全球積極推進5G發展,台灣布局腳步迫在眉睫
發佈日期:2014/8/1 | 類別:智慧科技與網通 | 點閱次數:1792

當全球主要國家接續發放4G執照,電信業者甫正式步入4G佈建、服務推展階段,積極迎接4G行動通訊時代,進而促使包括晶片、設備、終端與相關服務業者無不為4G帶來的商機展開雙臂歡迎的同時,國際主要研發機構、學研單位、系統設備業者、電信營運商,甚至政府部門卻已將目光瞄準至下一世代的行動通訊技術及應用的開發上頭。

5G接取傳輸技術發展方向漸明朗

現階段5G技術選項繁多,包括歐盟成立之METIS、中國IMT-2020(5G)推進工作組、日本NTT DoCoMo等,對未來5G重要技術看法以及未來的發展佈局,雖然各方都有不同的意見,但為達成5G發展目標,從接取技術面向切入,並綜合各界想法可發現,高頻段頻譜(Millimeter Wave,mmWave)、異質網路(Heterogeneous network,HetNet)及3D傳送波束成形(Beamforming) /大規模陣列天線多輸入多輸出技術(Massive MIMO)三項技術已被視為未來具備發展成5G關鍵通訊技術的潛力股。其中,在未來5G接取傳輸技術發展趨勢下,mmWave以及3D Beamforming /Massive MIMO兩技術在5G發展過程中,重要性極高且關係密切。

頻段頻譜—毫微米波(mmWave)

根據歐盟研究顯示,至2020年至少需要額外500MHz的新頻譜資源,並需使用到6GHz以上的高頻段頻譜,方能滿足未來爆發性成長的資料傳輸流量及超高速寬頻傳輸速度需求,因此需要更具創新性的頻譜使用技術及系統。故包括歐盟、中國大陸、Ericsson、Samsung、NTT DoCoMo、Intel以及WWRF等,越來越多學研單位、國際組織、大廠都認為5G未來應採用可允許通訊鏈接堆積密度更高,從而有效地使用頻譜,並提高通信傳輸的安全性,同時可提供下世代行動通訊網路Gbps以上等級數據傳輸,存在於30-300GHz左右的超高頻段之中毫米波頻譜(Millimeter wave,mmWave)。

目前,各界已針對mmWave技術展開一系列的研究,期在未來可藉由mmWave技術刺激5G之發展,以滿足日益增長的行動用戶數據需求。

3D Beamforming / Massive MIMO

Massive MIMO亦可稱為Large-Scale Antenna Systems或Very Large MIMO,其特色是由上百個低成本、低功耗的天線元件所組成,利用多個天線收發器形成可能的訊號路徑,用來增加傳輸吞吐量以及傳輸效率,進而提升數據傳輸速度,並強化接取連結的可靠性。

藉由多天線的運作可將效能密集分布於空間小的區域,或利用大規模天線陣列方式集中放置,透過熱點覆蓋區域的增長進而提升傳輸節點的個數,以有效地降低傳遞資料延遲率,處理大量的資料吞吐量,進而顯著提升基地台傳輸通道的容量。

波束形成(Beamforming)則可視為一種空間性濾波器(spatial filtering),能夠增強操作方向的訊號,消除來自四面八方的干擾,進而有效地接受想要的訊號。至於3D Beamforming意指同時在三維空間(水平和垂直空間)所形成傳輸訊號的分離波束,能支持多用戶複用(Multi-user multiplexing),進而提升頻譜效率;並可有效抑制小區間的訊號干擾。
隨著演算能力提升,而Massive MIMO藉由結合空間特性以及編碼增益(Coding Gain),透過大量的天線打出訊號,使得每個獨立波束可指向不同的方位,讓3D Beamforming得以成形,進而提升空間複用(spatial multiplexing)效率以及系統容量。

標準未定下,台灣應善用既有優勢切入5G開闢的行動通訊新戰場

為因應未來5G網路在高數據容量、大頻寬速度、龐大連結數量、極低延遲率等需求,從技術範疇切入,5G發展將包括既有各類無線/行動通訊技術的持續提升、增強與整體性能之進化,同時也將發展具備創新概念與能力之新興系統技術。然而,現階段各界思考5G接取技術的發展脈絡,仍多從頻譜、傳輸技術、及網路架構等三大方面著眼。

其中,在頻譜和傳輸技術部分,尤其對新頻譜資源的利用(如mmWave)以及大規模、先進之天線陣列技術(3DBeamforming與Massive MIMO)兩者予以極大關注。而前述歐美日韓等國主要研究單位、大廠與標準組織,都積極投入。

而檢視現況,自曝已成功開發5G技術的韓國無疑地在5G戰場投下震撼彈,甚至希望在2018年舉行冬季奧運時期推出5G服務,因而促使各國/組織/通訊大廠更加速地針對5G發展投注心力,深恐在初萌芽的5G市場中落後。

至於台灣方面,雖然於2014年1月宣布未來5~10年政府將投入5G經費約計100~200億元,積極發展5G並規劃長期方案,聚焦尖端技術的探索、實驗網建置與核心技術布局,及產業鏈整合業界力量等。但面對早已切入5G通訊技術發展的歐美亞洲等國,已然落後;且在台灣發展4G仍不穩固下,如何善用台灣通訊產業既有優勢,在5G領域中急起直追,將是台灣需積極面對、正視並解決的問題。

當全球主要國家接續發放4G執照,電信業者甫正式步入4G佈建、服務推展階段,積極迎接4G行動通訊時代,進而促使包括晶片、設備、終端與相關服務業者無不為4G帶來的商機展開雙臂歡迎的同時,國際主要研發機構、學研單位、系統設備業者、電信營運商,甚至政府部門卻已將目光瞄準至下一世代的行動通訊技術及應用的開發上頭。

展望未來行動通訊技術,現階段最受矚目的便是5G。然而,5G不論對政府、電信業者、通訊產業或市場仍是模糊、陌生且沒有統一的概念。但隨著5G聲勢愈來愈高漲,目前正針對5G進行早期研究的各組織已然對未來5G行動通訊應具備的特質、應達到的目標有一定共識。

本文作者

鍾曉君  資深產業分析師
領域:下世代通訊技術
簡歷:
專業於下世代通訊技術研究,包含5G、IoT、Cloud RAN等,以及智慧家庭、智慧安全等應用範疇。過去個人專業領域包含DSL、Cable Modem與家庭VoIP等有線寬頻通訊技術相關領域產業研究。 曾參與經濟部「智慧手持計畫」、「下世代通訊技術推進計畫」、「電信平台計畫」、「行動台灣(M-Taiwan)之WiMAX行動應用服務專案」、「通訊產業創新應用服務及DTV計畫」等專案。民間專案則有「台電暗光纖研究案」。持有APIAA產業分析師證照,畢業於中央大學產業經濟研究所碩士,主修產業經濟學、創新經濟。
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