目前,或許每個人都認為5G是指4G后的第五代行動通訊技術,但5G并不僅止于此。德國德勒斯登工業大學(TUDresden)通訊網路教授FrankFitzek在日前的歐洲國際半導體展中強調“5G技術更是為了物聯網裝置的控制與操縱而打造的。”
美國國家儀器(NI)大中華區市場經理湯敏也認同這一看法。她表示5G能夠讓物聯網的概念落實,而物聯網則有利促進5G未來的通訊技術發展,“物聯網已經講了很多年了,如今拜5G之賜正進一步讓工業物聯網(IIoT)應用場景落地實現,這2種技術即將展現1 1大于2的趨勢!”
盡管5G將從4G發展而來,在LTE蜂巢式技術上強調更大的資料量與頻寬,但5G更關系到物聯網。NI技術經理潘建安進一步解釋,“5G除了追求更高速率,另一方面也著眼于物聯網應用中要求更長電池續航力、更省電且低功耗傳輸的M2M與裝置對裝置(D2D)通訊,而在這方面沿用的就是802.11的架構。”
市場或各家業者紛紛預測5G殺手級應用的同時,Hellberg則有不同看法。他認為,“5G技術三大服務類別包括:增進行動寬頻規模至超寬頻、能夠連接低功率/復雜度物件等大量物件、超穩定任務臨界管理等新服務,然而5G標準化進程才剛起步,若要判斷哪個應用市場會率先引進上言之過早,但增強型5G行動寬頻服務預估將成為首批5G技術試驗及商用項目,以做為最根本的服務。”
5G技術“大躍進”
雖然5G技術可創造新的應用服務商機,但要發展5G真正將晶片、設備、終端裝置…等開發出來,可不是件簡單的事。Gartner物聯網與無線部門研究副總裁洪岑維表示,事實上,所謂“真正”稱得上是5G的技術目前皆尚未開發出來,各家廠商都還在戮力研究中。
市場或業界對于行動網路技術的三個新需求——亦為對5G技術的新要求——傳輸速率更快速行動寬頻、高效能且低延遲,以及支援機器間的通訊。而這三項需求看似目前的4G已可滿足,但實際上卻相當嚴苛。根據國際電訊聯盟(ITU)公開5G的網路標準,其傳輸速度為20Gbps,目前最快的4G網路傳輸為150Mbps,這即為上述更快速傳輸速率的需求。低延遲的需求是指資料從A點傳輸至B點時,在最慢1毫秒(ms)及99.999%的時間點內就得完成;而支援機器間通訊的需求即是M2M。
ITU為5G網路制定目標
上述三個需求也衍生了5G技術的五大技術挑戰。洪岑維進一步解釋,五大技術挑戰包括毫米波(mmWave)、大規模多重輸入多重輸出(MassiveMIMO)、M2M、智慧裝置,以及節點為中心的網路(Node-CentricNetwork)。為了提升傳輸速度,勢必使用更高頻的頻段,據了解,5G將使用6G~300GHz頻段,此超高頻段已非新技術,軍方早已使用,但即便如此,5G也將面臨新的問題——訊號穿透率——高頻訊號將很難穿透一般建筑物的墻壁,需在空曠處才能有較佳的連線品質。
現今的4G技術發展至2×2或2×4最多到4×4MIMO已具備相當的技術挑戰,5G的MassiveMIMO從字面上來看就“不簡單”。洪岑維表示,5G由于要因應物聯網應用中大量裝置間的聯系,因此設計32×32或64×64MIMO的架構。不僅如此,每一根MIMO天線都要能夠進行波束成型(Beamingforming),也就是說,一旦裝置與基地臺的連線確立后,即使裝置開始移動,這樣的連線機制與波束成型的功能都不能因此中斷。
現今蜂巢式Cellular技術架構仍是以基地臺(BS)為主,但是傳送到遠端的建筑物中訊號不僅會減弱,傳輸速度也無法保持原有的品質,因此5G節點為中心的網路架構則是在室內布建支援毫米波的小型基地臺,如此一來,遠端的基地臺就可以換手(Hand-off)給室內或房間的基地臺,提升訊號傳輸覆蓋率的品質,也能提高資料傳輸速度。不過這中間的傳輸機制該如何制訂、不同廠牌間的基地臺該如何互通或順利進行換手,將相當考驗電信營運商或網通設備商的智慧。