5G NSA核心標準于2017年年底確定，5G NR SA緊接著也要在2018提出，意味著5G商業化目標已不遠矣。 為搶攻5G市場商機，半導體業者新一代解決方案紛紛出籠，再掀新一波軍備競賽。
3GPP第一個5G版本Rel.15已經于2017年12月份正式凍結，即非獨立組網(NSA)核心標準已經凍結，這意味著5G新無線電(5G NR)第一個版本第一階段協議已經完成，相較于原計劃提前了半年。
另一方面，按照中國5G技術研發試驗第三階段測試計劃安排：2018年完成5G NSA和5G獨立(SA)架構規范制定，以及5G NSA架構的室內測試和外場測試；2018年Q2完成室內和外場環境建設 ；2018年Q3至2018年Q4完成5G SA架構的室內和外場測試；2018年Q4啟動5G終端和互操作測試。 由此可見，5G的商用時程可說馬不停蹄，而半導體商也快馬加鞭，競相推出新一代解決方案，加強市場布局力道，掀起新一輪的5G軍備競賽。
調制解調器芯片送樣/網絡仿真 高通搶5G市場動作頻頻
為搶攻5G NR商機，高通(Qualcomm)繼2017年發布Snapdragon X50 5G調制解調器芯片后，又于2018 MWC上宣布，Snapdragon X24 LTE調制解調器芯片進行送樣。 該產品為全球首個Category 20 LTE調制解調器芯片，不僅可支持高達2Gbps下載速度，也強化在LTE基礎架構之上的5G新無線電多重模式裝置與網絡發展。
Snapdragon X24于下行鏈路支持高達7個載波聚合，在多達5個聚合的LTE載波上支持4×4 MIMO，總計高達20個LTE共存空間流，讓搭載Snapdragon X24 LTE調制解調器芯片的裝置， 能夠利用所有行動電信營運商所提供的頻譜資源，無論是授權頻譜或是授權輔助接取(LAA)。
除此之外，透過支持全維度多重輸入多重輸出(FD-MIMO)大規模天線技術，Snapdragon X24能夠為未來5G新無線電網絡奠定基礎，從而進一步提升系統容量。 另外在上傳鏈路當中，該產品可以支持Category 20、256-QAM調變、3×20MHz載波聚合。
另一方面，高通也進行兩項獨立網絡仿真實驗。 第一項實驗仿真在德國法蘭克福的一個NSA 5G新無線電網絡，于帶寬為100MHz的3.5GHz頻譜上運行，底層則是搭配Gigabit等級LTE網絡跨5個LTE頻段運作。
第二項實驗仿真則是在加州舊金山的一個假定NSA 5G新無線電網絡，在帶寬為800MHz的28GHz毫米波頻譜上運行，底層Gigabit等級LTE網絡跨4個LTE授權頻段以及多個授權輔助接取(LAA)頻段運行。
上述兩項網絡仿真均利用位于法蘭克福和舊金山的現有基地臺，實現5G新無線電基地臺與現有的真實LTE基地臺共同并行能力。
滿足5G通訊需求 ADI強化射頻芯片效能
由于5G采用大規模天線數組技術，對于射頻組件的整合度、帶寬和成本具有更高的要求。 對于高頻毫米波頻段，基于SiGe SOI制程的射頻鏈路組件將取代GaAs制程而成為主流，其優勢在于能提高方案整合度并降低成本。
另一方面，對于5G低頻的射頻前端設計，整合度和成本也是主要的挑戰之一；而新分配的4.9GHz頻段，相關射頻組件的性能和成熟度則仍然有待提高。
ADI通訊基礎設施業務部中國區策略市場經理解勇(圖1)表示，高頻毫米波主要的技術特點為頻帶寬，其適用于各種寬帶訊號處理；天線尺寸小、波束窄、方向性佳，空間分辨力高，以及追蹤精度也較高。 至于缺點方面，則主要是容易受到大氣衰減和吸收的影響；高頻毫米波由于波長小，在空間傳播很容易被阻擋和吸收，也因而導致其作用距離不可能太遠。
圖1 ADI通訊基礎設施業務部中國區策略市場經理解勇表示，整合度和成本為5G低頻的射頻前端設計主要挑戰。
因此，PA、LNA、RF Switch、RF filters/Duplexers，以及天線等都是5G射頻訊號鏈路不可或缺的關鍵組件，其性能指針的好壞，將直接影響5G基地臺的無線指針如發射雜散和接收靈敏度， 進而影響到系統的性能和容量。
為此，ADI在5G高頻和低頻領域同時著力，持續加大研發投入，以推出創新性的射頻解決方案引領市場并推動5G的商用進程。 目前在高頻領域基于SiGe制程推出針對5G需求的更高整合度和更優性價比的毫米波射頻方案；針對大帶寬則推出了28nm CMOS制程的射頻采樣數據轉換器；而在低頻領域，則推出更高整合度、更低功耗的射頻全訊號鏈整合方案。
解勇指出，行動通訊發展的趨勢和市場驅動力為大容量、大連接以及智能化。 因應網絡連接需求的急速成長，5G技術的連接是跨產業、跨領域的；而基于大規模機器型通訊(mMTC)、超可靠度和低延遲通訊(URLLC)和增強型行動寬帶通訊(eMBB)這三種應用場景，5G創建了一個豐富的市場機會， 以因應全體消費者和各類經濟體。
解勇進一步說明，5G發展的早期階段將改變行動寬帶，營運業者將積極尋求增量機會，并且拓展關鍵的企業級垂直市場；而后期的主要影響力，將會展現在新智能自動化的工業驅動力上。 對于射頻組件，則須要考慮共平臺的設計來同時支持這三種場景。
解勇認為，2018年是5G標準、技術研發及產業成熟關鍵的一年，也是5G走出實驗室，更多因應準商用轉型的過程。 在2018年，5G關鍵技術標準化將日趨成熟，端對端成為熱點；Rel-15走向完善，Rel-16縱深討論；eMBB之后，高頻技術及因應更低時延和更高可靠性的技術將成為聚焦熱點；新型5G核心網SBA架構更進一步完善， 網絡切片則從切片能力朝向自動化管理擴展；以支持更廣泛的應用場景。
新一代5G NR調制解調器助力 英特爾將于2019年發布5G計算機
為加速5G布建，英特爾則是備有5G NR多模調制解調器--Intel XMM 8000系列及Intel XMM 8060。 Intel XMM 8000系列可于中低頻6GHz以下以及高頻毫米波頻段運行，將多種裝置連接至5G網絡，包括PC、手機、固定無線客戶端設備(CPE)，甚至車輛等。
至于Intel XMM 8060則提供多模支持，包括完整5G NSA與SA、多種2G、3G網絡(包括CDMA)，以及4G既有模式。 該產品預計于2019年中搭配客戶端裝置出貨，預期在2020年廣泛布建5G網絡之前，加速5G裝置的部署。
與此同時，英特爾也致力透過5G調制解調器加速5G發展腳步，宣布現正與戴爾(Dell)、惠普(HP)、聯想(Lenovo)以及微軟(Microsoft)合作，運用Intel XMM 8000系列，將5G聯網功能導入Windows PC，預估首臺內含5G聯網功能的高效能個人計算機將在2019下半年問市。
英特爾指出，個人計算機是處理驚人數據量的中央樞紐，5G世代即將到來，不僅會帶來大量的待處理數據，也將為個人計算機用戶帶來嶄新的體驗。 想象一下在任何地方享受沒有線路束縛的虛擬現實；或者是在停車場以每秒250MB的速度下載文件；甚至在乘坐自駕車到學校的途中還能持續玩多人游戲等。 隨著這波數據轉型的前進，個人計算機勢必得為迎接5G做好準備。
高通/華為紛出擊 強推5G智能手機2019年問世
5G商用時程持續加快，在各家芯片業者積極布局之下，首款5G智能手機，更有可能于2019年亮相。 根據Gartner研究指出，距離高通公布第一款5G調制解調器芯片組已有一段時間，并在2017年10月完成首次行動裝置的5G聯機測試。 雖然高通的調制解調器體積已經小到可裝進智能型手機里，但離5G產品的商品化與正式推出還有一段距離。
Gartner認為2018年預期將會針對5G調制解調器進行更多測試并重新加以設計，而商業化的5G產品則將在2019年問世，且預估2019年5G智能型手機出貨量將達到900萬支，2021年將達1.5億支。
看好5G手機市場潛力，華為、高通相繼加快5G手機部署腳步。 華為不久前發布了該品牌首款3GPP標準的5G商用芯片巴龍5G01(Balong 5G01)，以及基于該芯片的首款3GPP標準5G商用終端設備。 并預計將于2019年第四季度推出首款5G智能手機。
至于高通，則是宣稱已有多家無線網絡營運商采用旗下Snapdragon X50 5G調制解調器芯片，在6 GHz以下和毫米波(mmWave)頻段上進行現場空中傳輸(Over-the-air)5G新無線電行動試驗；包括AT&T 、英國電信(British Telecom)、中國移動(China Mobile)、韓國電信(KT Corporation)、NTT DOCOMO等，都將基于3GPP Release 15版本的5G新無線電標準展開試驗。
高通表示，該公司將在2018年至2019年初與營運商展開5G新無線電實地試驗，預計在2019年開始5G新無線電網絡的商用布建，以及推出多模智能型手機。
5G手機來勢洶洶，資策會智能系統研究所資深項目經理林奕廷(圖2)表示，在5G基礎建設尚未到位的情形下，2019年所推出的5G智能手機，較可能是采「雙模塊」的方式，也就是手機內包含4G LTE與5G模塊；同時， 由于高頻段還未確定，因此5G手機會先朝6GHz以下的頻段發展。
圖2 資策會智能系統研究所資深項目經理林奕廷指出，未來市場上推出的5G手機，可能會先采「雙模塊」的設計方式。
林奕廷提醒，雖然目前各大芯片商紛紛投入5G智能手機市場，不過，過高的單價或將成影響5G智能型手機發展的關鍵之一。
林奕廷進一步解釋，目前4G手機對大多數消費者而言，已經足以使用，而5G手機雖然具備更佳的運算能力和傳輸效率，但其高昂的價格，可能成為消費者望而卻步的關鍵因素。 消費者會愿意花多少額外的費用購買5G手機，享受那些是否真正需要的高效能功用，將會是未來手機芯片制造商的思考重點。
物聯網為5G部署重點 URLLC商用發展利多
5G商機龐大，半導體業者競相發布相關解決方案，力拼2019年推出終端商用產品。 資策會智能系統研究所前瞻行動通訊系統中心工程師李穎芳(圖3)指出，5G和4G最大不同在于，5G的應用范圍不僅僅限于手機上，更延伸到物聯網各種領域，像是工業、醫療、家庭等。 也因此，國際行動通訊組織(IMT)制定了eMBB、URLLC及mMTC三大應用方向。 其中，URLLC因符合工業物聯網(IIoT)低延遲需求，目前已有業者積極投入該領域發展。
圖3 資策會智能系統研究所前瞻行動通訊系統中心工程師李穎芳說明，5G的應用范圍已從手機擴展到物聯網各種領域。
資策會智能系統研究所前瞻行動通訊系統中心資深工程師蔡宗諭表示，目前針對eMBB的建設多以6GHz以下為主，但eMBB要在5G高頻頻段訂出后，才會發揮更大的效用，因此其商用服務大概會在2020年或2021年之后才開始萌芽。
mMTC的應用特征為連接大量組件設備，發送數據量較低，并且須要具備較低的制造成本以及很長的電池壽命。 此一特征跟NB-IoT、Sigfox或LoRa相似，所面臨的競爭對手較多，因此營運商須先觀望，待找到合適的商用模式，再投入發展。
至于URLLC，其標準包括用戶平面的延遲部分需低至0.5ms以下，錯誤率(Block Error Rate, BLER)在1ms的延遲與封包大小為32bytes的情況下要達到10-5以下(TR 38.913)，才能符合如IIoT 、V2X等高可靠度(錯誤率低于10-5)且低時間延遲(低于1毫秒)的應用。
李穎芳說，工業4.0是市場熱門議題，而URLLC的規格正好符合IIoT的布建需求，且其頻段應該是落在3.4GHz~3.8GHz之間，不像eMBB還須等高頻段頻譜制定完成；因此，現已有多家業者開始進行URLLC的相關測試， 例如華為、高通等。
總結來說，隨著5G NSA核心標準底定之后，市場掀起新一輪的軍備競賽，半導體業者紛推出相關解決方案，改善網絡容量、極大化頻譜效率，期能帶來更驚艷用戶體驗，如沉浸式360度影片、聯網云端運算等， 力求2019年就能邁入5G商用階段。
01月07日 18:14
