欧美亚总动员 5G争霸战越演越烈

虽然4G仍可应付现今手机行动上网需求，但为了负荷物联网(IoT)、机器对机器(M2M)的网路需求，国际电信联盟(ITU)、第三代合作夥伴计画(3GPP)，以及欧美亚先进国家皆马不停蹄地展开5G开发计画，矢志于2020年商转5G。
ITU确立5G时程　3GPP标准制定今年开跑

眼前各界对5G普遍的想像是每一个时刻、每一处皆能有高速的行动网路，透过5G除了能带来更便捷的手机通讯，还可实现智慧家庭、智慧交通、智慧教育、智慧农业、智慧医疗与虚拟实境等新创应用。

欧盟行动暨无线通讯网路驱动计画(METIS)对5G的概念是直接装置对装置联网(D2D)、超可靠通讯、超高密度网路(Ultra-dense Network, UDN)、大规模机器通讯(如物联网)、移动网路(如V2V)。

5G相较于4G，其网路流量暴增1,000倍，联网装置成长10∼100倍(五百∼五千亿台)，峰值传输速率达10Gbit/s，相关装置的延迟性、功耗更低(具有10年电池寿命)。

为了使5G网路流量能激增一千倍，工研院资通所副所长兼台湾资通产业标准协会(TAICS)祕书长周胜邻认为，可以透过提升频谱效率、扩展频谱与增加网路密集度来实现。

在提升频谱效率方面，可运用大规模多重输入多重输出(Massive MIMO)、同频同时全双工(CCFD)、Network MIMO与波束成形(Beamforming)等技术；扩展频谱方面能藉助动态频谱分享(Dynamic Spectrum Sharing)、LAA/LWA/LSA、毫米波(mmWave)和载波聚合(CA)等；而增加网路密集度则可利用SON、C-RAN等，透过上述三面向的技术辅助，有望大幅增进网路容量。

为了在2020年实现5G，相关国际组织亦开始着手标准制定。周胜邻表示，2015年6月ITU已经公布第五代行动通讯计画--IMT-2020，详列未来5G需求与时间表，如图1、图2所示，预估2016年初3GPP会开始讨论5G标准，且2018年底定5G标准，并于2020年达到5G商转目标。


图1　IMT-2020对5G网路的八大要求 资料来源：工研院资通所

图2　IMT-2020时间表 资料来源：工研院资通所
资策会智通所副主任李永台进一步指出，3GPP在2015年9月召开第一次5G工作坊，预计在R14、R15和R16完成5G标准制定，并企望于2019年年底递交规格至ITU-R。从3GPP的角度而言，该组织会同时进行4G LTE与5G，故R14版本会包含4G与5G技术。据悉，此组织暂定的5G标准制定时间表如下，2016年3月发布R13后，接下来的每个版本约隔五季推出，意即2017年6月R14现身、2018年9月祭出R15、2019年R16出炉。

值得关注的是，5G将包括LTE演进技术和全新的5G技术。周胜邻解释，在LTE演进方面的技术重点包括eFD-MIMO/CoMP、Dynamic Beam-Cell、eD2D、eMTC、Multi-RAT、动态频谱分享存取(DSA)、延迟缩短(Latency Reduction)等；5G新技术则着重毫米波与通道模型(Channel Modeling)、波束成形/波束追踪(Beamtracking)、相位阵列天线(Phased Array Antenna)、正交分频多工(OFDM)、Massive Connectio、UDN、Network MIMO、C-RAN、网路功能虚拟化(NFV)与网路切片(Network Slicing)等技术。

除了国际组织开始着手5G标准制定之外，欧美的电信业者、通讯设备商和学研单位也早已投入5G布局，期抢先卡位5G市场。

欧洲产/学/研合推5G　美Verizon实场测试超前

欧洲早在2012年便推动METIS计画发展5G，更于2014年成立5GPPP(5G Public-Private Partnership)。根据国家实验研究院的资料显示，5GPPP总体预算投入14亿欧元，欲结合欧洲ICT行业、中小企业和欧盟委员会共同合作，来推动欧洲的5G技术研究和产业发展，藉以加速欧洲在5G的发展。据悉，5GPPP的“Horizon 2020”计画，预计在5G获得20%的标准必要专利(SEP)和35%的市占率。 此外，欧洲的电信设备商爱立信(Ericsson)也成立5G专案，透过该专案结合欧洲各国的主要业者、公部门及顶尖大学，以增进欧洲5G竞争力和网路型社会效益。 据悉，此专案的学研夥伴囊括义大利比萨圣安娜高等学校、德国累斯顿工业大学、西班牙马德里卡洛斯三世大学、西班牙马德里IMDEA网路研究机构及英国伦敦剑桥大学国王学院。产业合作夥伴如德国wiseSense、Weiss Robotics、MyOmega System Technology及义大利Zucchetti Centro Sistemi等。该专案将执行各领域5G解决方案的产业试验计画，包含汽车与交通运输、物联网、能源与电力、公共安全、公共基础建设及零售业。

相较于欧洲由政府、产学研各界共同合作发展5G，美国在5G发展上则多由厂商譬如晶片商高通、电信商Verizon主导。第一家推出4G的电信商Verizon(图3)更宣布于2016年将在美国进行5G实场测试、2017年商转5G，现阶段积极与思科(Cisco)、诺基亚(Nokia)、高通(Qualcomm)、三星(Samsung)合作。 除了欧美之外，亚洲这次在5G竞赛中也是当仁不让，亟欲夺下5G话语权。当前亚洲5G前哨战已开打，包括中国、韩国和日本都展开抢攻行动。


图3　美国电信商Verizon欲在2016年开始进行5G实场测试。 图片来源：Verizon
中国启动5G技术研发试验　日韩拚奥运展国力
中国在2013年成立IMT-2020(5G)推进组，该组并于2014年发布5G愿景与需求白皮书。近日，中国更启动5G技术研发试验，宣布2016∼2018年将分三个阶段：5G关键技术试验、5G技术方案验证和5G系统验证来展开5G网路的技术研发试验。此外，中国通讯设备大厂如华为、中兴也积极参与5GPPP，而华为也和俄罗斯电信商MegaFon联手，希望于2018年世界杯建立5G实验网路。

除了中国力拼开发5G外，日韩两国也为应援奥运到来，已携手各领域业者开发5G，期望成为5G领头羊。比方像日本电信商NTT DOCOMO为于2020年东京奥运上展示5G，已与诺基亚、爱立信、富士通和华为等业者合作试验(图4)；韩国Korea Telecom和中国华为也积极进行5G试验(图5)。


图4　为了在2020年东京奥运大秀5G服务，NTT DOCOMO已积极联手设备商展开试验。 图片来源：NTT DOCOMO 脸书官网

图5　KT为在2018年平昌冬奥展示5G，已全力冲刺5G开发。 图片来源：Korea Telecom
上述两国相关5G组织也动作频频，譬如日本电波产业协会(ARIB)在2013年便展开5G布局，并于2015年发布5G白皮书宣示2020年东京奥运展示5G；而韩国则于2013年宣布5G行动通讯促进战略，并成立5G论坛(5G Forum)，将在2016年与欧盟携手，增进南韩5G论坛和5GPPP合作。

然而，日韩都欲藉世界运动赛事展示5G系统，也是亚洲最被看好先行迈入5G商转的国家，究竟日本和韩国，谁能捷足先登？

国家实验研究院科技政策研究与资讯中心政策研究组助理研究员郑凯仁表示，3GPP原预计2015年发布R13，但时程却延到2016年，所以后续版本也极可能延后，故日韩想抢在平昌冬奥或东京奥运时展示5G，是宣示意味大于实质，届时这两国或许仅能展示几项满足5G标准的技术。

周胜邻则观察，由于相关标准制定在2016年初才起跑，最快2018年才底定第一版5G标准，从时程上来看，韩国欲在2018年平昌冬奥展示符合标准的5G系统并不容易，该国将遭遇较高挑战；而日本透过与全球大厂合作，就时间点而言，较有机会于2020年东京奥运展示5G系统，但届时是展示商用5G系统或预商用5G系统，甚至是雏型系统，则有待后续密切关注。