目前許多人所看的 5G 議題往往談到的是其性能如何卓越，速度又多么快，經(jīng)濟規(guī)模多大，尤其又加進了許多新興科技的詞匯，如 AI、云端及大數(shù)據(jù)等，往往被部分人認為是夸大其詞，但實務上，5G 到底是如何實現(xiàn)的呢？其真正帶來的改變在哪里？

若談到 5G 相關技術，通常想到的是，如大規(guī)模天線、先進通道編碼、超密集組網(wǎng)、波形設計及新型多址技術等，而最常出現(xiàn)關于 5G 系統(tǒng)的探討，往往也是指增強行動寬頻（eMBB）、超可靠低延遲通訊（URLLC）及大規(guī)模機器通訊（mMTC）這三大標準。

但全球 5G 領導廠商諾基亞認為，實現(xiàn) 5G 最大的困難可能與一般人想像的并不太一樣，許多人可能會有一些誤解。從 4G 進步到 5G 并非只是今天研發(fā)出了一個新設備，然后讓廠商淘汰掉舊有的設備而已，最困難之處，也不在于如何提高資料下載的速度。 5G 技術的確是一種改變網(wǎng)路及產業(yè)結構的飛躍性進步。

5G 網(wǎng)路架構的五大領域

科技新報這次訪問了 Volker Ziegler 博士，他是 Nokia 5G 網(wǎng)路架構師及領導部門的主管，負責 Nokia E2E 5G 計劃。他不僅是個工程師，還必須與業(yè)務部門協(xié)作推動 5G 差異化及發(fā)展藍圖，確保貝爾創(chuàng)新實驗室技術的著陸，以及與合作伙伴們最大化 5G 的影響力。他指出，若要談實現(xiàn) 5G 的關鍵技術可以分為五大領域。

當然首先是無線電（Radio）這是最常被談及的，其中有許多耳熟能詳?shù)拿~，但他認為其中最關鍵的部分其實是芯片，這就與比較常見的看法不同。所以諾基亞針對 5G 設備的需求研發(fā)設計了專用的芯片組 Reefshark，能更好的驅動各部件的運作并發(fā)揮出效能。

其次是機器學習，這通常不會直接與 5G 聯(lián)想在一起，但這是必不可少的，因為機器學習是能從根本上促進 5G 效率的重要工具。不僅是在軟體應用上，也能在硬體上促進無線電的效能，例如波束賦形技術（Beamforming），所以諾基亞利用過去 RFIC 的經(jīng)驗來研發(fā)自己的 5G 芯片組。

▲ Nokia ReefShark 芯片組。

第三，是云原生（Cloud Native），Ziegler 指出，對諾基亞而言，硬體上的障礙并不是什么最大的挑戰(zhàn)，而是設計出能夠適應產業(yè)需求的架構，包含硬體及軟體都是如此。而在他們的構想中，5G 必然是一個云原生的概念，有著環(huán)境適應、自動化及效率提升等特性，將可以大幅降低廠商的成本，其中包含了共享數(shù)據(jù)層（Shared Data Layer）等技術。其芯片也同樣在邊緣運算上也很好的表現(xiàn)，并能更好的管理云端系統(tǒng)。

所以第四也就是網(wǎng)路切片技術（Network Slicing），不僅是網(wǎng)路功能虛擬化（NFV）的解決方案，更進一步的發(fā)展出零接觸（Zero touch）及自動化（Automation）等性能，以帶給客戶更好的商業(yè)體驗。網(wǎng)路功能的高度客制化，將能塑造新的價值典范。當然這些技術也并非只有諾基亞關注，其他業(yè)者也有類似的解決方案。

不過最后，Ziegler 提到了一個較為少見的議題，也就是開放度（Openess），他認為這是 5G 網(wǎng)路非常重要的特性，將能打造一個充滿創(chuàng)新的生態(tài)環(huán)境。而這原本也算是諾基亞的傳統(tǒng)，早在開發(fā)手機時期，就投入開源軟體的倡議。所以如今諾基亞與產業(yè)伙伴，共同創(chuàng)設 Open Ecosystem Network，以進一步延伸諾基亞的數(shù)位方案。而主要用意也是要讓軟體開發(fā)能跟上更快的需求節(jié)奏，并補充現(xiàn)有 5G 標準之不足。

▲ Nokia 5G Future X 架構。

5G 并非只是夸夸其談

諾基亞表示，5G 所帶來的變革并不夸大，電信商轉型“CSP to DSP”也不僅是口號而已，而是現(xiàn)實中的趨勢。5G 商業(yè)化首重的還是產業(yè)需求而不是技術理想，網(wǎng)路建置及維護成本的降低，才更有說服力。所以 5G 的飛躍性是來自于整個操作模式以及網(wǎng)路架構的轉變。如何結合軟硬體及新興科技，設計出最適合現(xiàn)今產業(yè)需求的網(wǎng)路架構，才是實現(xiàn) 5G 最困難的挑戰(zhàn)。

當然最終要完成這樣的網(wǎng)路架構，還是需要克服種種的技術任務。Ziegler 表示，諾基亞會構想并嘗試數(shù)十種設計以符合標準，并把最好的方案最終轉換成產品，但這對工程師而言，其實早就習以為常，越是艱難的挑戰(zhàn)，就越是享受。尤其從商業(yè)角度來看，若能克服越難的技術障礙，也代表著獲得更大的機會。他強調，諾基亞很有自信的認為，他們正走在正確的道路上。

且在 Release 16 之后 5G 進入了新的階段，包含關鍵任務服務（MCS）必須普及至更廣泛的商業(yè)部門，尤其是垂直應用場景。此前的討論多半聚焦于 eMBB 等議題，也就是因為很難去概括這些垂直應用的問題。如諾基亞選擇在德國的漢堡港，這個廣達 8 千公頃猶如小型城市的地區(qū)，來開展諸如交通、物流及工業(yè)管理等各個領域的 5G 大范圍應用實驗。

諾基亞指出，5G 要實現(xiàn)必須應付各種繁雜的問題，簡單地舉個例，早期的 5G 設備相當龐大沉重，光部署設備就會是個障礙，這也是諾基亞一直去積極解決的。不同于 4G 時代，64×64 Massive MIMO 系統(tǒng)很多都重達數(shù)十公斤，而若要在如臺北市的智慧路燈上掛載這么大型的設備就有相當?shù)睦щy。

但若是傳統(tǒng)的 4×4 天線就可能做不到波束賦形，性能也很難達到 5G 的標準，而這個問題就算從硬體材料下手，如陶瓷，能縮小的體積還是很有限。所以諾基亞當初在設計 Reefshark 芯片時，目標就是希望能有效減少設備體積及功耗。

▲ Nokia 5G AirScale 天線。

諾基亞基于射頻積體電路（RFIC）技術所推出的解決方案，能打破原本天線矩陣排列的限制。RFIC 基本上超越了傳統(tǒng)天線只能用物理跟電氣相位來改變波束，增加天線增益并進一步降低總輻射功率（TRP）以及傳導發(fā)射功率，也更易于線性化，如數(shù)位預失真技術（Digital Pre-Distortion），以應對 256QAM 等高階調變技術所帶來的挑戰(zhàn)?？s小物理尺寸及更好的散熱控制奠定了諾基亞通訊模組的優(yōu)勢。

不僅改變產業(yè)，也改變自己

而在軟體方面，5G 網(wǎng)路的架構也是為了應付各種各樣的想到或沒想到的應用，所以要創(chuàng)造一個能快速開發(fā)的環(huán)境，讓操作工程師能很快能導入新的應用來解決問題，所以這也是 5G Future X 為什么要強調，云原生跟開放度的原因。而最終都是為了實現(xiàn) 5G，并促進電信服務提供商（CSP）轉型為數(shù)位服務提供商（DSP)。

Ziegler 強調，5G 真正的突破其實是在于引領產業(yè)的轉型，包括諾基亞自己本身，從一家注重在硬體制造的公司轉向提供效能服務的企業(yè)。這在諾基亞的 5G 策略上多有顯現(xiàn)，包括發(fā)展各種技術，如自動化，來降低廠商的網(wǎng)路總體擁有成本（TCO），且幅度高達 30%。當然其他業(yè)者也有不同的方案，但同樣都是為了降低成本，增進效率并使 5G 能真正的商業(yè)化。

還有更重要的資訊安全問題，雖然目前有許多客戶愿意采用 5G 系統(tǒng)，但仍然會有顧慮，例如新的資安隱患。而對此諾基亞也早有預見，并推出了 NetGuard 虛擬防火墻及憑證管理等技術，以解決 NFV/SDN 等情境下的資安問題，不僅能偵測設備錯誤，甚至能預測未見的攻擊，并透過與第三方的合作，由下而上的涵蓋各種層面的問題。

諾基亞強調，他們對維護資訊安全相當?shù)淖孕?，包含歐盟推出的 GDPR 等有關隱私保護等規(guī)定，也都一直是關注的領域。

Nokia 不只是 Nokia

許多廠商對 5G 的發(fā)展仍抱有疑惑。Ziegler 指出，雖然很多人認為云原生將會造成很大的資安風險，但事實上它也擁有更大的潛力來面對層出不窮的資安問題。所以諾基亞非常重視 DevOps，意即軟體開發(fā)人員和 IT 技術人員之間溝通合作的文化，例如自動化的軟體交付及架構變更等流程，使構建、測試、發(fā)布軟體能夠更加地快捷、頻繁和可靠。雖然 Nokia 不可能去接管客戶的系統(tǒng)，但透過這樣的方式將能更迅速地面對未知的問題。

“在客戶之前問對的問題，就是諾基亞自信的來源。”Ziegler 強調，諾基亞的優(yōu)勢就在于擁有貝爾實驗室，早一步發(fā)掘問題，并提出解決方案，不僅是制造通訊硬體，諾基亞其實已經(jīng)是一家很優(yōu)秀的軟體公司，透過彈性的組織結構來研究 5G 應用在各個層面上的問題，并為客戶提出最好的解決方案。