世界行動通訊大會(MWC)熱鬧開展，各家廠商均已迫不及待端出5G大菜，以吸引客戶和市場的眼光。雖然根據國際電信聯盟(ITU)的規畫(圖1)，5G的商業運轉時程將落在2020年，但產業發展的速度恐怕不會照表操課。從各大廠商在MWC期間所端出5G展示內容來看，2017年行動通訊產業就將搬演5G前哨戰開打的戲碼。
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| 圖1 IMT-2000(3G)、IMT-Advanced(4G)、IMT-2020(5G)的發展與部署。 資料來源：ITU |
英特爾火力全開 CPE/基礎設備全線涵蓋
事實上，英特爾(Intel)早在MWC 2017年展前，就已經發布將在MWC展上正式發布的重要資訊，包含全新的5G數據機晶片、為邊緣網路智慧應用所設計的新款Atom、Xeon處理器與全新的5G基礎建設開發平台，並透露將和合作夥伴在汽車、物聯網等應用上有多樣的展出內容。
在5G數據機晶片方面，英特爾宣布推出新款XMM 7560晶片。該晶片的推出時程雖然略晚於高通，但產品規格卻絲毫不含糊。XMM 7560採用英特爾自家的14奈米製程生產，可以支援700MHz∼6GHz，共35個通訊頻段，並可支援五載波聚合(CA)、四模GNSS及CDMA、4×4 MIMO、256/64QAM調變等先進功能，最大下行頻寬可達1Gbit/s(圖2)。
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| 圖2 不讓高通專美於前，英特爾也發布了自家的5G數據機晶片。 資料來源：英特爾 |
除了針對用戶端裝置(CPE)所設計的新品之外，英特爾也發表了第三代5G基礎設備開發平台(圖3)。該平台採用Stratix 10現場可編程閘陣列(FPGA)。與前一代平台相比，第三代開發平台的資料處理能力增加1倍，且最大資料吞吐量可達10Gbit/s。
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| 圖3 英特爾第三代5G基礎設備開發平台 資料來源：英特爾 |
至於在通訊頻段方面，該平台除了支援6GHz以下的各頻段之外，還可以支援26GHz及39GHz毫米波(mmWave)通訊開發，這項特性料將為高頻5G設備的開發提供相當大的助益。
事實上，目前業界已開始測試的5G或Pre-5G，所使用的頻段都在6GHz以下。至於5GPPP所規畫的26GHz、39GHz及70GHz以上頻段，由於頻率太高，技術相對不成熟，因此支援相關頻段的5G通訊設備，至今仍處於實驗室研發階段。
除了用戶端與網路基礎建設之外，英特爾也推出針對邊緣網路(Edge Network)應用需求所設計的新款Atom SoC及Xeon處理器。英特爾表示，5G不只帶來更高的通訊頻寬與多元化的應用情境，同時也會帶來如洪水般的資料流量。據估計，到了2020年時，全球將有2,120億顆感測器、500億台聯網裝置，其所產生的資料量，將是一般網路使用者的數百萬倍(圖4)。
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| 圖4 5G將帶來大量M2M型態的通訊，並創造出洪水般的資料流量。 資料來源：英特爾 |
有鑑於此，邊緣網路本身將必須具備一定的資料處理跟儲存能力，不能直接把所有資料都一股腦地往雲端送，而這正是英特爾最具主場優勢的應用領域。為了滿足邊緣網路智慧化的需求，英特爾推出新款Atom C3000處理器及Xeon D-1500處理器，可以涵蓋從低功耗到高效能等各式各樣的運算需求，而且在軟體相容的優勢下，這種解決方案將有極高的延展性。
追求極致寬頻 高通強打異質聚合
為了達成5G對通訊頻寬的超高要求，異質網路聚合將是必要手段。為此，3GPP早在幾年前就大力倡導LTE-U與Licensed-Assisted Access(LAA)兩項技術，並陸續將其列入3GPP標準。但高通(Qualcomm)為進一步促成異質網路融合，已自行發展名為MulteFire的衍生型LTE技術。在MWC 2017展會期間，LTE-U、LAA及MulteFire將是高通的主打展示項目之一。
LTE-U已被納入3GPP Release 12標準，是一種為行動網路營運商，特別是美國的電信業者所設計的技術。該技術雖然使用免授權頻段來傳輸資料，但業者在進行網路布建時，必須搭配在授權頻段上的錨點(Anchor)才能使用。LAA則是LTE-U的全球通用版本，不像LTE-U大致上只適用於美國等少數市場。
LAA將被列入3GPP Release 13，該標準預計將在2017年稍後正式通過。
相較於LTE-U及LAA，MulteFire最大的特色在於完全不需要搭配授權頻段使用，等於是運作在免授權頻段的LTE網路服務。因此，除了傳統行動通訊業者之外，網路服務供應商、有線電視業者甚至是各種場域業者(例如零售店、體育館、餐廳等)，都可以使用MulteFire來提供LTE服務。因此，這項技術將大幅擴展LTE的生態系統(圖5)。
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| 圖5 藉由MulteFire，LTE的生態系統將可大幅擴張。 資料來源：高通 |
不過，不管是LTE-U、LAA還是MulteFire，都曾引發許多爭議跟反彈，特別是Wi-Fi陣營。在MWC 2016時，Wi-Fi陣營還曾大動作對相關技術提出許多質疑，認為這類服務會干擾Wi-Fi的正常運作。但行動通訊產業由授權頻段跨入免授權頻段，終究是大勢所趨。在MWC 2017上，支援LTE-U、LAA及MulteFire的產品將大舉出籠，電信業者也已經開始準備導入相關技術。
事實上，自從購併銳創訊(Atheros)之後，高通本身也是Wi-Fi技術的主要提供者之一。因此，對於LTE-U、LAA或MulteFire所引發的Wi-Fi共存爭議，該公司投入相當多資源進行研發，以避免干擾到Wi-Fi等在免授權頻段上運作的其他通訊服務。目前高通正在與Wi-Fi聯盟共同制定共存測試標準，該公司相信，能通過相關驗證的LTE-U產品，將不會對Wi-Fi服務造成影響。此外，美國聯邦通訊傳播委員會(FCC)也已經給予高通特別臨時授權(Special Temporary Authority)，讓LTE-U產品可以進入實地部署跟測試階段。
高通認為，從產業鏈的狀況來看，運作在免授權頻段的LTE服務，很快就會進入全球普及階段。而且，從5G發展的角度來看，5G服務要如何和其他無線通訊服務共存，終究是迴避不了的問題。LTE-U的進展，將會有一定的示範作用。
除了技術標準跟法令規範的進展，在手機晶片端跟基礎建設方面，高通所推出的Gigabit LTE 數據機晶片Snapdragon X16，已經可以支援LTE-U及LAA。針對Small Cell設備，高通則推出FSM晶片組。在MWC 2017年期間，包含三星電子(Samsung)、SpiderCloud Wireless及Baicells等多家Small Cell設備製造商，皆展示可支援LTE-U的Small Cell。高通同時也預告，採用FSM99xx系列晶片組的Small Cell，待3GPP Release 13正式發布後，將可透過軟體升級的方式支援LAA。
在電信業者方面，Vodafone、德國電信(Deutsche Telekom)及Verizon已經先後宣布將開始測試LTE-U、LAA等服務，中國移動也宣布已經完成LTE-U實地測試，並將在今年稍後開始大量部署。
除了LTE-U、LAA相關的進展外，誠如前文所述，高通本身也是一家重量級的Wi-Fi解決方案供應商。在本屆MWC期間，該公司也展示了多項全新的Wi-Fi解決方案，包含支援多重使用者MIMO(Multi-user MIMO)的802.11ac、訊號涵蓋範圍更遠的802.11ad及還在研發階段，在網路容量上大幅強化，可以在單一區域內支援高密度使用者的802.11ax。
力挺國家政策 三星全力布局5G基礎設備
南韓向來在推動行動和寬頻網路技術演進上不遺餘力，並且動用大量國家資源來扶植自家電信業者和設備商。在取得2018年冬季奧運主辦權不久後，南韓政府便宣布，要在2018年平昌冬季奧運期間提供5G商業服務，並為此下令南韓電信產業鏈全面總動員，一定要讓南韓成為全球5G商業運轉進度最快的國家之一。
為了呼應國家政策，三星電子雖未能躋身全球主要行動網路基地台供應商之列，但在基地台設備領域仍投注大量資源進行布局。在本屆MWC期間，三星電子正式發表其第一款專為5G基地台設計的射頻晶片。三星電子執行副總裁Kyungwhoon Cheun表示，這款5G射頻晶片是該公司多年研發的心血結晶，同時也是將5G推向商業運轉的重要里程碑。
這款5G射頻晶片的主要特色在於低成本、小尺寸，適合應用在Small Cell等設備上，以便讓電信業者能以更具彈性的方式進行網路布建。更值得一提的是，相較於目前市場所談論的5G都使用6GHz以下的通訊頻段，三星選擇優先布局28GHz毫米波通訊。這款在MWC期間公開展示的射頻晶片也不例外，是一款可支援28GHz毫米波頻段的晶片。
除了射頻晶片外，三星先前也曾宣布推出具備高增益及高效率特性的訊號功率放大器，藉此讓連網訊號在吵雜環境中仍可維持清晰通訊效果。因此，在射頻晶片開發完成後，三星已大致上完成5G訊號鏈中技術挑戰最高的項目，接下來的5G基地台產品開發，應該能按照其既定時程進行，甚至有機會提前達成目標。
三星電子表示，在這款晶片開發完成後，接下來該公司將會加速其5G產品發展計畫的執行腳步，第一款採用該晶片的5G基地台設備，將在2018年初正式發表。一般預料，為了趕上在2018年2月開幕的平昌冬奧，三星的5G設備發表時程，應該不會晚於2月。
據熟悉南韓電信產業生態的業界人士表示，在政府奧援下，相較於其他國家，南韓的電信產業發展向來獨樹一格，不僅有能力推行自有規格，也更敢於挑戰高難度、高風險的發展道路。這次三星成功挑戰28GHz毫米波技術障礙，其工程研發團隊的成就固然值得肯定，但南韓政府力挺企業挑戰困難的研發題目，也是功不可沒的幕後英雄。
傳統設備大廠強調物聯網願景落地
傳統電信設備大廠愛立信(Ericsson)、諾基亞(Nokia)在MWC期間，除了展示一系列5G基地台設備，都花了更大的心力在勾勒5G應用情境及商業模式上。從居家、醫療、汽車、到AR/VR等熱門應用，都是未來5G世代的商機所在。
而為了協助客戶從這些應用中賺取新的營收，愛立信與諾基亞的產品型態也有了明顯的改變：越來越小巧且型態更為多元，以便布建在各種不同場域中，提供寬頻或窄頻服務，進而協助電信業者創造出新的生意。
除了技術進步使得電信設備變得更小巧、更低成本外，電信設備業者的產品型態改變，也跟整個電信產業的趨勢有關。行動通訊標準改朝換代的速度越來越快，已經是不爭的事實。從2G到3G，整個產業花了超過20年才完成轉移，但從3G升級到4G，時間已經縮短到10年，如今，4G服務的全球普及也不過是近4∼5年的事，相關網路的建置投資都還沒回收，要再說服電信花大錢升級到5G，無疑是非常困難的事情。
另一方面，OTT(Over-the-top)服務供應商的興起，搶走了原本有機會進入電信業者口袋的營收，也讓眾多電信業者面臨莫大壓力，並且對網路投資更為謹慎。畢竟，電信業者砸下重金進行網路升級，若還是只能賺月租費，額外的加值服務則被OTT業者搶走，這樣的投資計畫將很難說服股東。但若5G能夠為電信業者創造新的商業模式跟賺取營收的機會，對電信業者而言，5G就是個值得賭上一把的投資。
因此，綜觀傳統設備大廠在MWC上的5G展出，除了行禮如儀的新品發布外，更強調新的應用情境與加值服務，也就順理成章。畢竟，電信設備業者跟電信業者，常常是坐在同一條船上。若設備業者提出的產品解決方案沒辦法讓電信商賺錢，雙方都不會是贏家。
電信業者競搶頭香 5G商轉大戲2017年開演
事實上，早在2016年初便開始進行5G網路測試的美國電信商Verizon Wireless，已宣布將提早在2017年商轉部分5G服務。根據Verizon目前的測試數據，5G的連線速度將是4G的30∼50倍，相較於4G，下載一部電影的時間大約要6分鐘，5G僅需15秒即可下載完成。同為美國電信商的AT&T，則於近期發布該公司今年將於美國奧斯汀與印第安納波里，推出400Mbit/s或更高峰值速度的5G服務—Indigo，其將採用以SDN技術為基礎的ECOMP平台。
不僅如此，澳大利亞電信(Telstra)近日也攜手高通、愛立信與NETGEAR推出Gigabit LTE網路及終端裝備。Telstra指出，此一Gigabit LTE服務目前已在一些主要城市的中心商業區(CBD)推出，之後將會有更多區域陸續跟進。
此一Gigabit LTE NETGEAR設備–Nighthawk M1，將於今年2月底在澳大利亞首次推出，其將Telstra現有的網路下載速度擴展到1Gbit/s，並同時將上傳的峰值速度提升到150 Mbit/s。
台灣資通產業標準協會(TAICS)秘書長暨工研院資通所副所長周勝鄰(圖6)表示，由於5G的標準目前還沒有出來，沒有標準的服務，都還不算是真正的5G，真正的5G商用布建大約要在2020年才會出現。目前全球一些較大的電信營運商，所提供的5G服務，都僅算是實驗階段，離大幅商用化還有一段距離。
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| 圖6 台灣資通產業標準協會(TAICS)秘書長暨工研院資通所副所長周勝鄰表示，交通部現正積極與業者討論5G頻譜相關事項，以進一步形成政策。 |
不僅如此，5G的需求究竟會不會出現，現在仍是未知數。回想3G網路在布建時，便是沒有太大的需求，因此布建後，較沒有相對應的應用來支撐其服務。到了2008年，產業開始發現3G網路不足，這時才開始趕緊開始布建4G。因此，4G網路是有明確需求的，也就是智慧型手機，因而使其在布建與商用化上非常快。
然而，在5G的部分，未來會導引使用者使用更大頻寬的需求，可能是個人增加，如AR/VR、車聯網、物聯網，也可能是商用的無人機、工業用遠端遙控等，但相較於4G技術，實際上究竟需要增加多少頻寬、是否有主要的應用能帶動5G整體發展，現在來看還是不明確的。
Nokia台灣香港澳門區總經理暨大中國區副總裁謝任邦(圖7)表示，以往的電信通訊，僅是為了區域與區域之間的聯繫來建立商業模式，因此往往是井水不犯河水。如今的時代，已注入了OTT與IoT的新動能，因而無論是租賃公司、汽車公司等皆可能直接或間接參與這個市場。
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| 圖7 Nokia台灣香港澳門區總經理暨大中國區副總裁謝任邦表示，感現今的電信通訊，已注入了OTT與IoT的新動能。 |
Nokia解決方案營銷部台港澳業務銷售總監鄭志中則表示，電信營運商較為傳統的心態可能要稍做轉換，要用較為開放的態度去看不同的商業機會在哪裡，才有辦法進一步把物聯網往前推。
周勝鄰進一步分析，5G各方面的發展皆需要時間，到了2020年，若5G的產品陸續推出，各國的頻譜執照也隨之開放，電信營運商屆時便會開始大量布建5G。
針對台灣目前的5G頻譜規畫，交通部現也積極向業者召開公聽會，討論相關頻譜事項，已進一步形成政策。不過，相較於美國政府近年釋出部分頻譜，讓電信業者能在適當頻譜上開發5G網路，台灣在頻譜釋出的部分，直至今日，仍是杳無音訊，不禁讓人擔心，其是否會拖累台灣整體的5G發展。
對此，周勝鄰分析，全球的電信頻譜，是以聯合國ITU為主要制定，制定後各國基本上都會跟進。而產業在技術發展時，便會直接以這些頻段(如6GHz以下)來去做設計，因此無論是參與國際標準或是進行5G設計，都是不會有問題的。
周勝鄰進一步分析，在商業應用面，台灣的電信營運商基本上採用的方式，皆是向通訊服務供應商(CSP)買設備，因此較不會有測試的需求。若業者有測試的需求，在台灣可運用申請試驗頻譜的方式來達成需要，像是工研院在進行開發時，即是採用這樣的方式來運作。
也就是說，即便台灣在頻譜釋出的時程上，不太可能比歐美國家還快，但一旦當這些全球組織釋出了相關政策，為求全球統一，台灣比照辦理的機率相當大，而雖台灣政策的形成需要時間來搜集相關意見，不過產業若有測試需要，採用申請試驗頻譜的方式也能達到同樣成效。
周勝鄰也透露，由於行政院將5G視為相當重要的發展方向，工研院、資策會從2014年便開始執行5G計畫，相較於台灣在4G時代，因受到Wi-MAX影響，到了較後面才開始著手進行，這次已經是相當快了，想必不會慢其他國家太多。
此5G計畫，包括了整體系統、垂直系統、功率元件、天線、接收晶片、小型基地台、核心網路等多向技術開發。該計畫也與諸多國內網通廠合作，預計會在2020年前有成果出現。
在ITU發布的IMT-2020目標中，其中一項特性是，Area traffic capacity要提升到10Mbit/s(圖8)，為達成此項目標，小型基地台(Small Cell)將是不可或缺的要素。因依目前的頻譜使用狀況來看，5G的頻譜分配勢必得往高頻走，而頻率越高，訊號傳輸距離越短，因此十分適合使用小型基地台。
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| 圖8 從IMT-Advanced(4G)到IMT-2020(5G)所應提升的關鍵能力指標 資料來源：ITU |
合勤行動寬頻事業中心資深經理廖清波表示，根據不同頻率的物理特性，會有不同技術難題須克服。像是28GHz mmWave的訊號傳遞，已經非常像是光線，只要一被障礙物遮蔽，就沒有訊號，而且也不能靠反射來傳遞訊號。因此，高頻5G網路的布建型態，將與現有的行動網路非常不同。
另一方面，也因5G網路的容量比4G更高，須布建更多基地台，但大型基地台的租金昂貴，維運成本也高，小型基地台設備若運用得宜，將可協助電信業者降低網路布建跟維運的資金需求。不過，相較於以大型基地台為主的4G，5G網路架構將是大小共存的狀態，如何讓兩者共存於5G網路架構中，是目前業界正在努力克服的技術難題。
廖清波進一步表示，小型基地台的技術並不比大型基地台簡單。在5G世代，小型基地台將在無線網路架構中扮演更重要的角色，除了提供更好的訊號涵蓋，同時也肩負著提高5G網路容量的使命。
周勝鄰也指出，台灣目前發展5G的弱勢在於，小型基地台底層的晶片技術掌握在許多大廠手中，因此在基頻與底下射頻訊號處理的部分，相當缺乏，以致於無法從頭、非常快速地打造擁有新功能的5G系統，使得在技術發展上，往往落後其他大廠。這是相當大的限制，並讓台灣的通訊產品雖做得不錯，但整體產業鏈卻不夠完整。
有鑑於此，國內在發展5G時，考量到台灣的手機晶片與手機應用已經做得相當好了，因而把較為缺乏的小型基地台視為是很重要的一部分，並希望從底層開始，如基頻、射頻、軟體協定等，協助國內網通廠掌握完整的5G系統技術。如此一來，一旦當小基站蓬勃發展，國內產業鏈的價值就能相對提高很多。
相較多國以電信營運商為主導的5G發展模式，台灣5G的發展形態似乎更顯複雜。不過能確定的是，政府政策的統籌規畫，與產業技術的推展，並非相互違背，甚至勢不兩立，若能多站在彼此的立場去思考，經過深思熟慮的政策與超先進的技術，將可以同時存在於一個深具智慧的國家。
