效地工作，並為無法駕駛車輛的人解決社交問題。車內(nèi)環(huán)境包括娛樂系統(tǒng)和商務(wù)通訊工具的升級，都將大幅改善乘客體驗(yàn)。

車輛通訊系統(tǒng)通過無線連接的方式連接車輛與道路裝置，提供即時的交通預(yù)警和安全警告，這將有利於駕駛?cè)烁眯膽?yīng)手地獲知交通狀況；而通過即時智慧定位技術(shù)改善整個城市的交通流量，將可縮短公共交通的等待時間。

假以時日，自動駕駛將逐漸成為新常態(tài)。擁有汽車的人會越來越少，上班族、旅客和觀光客通過利用網(wǎng)上的app呼叫廠商提供的交通服務(wù)則將取而代之。網(wǎng)路互連、自動駕駛、共享和電動化將改變汽車的概念，並在未來提供更豐富的交通運(yùn)輸服務(wù)。

車輛資訊服務(wù)和車隊(duì)管理工具所帶來的優(yōu)勢，將對航運(yùn)和物流公司十分有利，這些工具結(jié)合了視訊、機(jī)器視覺技術(shù)和車輛資料，可以確保零售商和企業(yè)在城市各處實(shí)現(xiàn)高效、及時和準(zhǔn)確的交貨服務(wù)。

● 市政服務(wù)

每當(dāng)垃圾箱裝滿時，垃圾桶中的感測器就會觸發(fā)自動警報，然後自動收集垃圾。物流軟體、行動app和車載監(jiān)控裝置將使得垃圾管理過程變得更便捷，同時也保證駕駛?cè)说陌踩?/span>

停車位管理人員利用車輛偵測感測器、智慧停車表，以及具有自動車輛牌照識別功能的攝影機(jī)，就能夠利用智慧停車技術(shù)即時遠(yuǎn)端，並且自動監(jiān)測停車位的利用率。正確解讀獲取的資料將有助於城市規(guī)劃者完善地調(diào)整交通流量，降低擁擠堵塞的情況。

智慧自行車和電動滑板車有助於減少污染，並使出門在外行走的上班族更為健康且行動有效率。裝配GPRS功能的自行車鎖和智慧支付系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)流暢的用戶體驗(yàn)。人工智慧平臺則有助於共享單車的營運(yùn)商在用戶有需要時，於多個城市之間重新配置自行車。

● 公共安全

新的通訊網(wǎng)路使監(jiān)控攝影機(jī)與警察局和員警可互相連線。智慧視訊分析平臺會管理視訊資料，並且滿足各種服務(wù)需求，包括即時監(jiān)控、視訊瀏覽、資料共享和證據(jù)收集。這個領(lǐng)域的最新應(yīng)用，例如門鈴上的攝影機(jī)，就能為全國的警察部門提供可起訴犯罪的情報，協(xié)助捉拿犯罪嫌疑人。

利用裝配在建築物、燈柱和公用設(shè)施上的感測器，可以實(shí)現(xiàn)對周圍環(huán)境和公用設(shè)施的監(jiān)控，再搭配市民提供的氣候和污染資料，就能更有效地控制污染，降低成本和對環(huán)境的影響。

緊急服務(wù)也將變得更加完備，能夠準(zhǔn)確定位求助者的位置和最佳路線來進(jìn)行救助。無人機(jī)能共同參與行動，在事故發(fā)生地周圍或發(fā)生自然災(zāi)害地區(qū)等難以接近的區(qū)域或壅塞地段，提供救命的情報資訊。

在實(shí)現(xiàn)互聯(lián)裝置和智慧城市中扮演要角

智慧城市和5G中運(yùn)用的大部分技術(shù)重點(diǎn)都在於改進(jìn)無線通訊、拓展感測器技術(shù)和能量效率，包含那些完全無電池的裝置。然而，如果沒有合適的開關(guān)，5G技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市等應(yīng)用，就不會像我們今天所知的如此存在，也無法在未來發(fā)揮它們的潛力。

圖三 : 當(dāng)設(shè)計工程師、技術(shù)人員和城市規(guī)劃人員在構(gòu)思各種可能性時，5G新功能的前景仍然令人感到興奮。

以下是一些採用C&K開關(guān)的智慧城市應(yīng)用實(shí)例和設(shè)計考量，設(shè)計工程師可以在開發(fā)下一代新興技術(shù)時加以參考。

智慧交通領(lǐng)域的開關(guān)應(yīng)用

智慧交通通常包括車載資訊服務(wù)和車隊(duì)管理解決方案，在後視鏡安裝安全攝影機(jī)。它們結(jié)合了視訊、機(jī)器視覺技術(shù)和車輛資料，確保零售商和企業(yè)在城市各地高效、及時且準(zhǔn)確的交貨。這些解決方案還能記錄車輛的突發(fā)事件，例如突然的減速或撞擊，從而確保駕駛員和貨物的安全。

使用者要通過耐用堅(jiān)固的輕觸按鈕開關(guān)來決定表單上的選項(xiàng)，並記錄所發(fā)生的事件?？紤]到車輛的空間有限，C&K的KMR系列產(chǎn)品經(jīng)常受到採用，它們具有優(yōu)異的觸感，並可提供四級操作力度，而其尺寸僅為4.6mm x 2.8mm。

用於智慧運(yùn)輸貨櫃箱的開關(guān)

智慧貨櫃箱通過無線通訊節(jié)點(diǎn)利用GPS實(shí)現(xiàn)追蹤和監(jiān)控，蜂巢式網(wǎng)路需要SIM卡連接器提供連接服務(wù)。C&K的CCMO3 Mk2型SIM/SAM卡座連接器有6個或8個觸點(diǎn)，以及固定式或鉸接式蓋板的選擇，機(jī)械壽命最高達(dá)到50,000次循環(huán)。另外，應(yīng)用於篡改檢測裝置，例如C&K的ZMA和ZMS系列微動開關(guān)，能夠在追蹤裝置從貨櫃箱移除時提醒用戶。

用於智慧市政服務(wù)的開關(guān)

短期租賃自行車逐漸成為智慧城市的標(biāo)誌。這些自行車放置在主要地段，用戶能通過智慧型手機(jī)上的app來進(jìn)行解鎖（以及開始計費(fèi)程序）。

智慧鎖有賴於開關(guān)技術(shù)，例如C&K的ZMS系列。這些微型微動開關(guān)能檢測鎖是否已經(jīng)打開，在鎖內(nèi)空間有限的情況中，其袖珍尺寸使其成為理想選擇。它具有高過載和低過載兩種選項(xiàng)，這些耐用裝置的使用壽命可達(dá)100,000次，並採用IP65密封方式，可防止?jié)駳馊肭帧?/span>

用於智慧家庭的開關(guān)

在家中，與物聯(lián)網(wǎng)連接的電器將自動實(shí)現(xiàn)更多功能，並通過攝影機(jī)和遠(yuǎn)端門鎖控制來監(jiān)控安全。隨著能源成本不斷攀升，物聯(lián)網(wǎng)增加對照明以及加熱或製冷方面的控制，以確保能源的高效利用和最大便利性。

物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)通常都很小，因此能準(zhǔn)確安置在需要的位置上。這造成了空間限制，意味著開關(guān)也要同樣小型化而且耐用。即使尺寸如此之小，開關(guān)仍然可以進(jìn)行程式設(shè)計、設(shè)置並使用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，開關(guān)如果故障就表示節(jié)點(diǎn)失效。C&K的開關(guān)經(jīng)歷嚴(yán)格的測驗(yàn)，使用壽命可超過五十萬次，因此可多年長期使用。

鑒於很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都具備高度的可攜性，設(shè)備中的開關(guān)很可能會在戶外操作，面臨承受潮濕和觸點(diǎn)腐蝕的影響。針對這些應(yīng)用，C&K的開關(guān)可以進(jìn)行鍍金來抵禦腐蝕，並提供IP67等級的防潮標(biāo)準(zhǔn)。

開關(guān)在操作時發(fā)出的聲音與手感（觸感）在確認(rèn)其操作時極為重要，同時也傳達(dá)了高品質(zhì)產(chǎn)品的形象。C&K的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品在常規(guī)應(yīng)用中具有優(yōu)異的觸感，而且還有專門的實(shí)驗(yàn)室能為任何特定的應(yīng)用來客製化開關(guān)產(chǎn)品的觸感。

結(jié)論

5G引領(lǐng)我們迅速進(jìn)入由幾十億個小型裝置進(jìn)行控制，並且越來越先進(jìn)和自動化的時代，這些裝置無時無刻都在產(chǎn)生巨量的資料。這些裝置存在於我們的家中、辦公室、工廠、醫(yī)院，以及我們的智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施裡。十年前這塊市場可以說幾乎不存在，但如今已經(jīng)是每年可達(dá)到幾千億美元產(chǎn)值的市場。

而這些令人難以置信的裝置及其應(yīng)用都有一個共同點(diǎn)：它們都將有賴於一個或更多個開關(guān)來實(shí)現(xiàn)其功能。

（本文作者Craig Thomson為Littelfuse旗下C&K全球產(chǎn)品與市場總監(jiān)）