5G技術(shù)“大躍進(jìn)”

　　雖然5G技術(shù)可創(chuàng)造新的應(yīng)用服務(wù)商機(jī)，但要發(fā)展5G真正將晶片、設(shè)備、終端裝置…等開發(fā)出來，可不是件簡單的事。Gartner物聯(lián)網(wǎng)與無線部門研究副總裁洪岑維表示，事實(shí)上，所謂“真正”稱得上是5G的技術(shù)目前皆尚未開發(fā)出來，各家廠商都還在戮力研究中。

　　市場或業(yè)界對于行動網(wǎng)路技術(shù)的三個新需求——亦為對5G技術(shù)的新要求——傳輸速率更快速行動寬頻、高效能且低延遲，以及支援機(jī)器間的通訊。而這三項(xiàng)需求看似目前的4G已可滿足，但實(shí)際上卻相當(dāng)嚴(yán)苛。根據(jù)國際電訊聯(lián)盟（ITU）公開5G的網(wǎng)路標(biāo)準(zhǔn)，其傳輸速度為20Gbps，目前最快的4G網(wǎng)路傳輸為150Mbps，這即為上述更快速傳輸速率的需求。低延遲的需求是指資料從A點(diǎn)傳輸至B點(diǎn)時，在最慢1毫秒（ms）及99.999%的時間點(diǎn)內(nèi)就得完成;而支援機(jī)器間通訊的需求即是M2M。

　　ITU為5G網(wǎng)路制定目標(biāo)

　　上述三個需求也衍生了5G技術(shù)的五大技術(shù)挑戰(zhàn)。洪岑維進(jìn)一步解釋，五大技術(shù)挑戰(zhàn)包括毫米波（mmWave）、大規(guī)模多重輸入多重輸出 （Massive MIMO）、M2M、智慧裝置，以及節(jié)點(diǎn)為中心的網(wǎng)路（Node-Centric Network）。為了提升傳輸速度，勢必使用更高頻的頻段，據(jù)了解，5G將使用6G~300GHz頻段，此超高頻段已非新技術(shù)，軍方早已使用，但即便如此，5G也將面臨新的問題——訊號穿透率——高頻訊號將很難穿透一般建筑物的墻壁，需在空曠處才能有較佳的連線品質(zhì)。

　　現(xiàn)今的4G技術(shù)發(fā)展至2×2或2×4最多到4×4 MIMO已具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)挑戰(zhàn)，5G的Massive MIMO從字面上來看就“不簡單”。洪岑維表示，5G由于要因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中大量裝置間的聯(lián)系，因此設(shè)計(jì)32×32或64×64 MIMO的架構(gòu)。不僅如此，每一根MIMO天線都要能夠進(jìn)行波束成型（Beamingforming），也就是說，一旦裝置與基地臺的連線確立后，即使裝置開始移動，這樣的連線機(jī)制與波束成型的功能都不能因此中斷。

　　現(xiàn)今蜂巢式Cellular技術(shù)架構(gòu)仍是以基地臺（BS）為主，但是傳送到遠(yuǎn)端的建筑物中訊號不僅會減弱，傳輸速度也無法保持原有的品質(zhì)，因此 5G節(jié)點(diǎn)為中心的網(wǎng)路架構(gòu)則是在室內(nèi)布建支援毫米波的小型基地臺，如此一來，遠(yuǎn)端的基地臺就可以換手（Hand-off）給室內(nèi)或房間的基地臺，提升訊號傳輸覆蓋率的品質(zhì)，也能提高資料傳輸速度。不過這中間的傳輸機(jī)制該如何制訂、不同廠牌間的基地臺該如何互通或順利進(jìn)行換手，將相當(dāng)考驗(yàn)電信營運(yùn)商或網(wǎng)通設(shè)備商的智慧。

　　在M2M的部分，愛立信集團(tuán)技術(shù)部亞太區(qū)技術(shù)長Magnus Ewerbring指出，2020年全球?qū)⒂?60億個聯(lián)網(wǎng)裝置，M2M即占73.2億臺，這些龐大的裝置要能同時連上網(wǎng)路并進(jìn)一步互通，對電信業(yè)者將是很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。也因此，若5G技術(shù)要能滿足上述條件，不僅延遲時間不能高于1ms，且也須在時間點(diǎn)內(nèi)完成資料的傳輸，亦即網(wǎng)路傳輸?shù)男实迷偬岣摺?/p>

　　Ewerbring簡單統(tǒng)整5G技術(shù)挑戰(zhàn)，包括行動寬頻資料傳輸速率提高10~100倍、延遲時間再縮短5倍，但連網(wǎng)裝置功耗卻得低上10倍。李思柏強(qiáng)調(diào)，4G跨到5G技術(shù)中間有一定的技術(shù)挑戰(zhàn)，除了換手機(jī)制、連線品質(zhì)的再升級外，干擾問題、新頻譜的使用、毫米波等問題的克服亦相當(dāng)重要。洪岑維則坦言，業(yè)者們?nèi)栽诔掷m(xù)思考能以那些現(xiàn)有或新技術(shù)實(shí)現(xiàn)5G的技術(shù)架構(gòu)。

　　標(biāo)準(zhǔn)、政治角力也影響5G發(fā)展

　　如果你認(rèn)為5G發(fā)展挑戰(zhàn)只有上述所提，那就是把5G技術(shù)想得太簡單了。羅德史瓦茲應(yīng)用支援經(jīng)理陳飛宇表示，5G和4G間的技術(shù)差異真的相當(dāng)大，然而除此之外，還需考量技術(shù)以外的問題。

　　現(xiàn)階段，由于標(biāo)準(zhǔn)未定，因此5G技術(shù)的發(fā)展處于“多頭馬車”的狀態(tài)。林志龍認(rèn)為，各家甚至各地區(qū)相關(guān)業(yè)者發(fā)展5G技術(shù)尚未有共識，雖然ITU、 3GPP等國際單位正在研擬相關(guān)5G規(guī)范，但是日韓或是美國電信業(yè)者，以及晶片商或設(shè)備供應(yīng)商等率先在標(biāo)準(zhǔn)底定前發(fā)展5G網(wǎng)路，目的就是為了要取得市場與標(biāo)準(zhǔn)制定的主導(dǎo)權(quán)。

　　舉例來說，4G技術(shù)美國本想取得“主控權(quán)”，但因VoLTE（Voice over LTE）、載波聚合等關(guān)鍵技術(shù)韓國發(fā)展較快，也因此韓國掌握較多“資源”，在4G發(fā)展上“講話也比較大聲”。有此先例，也促使韓國電信搶先建置5G技術(shù)，以期可贏得市場先機(jī)，成為5G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或市場主導(dǎo)者;而其他國家如***、美國及日本電信商為了不讓韓國專美于前，也紛紛急起直追。

　　除了標(biāo)準(zhǔn)未定外，各國間的頻譜角力戰(zhàn)也可能影響5G標(biāo)準(zhǔn)制定的進(jìn)行，甚至市場發(fā)展。林志龍指出，目前尚未確定5G采用的頻段會落在何處，只知道會采用尚未使用的200MHz及6~300GHz以上的高頻段，而隨著各國搶先開臺，采用的頻段各不相同時，漫游費(fèi)用若是談不攏、各家業(yè)者搶著當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者，如此裝置的漫游就會發(fā)生問題，若是晶片得支援每個被使用的頻段，則不僅成本會很高，功耗也會提升。

　　業(yè)者積極布局5G技術(shù)

　　5G的標(biāo)準(zhǔn)究竟何時底定？目前所知是2017年時，會有初步的版本出來，2020年5G將可正式開臺。不過即便標(biāo)準(zhǔn)未定，業(yè)者已開始搶先布局，其中以量測儀器廠商及設(shè)備商的腳步最快。Ewerbring表示，3GPP持續(xù)推出LTE新標(biāo)準(zhǔn)，如Rel.10、11、12等演進(jìn)版本，或是針對M2M 制定的LTE-M，以及NB-LTE，都是讓廠商循序漸進(jìn)由4G過渡到5G的重要方式，只要遵循此進(jìn)程，業(yè)者研發(fā)的5G產(chǎn)品將不會有太大的“失準(zhǔn)”。

　　?先進(jìn)測試驗(yàn)證方案加速5G研究　盡管系統(tǒng)業(yè)者、元件商與營運(yùn)商對于5G的未來發(fā)展看法不同，甚至還存在政治角力，但從技術(shù)上來看目標(biāo)是一致的。是德科技（Keysight Technologies）行銷處副總經(jīng)理羅大鈞指出，“5G的終極目標(biāo)在于將傳輸速率提高到GHz/s等級、小于1ms的低延遲與低功耗等，為此，更重要的是定義哪一個頻道的應(yīng)用。”

　　羅大鈞進(jìn)一步解釋，針對6GHz頻段以下的5G測試，現(xiàn)有的2G、3G與4G方案已能滿足需求，目前全球各地研究單位看好的是毫米波頻段，但對于這一頻段的通道瞭解有限，需要更前端的通道探測（channel sounding）途徑掌握通道特性與建模。為此，是德科技在現(xiàn)有的5G測試方案外，率先提供通道探測解決方案，整合毫米波、超寬頻頻寬與MIMO技術(shù)，協(xié)助研究單位加速更先進(jìn)的5G通道探測研究。

　　NI更進(jìn)一步提供從原型開發(fā)、演算法部署與驗(yàn)證，以及最后發(fā)布到機(jī)房進(jìn)行實(shí)測的完整系統(tǒng)，期望協(xié)助客戶盡早走出實(shí)驗(yàn)室。湯敏表示，“5G標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程雖然還在發(fā)展中，但業(yè)界廠商已經(jīng)在主要技術(shù)方面達(dá)成了共識。舉凡Massive MIMO、波束成形與毫米波等各種與5G技術(shù)有關(guān)的驗(yàn)證與測試，以及無論是強(qiáng)調(diào)更高速的蜂巢式通訊還是瞄準(zhǔn)超低功耗的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，NI均提供了相應(yīng)的方案架構(gòu)，不但為還在實(shí)驗(yàn)階段的5G研究提供演算法與標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)證，另一方面也協(xié)助營運(yùn)商進(jìn)行實(shí)測。”

　　羅德史瓦茲自然也不會在此市場缺席。陳飛宇指出，除了先前軍方已使用的毫米波技術(shù)，以及因應(yīng)5G采用高頻的趨勢，羅德史瓦茲持續(xù)增加現(xiàn)有儀器產(chǎn)品如頻譜分析儀、訊號產(chǎn)生器等支援的頻寬，以滿足測試需求外，針對5G產(chǎn)線端的測試儀器，將有新的測試機(jī)種問世。

　　?晶片商等待標(biāo)準(zhǔn)才有進(jìn)一步計(jì)畫　Hellberg強(qiáng)調(diào)，5G標(biāo)準(zhǔn)化工作剛從2015年9月中開始，預(yù)計(jì)至2020年才會正式商用，由于5G尚未定義完成，討論產(chǎn)品還言之過早。張路亦認(rèn)為，5G標(biāo)準(zhǔn)未定，因此Marvell尚未有明確的5G產(chǎn)品計(jì)畫出爐。

　　分析現(xiàn)有晶片商或網(wǎng)通設(shè)備供應(yīng)商在5G市場的競爭力，洪岑維透露，英特爾（Intel）、高通、聯(lián)發(fā)科（MedaiTek）、三星 （Samsung）等較有機(jī)會勝出，主要關(guān)鍵是“口袋夠深”;網(wǎng)通廠的部份則是愛立信、華為、諾基亞、三星、中興等。林志龍則認(rèn)為，展訊背后有官方支持，加上4G晶片市場展訊（Spreadtrum）已逐步追趕上來，其未來發(fā)展態(tài)勢也不容小覷。

　　***產(chǎn)官學(xué)齊力斷金　領(lǐng)跑5G Small Cell

　　***在5G的技術(shù)專利或參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定上相當(dāng)積極，不可諱言，是為迎頭趕上國際大廠的腳步，不想重蹈2G到4G都只能當(dāng)跟隨者的覆轍。林志龍表示，由于5G要求更高的傳輸穩(wěn)定性、可靠性與更好的網(wǎng)路覆蓋率，并得解決高頻訊號遮蔽的問題，因此小型基地臺（Small Cell）將具備舉足輕重的角色。

　　而***在5G小型基地臺的市場相當(dāng)有優(yōu)勢，這是由于***小型基地臺具備“一條龍”的研發(fā)優(yōu)勢，因此***官方與產(chǎn)學(xué)界戮力參與標(biāo)準(zhǔn)制定，以期協(xié)助***小型基地臺制造商有更多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)主導(dǎo)空間，而不再只是代工。

　　李思柏則認(rèn)為，每個國家政府都會扶植自有廠商的發(fā)展，并導(dǎo)引業(yè)者朝對的、具優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)前進(jìn)。林志龍也強(qiáng)調(diào)，小型基地臺由于系統(tǒng)架構(gòu)較小，技術(shù)門檻相對較低，因此是***局端業(yè)者，甚至先前發(fā)展WiMAX的用戶端（CPE）廠商可鎖定的目標(biāo)市場。