【開箱評測文】ZyXEL NR5101 5G NR室內路由器開箱評測文(上)

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。

什麼是Wi-Fi 6?- 新世代Wi-Fi

 

 

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:

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