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功能化零為整 5G的系統整合新思維
不再只是快

【作者: 王岫晨】   2016年05月09日 星期一

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目前儘管5G議題已經沸沸揚揚,然而5G聯盟認為,5G接下來的技術發展,將會較明確地收斂於四大方向。這四大方向包括:


1. Massive MIMO(大規模MIMO)


2. 毫米波(mmWave)


3. 新的調變技術(new modulation)


4. C-RAN(Cloud-RAN)


國家儀器技術行銷經理潘建安指出,C-RAN指的就是雲端基地台與異質網路的整合,這在5G技術發展上,會是比較屬於後面的階段。而目前,可以看到Massive MIMO是發展最快速的,因為Massive MIMO主要是著重於基地台端的技術,只要透過加大基地台的天線設備,就可以延續現階段LTE的功能,例如波束技術(BeamForming)等,都可以這樣來實現。


至於毫米波的啟用,則是因為6GHz以下的頻段太過於擁擠,使得業者需要往上發展,透過新的頻段,來提供更大頻寬,以進行更大數據的傳輸,毫米波也成為5G的市場兵家必爭之地。


在毫米波之後,新的調變技術將會重新定義物理層的架構,再透過物理層之上的C-RAN規範,共同協調以使整個網路可以達到最佳化。也因此,C-RAN的發展腳步,會是在新的物理層調變技術定下來之後,才會有比較明確的方向。


就現階段觀察,C-RAN已經有單位開始著手進行研究,但比較偏在模擬的形式,或者是建構於現階段LTE的網路架構下。總觀來說,C-RAN的研究要真的應用於5G通訊上,看起來還需要再多一點時間的醞釀。



圖1 :  Massive MIMO是著重於基地台端的技術
圖1 : Massive MIMO是著重於基地台端的技術

5G頻段的制訂

放眼目前毫米波有這麼多不同頻段,但到底哪個頻段最適合用於5G的傳輸呢?儘管60GHz看似是個不錯的頻段,但卻遲遲都沒有進一步的標準確定。


觀察目前台、日、韓等國,現階段都以28GHz、38GHz等為主力頻段。潘建安指出,其中一個最主要的原因,就在於60GHz經過Channel Sounding的結果,證實是雨衰最嚴重的一個頻段,在60GHz頻段下,最怕下雨與水氣,將會導致訊號快速衰變。


而毫米波的頻段,其實還關乎到該國家或城市,原本就既定在使用中的軍用頻道或衛星電視訊號等。例如歐美國家,頻繁使用的衛星電視訊號,就是使用在28、38GHz等這些頻段。


亞洲地區則因為較少使用衛星電視,也使得28、38GHz現階段普遍應用於5G的發展上。至於70GHz以上的頻段,則因為多半都已經使用於軍事用途,因此反而較少跨足到這個領域來。


5G的發展階段,第一目標是訂在2020年,相關單位希望能在2020年的東京奧運,就能有實驗網路開始實際測試。在東京奧運的會場上,就可以實際在這麼多使用者的狀況下,來進行5G高速網路的實測。



圖2 :  5G希望能在2020東京奧運展開實際系統測試
圖2 :  5G希望能在2020東京奧運展開實際系統測試

全新的服務型態

Alifecom(華壹生活科技)總經理陳達慶表示,發展5G通訊的主要目的,不外乎就是讓無線傳輸的速度更快、並讓系統的穩定度更高。目標是達到千倍的系統容量、百倍的傳輸速率、大量的聯網裝置,並且還要能夠兼顧節能低功耗,以及更低的系統成本。


發展5G通訊,跟過去最大的不同之處在哪裡呢?事實上,從3G到4G,最大的改變就在於速度變快、頻寬更大,也引領著智慧手機的問世。然而5G所要做的,除了延續更高頻寬,與更快的速度之外,還將專注於更高的系統整合度。


發展5G的主要目的,就是讓無線傳輸速度更快、系統穩定度更高。還要能夠兼顧節能低功耗,以及更低的成本。

回顧過去從3G走到4G的這條路,由於標準的不確定,使得台灣還壓錯了寶,賠了一個WiMAX下去。然而5G要走的路,其實很明顯,就是LTE技術的延伸。而接下來的重點,就在於如何將更多的服務類型,透過無線化,整合在同一個標準下來進行服務支援,這就是5G發展的關鍵點了。


也因此,若5G發展重點是著重在服務層與應用層的話,實體層與通訊層的技術比重反倒不那麼吃重了。陳達慶認為,5G會讓相關廠商不得不去注意另一個層面的問題。如果把無線通訊比喻成一條高速公路,當5G技術讓這條公路變得更寬敞了,會使得更多車子同時湧上這條高速公路。


需要注意的是,這些車子,有些是消防車、有些是救護車,有些是跑車、有些是一般家用轎車,有些是大貨車、有些是客運車。這些車子的特性與需求,都各不相同。例如噸位很大的貨車,不疾不徐慢慢開,不趕時間,只要能準時到達目的地就好。但救護車則需要快速抵達事故現場,別的車必須讓路使其先行。而跑車、轎車等的需求也都不同。


透過高速公路這樣的比喻,回歸到5G通訊上,會發現不同的應用服務,所需要的通訊優先順序也各不相同。有些需要越來越快速的通訊服務、有些則是低價慢速的服務就已經足夠、有些則需要很省電,有些則需求很高的可靠度與穩定度。


正因為不同種類的服務,對於網路的需求也截然不同。這些不同的服務類型,將如何整合在一個小小的5G手機上呢?這是面對5G,最需要思考的一個問題。


因此,5G通訊不能只是提供一個更快速的網路服務而已,而是要提供一個不只更全面性,涵蓋所有服務類型,還必須要運行得很流暢才行。化零為整,全面整合,這才是5G發展的重點。也因為涵蓋的層面過於複雜,5G發展的時程,會比我們想像的更往後拖延。



圖3 :  5G就像高速公路,各種不同應用就像是不同的車種。
圖3 :  5G就像高速公路,各種不同應用就像是不同的車種。

圖4 :  5G通訊會著重在更多服務與系統的整合。
圖4 :  5G通訊會著重在更多服務與系統的整合。

從終端需求思考

Alifecom軟體工程副總許亨仰則認為,以前在2G與3G的時代,主導標準的,都是晶片商,不然就是網路設備商。沒有什麼聲音是來自電信營運商。但隨著行動服務產業的興起,電信營運商扮演越來越重要的角色。他們扮演的角色,有點類似大型的終端使用者。


從他們營運商的角度來看,由於要提供更多的服務,因此對於通訊,也產生很多不同的思考,以及全新的需求。面對5G的崛起,他們更是深覺不能缺席。因此,這些營運商也逐漸形成一個聯盟,並希望可以影響到標準的制訂。


未來5G通訊,會著重在更多服務與系統的整合,因此,必須從終端使用者的角度來思考,才能符合真正的市場需求。



圖5 :  從終端使用者的角度來思考,才能讓5G符合真正的市場需求。
圖5 : 從終端使用者的角度來思考,才能讓5G符合真正的市場需求。
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