5G技术究竟能为现在的生活环境带来多大的改变?以至于业者即便在标准未定的状态下,毅然投入?Hellberg 指出,5G能开创新服务、连接新产业与装置、创造新使用者体验,这些皆是以LTE-A以及4G+带动的转变为基础,而未来LTE-A也将继续演进。不仅如此,5G不只是提高峰值速率,更将满足未来10年不断扩大的连网需求,同时无缝运用4G与无线区域网路(Wi-Fi)领域的投入成果。
未来,5G将促进行动宽频的演进,但更重要的是,其将更具备规模弹性以支援更极端的使用情况,从连接大量的物件到新服务如超稳定的任务临界管控。Hellberg强调,5G将提供无边际的连网体验,装置不再只是终点,而是提供全新的连接和互动方式,并带来一致的体验,例如无所不在的高速数据传输和基地台边际的限制。而统一的5G平台将建于OFDM基础上,支援所有频谱类型与频段,可弹性容纳新服务与各种营运模式。
罗德史瓦兹(R&S)应用工程支援部经理林志龙表示,4K、8K电视将是5G市场发展底层推手,以及对影像或视讯即时回传需求大的应用,如救灾工作,将更有5G发挥的空间。反而智慧型手机应用不再是主要推动力,这是由于相较之下,智慧型手机应用还是相当有限,一般的使用者可能不需要那么高的频宽。张路则认为,使用者或新应用对于频宽的需求,物联网及涵盖其中的智慧家庭(Smart Home)、车对车(V2V)、智慧城市基础设施、远近程医疗或是工业应用,都是让5G快速萌芽的“养分”。
从5G技术演进来看,5G有部份技术的更新与采用是为了因应物联网而设计。李思柏分析,在可预见的未来物联网时代中,机器与人的沟通将扩展至大量的机器对机器(M2M)的连结,另外,未来的影像资料传输量,将占总体网路资料传输量的70%,这些都将促使行动网路传输速率的再提升,而5G的高传输速率与更高的网路稳定性恰好能符合上述应用所需。
目前,或许每个人都认为5G是指4G后的第五代行动通讯技术,但5G并不仅止于此。德国德勒斯登工业大学(TU Dresden)通讯网路教授Frank Fitzek在日前的欧洲国际半导体展中强调“5G技术更是为了物联网装置的控制与操纵而打造的。”
美国国家仪器(NI)大中华区市场经理汤敏也认同这一看法。她表示5G能够让物联网的概念落实,而物联网则有利促进5G未来的通讯技术发展,“物联网已经讲了很多年了,如今拜5G之赐正进一步让工业物联网(IIoT)应用场景落地实现,这2种技术即将展现1+1大于2的趋势!”
尽管5G将从4G发展而来,在LTE蜂巢式技术上强调更大的资料量与频宽,但5G更关系到物联网。NI技术经理潘建安进一步解释,“5G除了追求更高速率,另一方面也着眼于物联网应用中要求更长电池续航力、更省电且低功耗传输的M2M与装置对装置(D2D)通讯,而在这方面沿用的就是802.11的架构。”
市场或各家业者纷纷预测5G杀手级应用的同时,Hellberg 则有不同看法。他认为,“5G技术三大服务类别包括:增进行动宽频规模至超宽频、能够连接低功率/复杂度物件等大量物件、超稳定任务临界管理等新服务,然而5G标准化进程才刚起步,若要判断哪个应用市场会率先引进上言之过早,但增强型5G行动宽频服务预估将成为首批5G技术试验及商用项目,以做为最根本的服务。”
5G技术“大跃进”
虽然5G技术可创造新的应用服务商机,但要发展5G真正将晶片、设备、终端装置…等开发出来,可不是件简单的事。Gartner物联网与无线部门研究副总裁洪岑维表示,事实上,所谓“真正”称得上是5G的技术目前皆尚未开发出来,各家厂商都还在戮力研究中。
市场或业界对于行动网路技术的三个新需求——亦为对5G技术的新要求——传输速率更快速行动宽频、高效能且低延迟,以及支援机器间的通讯。而这三项需求看似目前的4G已可满足,但实际上却相当严苛。根据国际电讯联盟(ITU)公开5G的网路标准,其传输速度为20Gbps,目前最快的4G网路传输为150Mbps,这即为上述更快速传输速率的需求。低延迟的需求是指资料从A点传输至B点时,在最慢1毫秒(ms)及99.999%的时间点内就得完成;而支援机器间通讯的需求即是M2M。
上述三个需求也衍生了5G技术的五大技术挑战。洪岑维进一步解释,五大技术挑战包括毫米波(mmWave)、大规模多重输入多重输出(Massive MIMO)、M2M、智慧装置,以及节点为中心的网路(Node-Centric Network)。为了提升传输速度,势必使用更高频的频段,据了解,5G将使用6G~300GHz频段,此超高频段已非新技术,军方早已使用,但即便如此,5G也将面临新的问题——讯号穿透率——高频讯号将很难穿透一般建筑物的墙壁,需在空旷处才能有较佳的连线品质。
现今的4G技术发展至2×2或2×4最多到4×4 MIMO已具备相当的技术挑战,5G的Massive MIMO从字面上来看就“不简单”。洪岑维表示,5G由于要因应物联网应用中大量装置间的联系,因此设计32×32或64×64 MIMO的架构。不仅如此,每一根MIMO天线都要能够进行波束成型(Beamingforming),也就是说,一旦装置与基地台的连线确立后,即使装置开始移动,这样的连线机制与波束成型的功能都不能因此中断。