电信/量测公司研发有成 5G网路原型设计加速成形

5G成为2015年全球行动通讯大会(MWC)最大亮点。行动宽频网路频宽需求不断高涨，已刺激电信营运商/设备业者、晶片商和各国标准研究组织提早投入5G技术布局，包括中国移动、澳洲电信(Telstra)、爱立信(Ericsson)与Altera等厂商皆在2015年MWC发布未来的5G研究计画，以及初期技术和场域测试成果，将为下世代行动通讯网路发展端来牛肉。  
5G浪潮席卷通讯产业 

继长程演进计画(LTE)、LTE-Advanced之后，5G标准及相关网路接取技术发展也迅速浮上台面，将成为通讯产业链未来几年的投资和研发焦点。为抢占市场先机，全球主要电信业者和设备商无不积极卡位，正式引爆5G革命浪潮。  

其中，中国移动已携手Altera在2015年MWC展示5G虚拟化云端无线接取网路(C-RAN)平台，将有助加速下一代集中式、可协调的5G无线网路成形，以大幅提高用户在网路讯号边缘时的联网体验，同时实现更高的通道容量、频谱效率，并降低网路功耗和布建复杂度。  

中国移动研究院首席科学家Chih-Lin I表示，中国移动研究院(CMRI)首次发表C-RAN概念，至今已约5年时间，现在业内广泛认为此一方案是5G网路不可或缺的要素，而选择Altera做为关键合作夥伴，可引入先进的现场可编程闸阵列(FPGA)技术和设计支援，满足新一代无线网路对功耗、运算效能、灵活性和成本的严格要求，进而加速迈向5G世代。  

据悉，中国移动研究院和Altera在2014年即建立策略合作关系，双方共同运用FPGA优化C-RAN系统资料处理、零组件互连和回程资料传送，历经近1年的努力，方能在2015年MWC展出完整的5G虚拟化网路设计概念。  

无独有偶，爱立信与澳洲电信亦看中MWC展会对通讯产业的指标性意义，合作揭橥5G无线接取及核心网路概念性架构，并宣布将利用爱立信的云端系统、路由器6000系列、演进式封包核心(EPC)网路技术、软体定义网路(SDN)控制器、IP多媒体子系统(IMS)等核心要素，投入5G专案研究和场域测试。  

澳洲电信集团网路部门主管Mike Wright表示，虽然5G世界尚未来临，但对产业链业者而言，立即着手标准及网路验证等基础工作非常重要，以利缩短技术学习曲线。  

爱立信、澳洲电信除依循3GPP研拟的通用标准外，亦将定义可s完全符合澳洲电信未来的5G网路架构和服务要求的规范。不仅如此，两家公司计画在今年下半年，于瑞典爱立信先进技术中心进行5G技术验证，随后则将在澳洲当地展开5G场域测试。  

爱立信澳洲、纽西兰及斐济地区总裁洪凯申(Hakan Eriksson)强调，5G网路需要透过涵盖设备、无线接取及核心网路在内的端到端方式加以实现，该公司与澳洲电信垂直合作，将能深入了解各项创新技术对网路带来的影响和效益，同时也能尽早部署5G机器类型通讯(MTC)，让公共事业、物流及农业亦能加入未来物联网机器对机器(M2M)通讯的一环。  

除电信营运商和设备厂外，罗德史瓦兹(R&S)、国家仪器(NI)等量测仪器大厂也不遗余力推展5G相关测试技术，以寻求新一波发展高峰。  

卡位5G商机　R&S力推毫米波测试 

看准5G极有可能在毫米波(mmWave)频段运行，颠覆既有行动通讯网路形式，R&S已于2015年MWC率先发布一系列支援毫米波宽频测试的解决方案，包含向量讯号产生器、数位示波器和讯号暨频谱分析仪，协助通讯晶片商和设备制造商加速接轨5G设计。  

R&S表示，该公司积极参与韩国5G论坛(5G Forum)、英国5G创新研究中心(5G Innovation Centre)、NGMN 5G Initiative组织，以及德国德勒斯登工业大学(Technische Universitat Dresden)5G实验室，因而能掌握技术演进方向，尽早部署合适的测试方案。现阶段，该公司讯号暨频谱分析仪搭载特殊软体方案，分析频宽已可提升至2GHz、支援高达67GHz频率范围，适用于当前5G行动网路原型设计，并可因应未来可能面临的测试挑战。  

此外，R&S讯号产生器已能产制40GHz测试讯号，再搭配外部升频器即可提供更高频率范围的讯号；该公司在2015年MWC展出的测试配置即达成60GHz宽频讯号产生效果，有助5G晶片和系统验证。  

无庸置疑，5G毫米波频谱研究已跃居产业焦点，相关厂商更特别着重于工业、医疗照护、机器人控制及其他行业的应用开发。例如德国5G实验室正着手研发行人无线保护罩(Wireless Protective Bubble)，若车辆闯入这个保护罩中，煞车系则会自动启动。诸如此类的情境对网路延迟有更高的要求，因而也带动高性能量测方案导入需求。  

终端消费者对高频宽、高速网路的需求，加上2020年将有五百亿部联网装置上线运作，已让5G技术发展迫在眉梢。随着行动、物联网装置数量遽增，电信营运商势将推动行动网路往更高频率、更大频宽的方向前进，让高频量测技术成为研发下一代通讯产品不可或缺的要素。  

不让R&S专美于前，NI近期亦发动新产品攻势，透过结合软体无线电(SDR)硬体和软体设计流程的LabVIEW通讯系统设计组，可为工程师省下转换不同程式语言的时间，加快5G系统原型的制作过程。  



革新5G原型开发　国家仪器软硬兼施 

图1　左起为国家仪器台湾总经理林沛彦、大中华区行销总经理郭皇志、技术行销经理潘建安
国家仪器大中华区行销总经理郭皇志(图1中)表示，过去网路从2G进展到3G的时间距离相当长，而3G演进至4G则仅花费4~5年；至于5G则预计将在2020年问世，显见技术研发时间愈来愈紧迫，研发工程师也亟须导入更简便的设计工具，以加快产品开发、验证时程。  

不仅如此，产业界对5G技术的定义尚未具体成熟，目前仅知大致将从发展大规模多重输入多重输出(Massive MIMO)天线、广布基地台、改良调变技术及运用毫米波(mmWave)等方向着手研究；然而，每种技术要从演算法到原型(Prototype)完成，须经过相当繁复的过程，因此亟需借助性能优异的开发平台来验证技术可行性，并加快原型制作。  

为了催生5G技术，国家仪器提出一套软硬体高度整合的解决方案--LabVIEW通讯系统设计组，期能从系统层级的角度解决现今研发人员所面临的问题，并大幅缩减他们的开发时间。  

国家仪器技术行销经理潘建安(图1右)进一步解释，SDR的硬体电路架构，含括了中央处理器(CPU)/通用处理器(GPP)、现场可编程闸阵列(FPGA)/数位讯号处理器(DSP)，以及射频前端(RF Front-end)等三大部分，因此往往须要动用不同的技术团队来进行开发，加上FPGA和处理器所使用的程式语言和开发工具不同，造成系统映射(Mapping)不易，使得从演算法开发到原型完成，往往须耗费长达1年以上的时间。  

有鉴于此，LabVIEW通讯系统设计组不仅强化不同演算法设计语言间无缝转换的能力，同时提供硬体知觉设计环境，透过功能软体图，提供实体设定控制、硬体限制和系统建档功能。如此便能让设计人员致力于创新，不必为了实作细节而分心，进一步提高原型制作的速度与品质。  

事实上，目前5G网路、量测技术和标准制定均同步开跑，不仅电信、量测相关厂商蜂拥而至，标准研究组织也陆续冒出头来，近期，5G全球联盟(5G World Alliance)即在2015年MWC上正式启动；该组织将致力于发展下一代无线网路技术，以满足未来M2M、SDN及行动云端运算等应用，实现万物相连的联网情境。  

打造下世代行动网路　5G全球联盟正式成立  

5GWA创办主席暨IPv6论坛主席Latif Ladid指出，5G技术能够将每个人和物品都纳入物联网世界；所谓的5G世界系将固定网路和行动网路技术融合，如以IPv6架构为基础的M2M、行动物联网、行动云端运算、SDN、网路功能虚拟化(NFV)等，以改变所有的生活和商业模式。5GWA不管对于专业组织，以及期待新兴网路解决方案出现的使用者和厂商而言，都是非常关键的角色。

5GWA还希望将5G技术推向不同产业类别。Ladid进一步指出，2020年的世界将会融合许多重要的基础建设，如卫生医疗、交通运输和农业，因此5GWA要开始试图进入这些产业，才能将各行各业的需求从一开始就导入5G框架。