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        探索、研擬中的5G技術

        發表時間 :2019-01-09

        ? ? ?依據ETSI/3GPP的規劃,在LTE之后是LTE Advanced(也稱LTE-A),而后有LTE-B,更之后可能有LTE-C,但也可能沒有,在LTE-B/LTE-C之后才會進入5G。

        ? ? ?5G技術目前仍在技術摸索、研擬、提案中,現階段的目標是將傳輸率提升到10Gbps以上。

        4G的定義是基地臺對固定裝置的傳輸率達1Gbps(指整個基地臺的服務能力,若有2個與2個以上的裝置,1Gbps傳輸率就會因資源分配而減少),對移動裝置的傳輸率達100Mbps,能達此水準一律能稱為4G,LTE必須到Category 4之后的速率才滿足,Cat. 1~3不能算,而WiMAX也要到WiMAX 1.5/2.0才能算,WiMAX 1.0不能算。雖然說能滿足要求的即算4G,但大體還是以GSM→WCDMA→LTE為主軸。

        而所謂的5G,目前仍在技術摸索、研擬、提案中,現階段的目標是將傳輸率提升到10Gbps以上,為達此要求,各研究機構與網路設備廠、電信營運商,均在進行各種嘗試,但大體已有一些技術共識。

        ? ? ?首先是運作的頻段,現行LTE/4G多在3GHz以下運作,尤其FD-LTE多在偏低頻位置,如700MHz、1800MHz,TD-LTE則較為高頻,如2.1GHz、2.3GHz等,而目前提案中的LTE-U將會使用5GHz頻段,與Wi-Fi所用頻段相同。

        ? ? 5G為了達到高傳輸率,期望使用更高的頻段位置,一般認為將達30GHz以上,例如南韓Samsung已嘗試用28GHz進行傳輸,日本NTT DoCoMo也嘗試用11GHz進行傳輸,其他如Ericsson嘗試用15GHz,Nokia則用70GHz,甚已有達80GHz、90GHz的說法。

        ? ? ?為了達到高傳輸率,每個通道頻寬也必須盡可能大,現行Wi-Fi不過20/40/80/160MHz頻寬,LTE-A運用載波聚合技術,最高也僅能達100MHz頻寬(聚合5個20MHz的載波),但是NTT DoCoMo已經嘗試使用400MHz頻寬,且已有1GHz頻寬的技術提案。

        ? ? ?一樣是為了提升傳輸率,天線數也必須增加,僅以MIMO、eMIMO(e=enhanced)來形容已經不足夠,新稱呼為Massive MIMO,指使用大量數目的天線,NTT DoCoMo已開始嘗試8根發送天線與16根接收天線,Samsung則已用上64根天線,收發天線數愈多,意味著傳輸率愈高。

        ? ? 另外5G也希望減少傳輸延遲(Latency),希望將延遲時間限縮在1mS(毫秒)內,且要能支援物聯網(IoT),此在現行4G中稱為機器型通訊(Machine Type Communication, MTC),言下之意通話、通訊的不是人類,是裝置(機器),而5G也一樣要承襲與強化精進此方面的支援。

        ? ? 發展限制與挑戰

        ? ? ?乍聽之下5G是將過往所謂的規格拉更高,好達到10Gbps的要求,但實際上5G技術也有所犧牲,由于使用5GHz以上的高頻段運作,波長縮短,電波在傳送路徑中容易衰減,一般估在2km內,無法如現在動輒5km、9km遠,甚至數十km的傳輸距離與覆蓋。

        ? ? 為了彌補基地臺覆蓋面積的變小,只好采行更廣泛、綿密的基地臺布建,言下之意未來Small Cell作法將成主流。不過,仍會有一種追求高覆蓋率、低傳輸率的基地臺,好用來協調各個小基地臺間的協同運作(只用來傳遞溝通協調的控制信號),這種“大覆蓋負責控制、協調,小覆蓋負責高速傳輸資料”的作法,一般稱為異質網路 ? ?(Heterogeneous Network, HetNet),現行4G已開始倡導這種觀念,之后也會延續。

        ? ? 最后,由于使用5GHz以上頻段,多不是全球通行頻段,各國對高頻有各種用途,因此如何協調頻段的運用也成重要挑戰,現行4G推行所謂ASA(Authorized Shared Access),例如海岸防衛隊可能只在沿岸用高頻雷達,則透過協調在內陸使用相同頻段提供服務,或者某些時段不用也可以暫時挪借相同頻段來運作,用時間與空間上的差異來靈活運用頻譜資源。

        ? ? ?當筆者跟別人談及ASA機制時,多數人的第一個反應是“頻譜資源已經荒缺到這種地步了?需要在時間與空間上進行爭搶挪用?”看來答案是肯定的,筆者也曾與人說明“客戶關系管理,CRM”,即透過電腦分析大量客戶資料,對客戶進行分群,而后針對不同群的客戶推銷不同的銷售優惠方案,如電信商針對經常出差的人提供跨國漫游優惠方案,針對情侶推行網內互打方案。

        ? ? 然說明了CRM后,也有人向筆者反應:生意做到這個地步,根本是做不下去了嘛!但產業現實、市場現實,技術要持續精進,生意模式也要持續精進。

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