2017年正成為5G發(fā)展的關鍵一年。 盡管嶄新的無線世代即將到來，5G相關話題的熱門程度仍將持續(xù)居高不下，但此項技術未臻成熟，而且有著相當大的發(fā)展空間。..

2017年轉(zhuǎn)眼已過了幾個月，而5G依舊為眾所矚目的焦點。 在今年1月初的國際消費電子展（CES）中，高通（Qualcomm）在專題演講時介紹了重大的5G技術進展，并宣示該公司致力于5G技術上尋求突破的決心。 此外，近期AT&T與Verizon也各自發(fā)表聲明，表達在2017年至2018年初于美國進行5G現(xiàn)場測試的意圖。

而在今年3月初，在克羅埃西亞杜布羅夫尼克（Dubrovnik）舉辦的第三代合作伙伴計劃（3GPP）無線接取網(wǎng)絡（RAN）全體會議中，全球行動通訊巨擘共同研討了5G新空中接口規(guī)格第一階段（Phase 1）標準的基礎工作項目，預計這將在日后納入采用6GHz次頻段（Sub-6GHz）和毫米波（mmWave）頻段的全球5G標準3GPP Release 15中。

種種跡象顯示，2017年正成為5G發(fā)展的關鍵一年。 盡管嶄新的無線世代即將到來，5G相關話題的熱門程度仍將持續(xù)居高不下，但此項技術未臻成熟，而且有著相當大的發(fā)展空間。 本文將從此次在Dubrovnik會議上的部份要點，包括首項工作項目的提案內(nèi)容，進一步探討2017年有關5G技術發(fā)展的新興趨勢與走向。

5G行動通訊標準逐漸成形

在針對5G標準從頭開始定義嶄新的網(wǎng)絡之際，兩種截然不同的架構（以時間區(qū)隔）正逐漸浮上臺面。 簡單來說，3GPP必須定義用于與現(xiàn)有「演進封包核心」（Evolved Packet Core；EPC）架構（例如4G）搭配的基本組件，以加速新技術的采用。 而此一混合式系統(tǒng)又稱為「非獨立式」（Non-Stand Alone；NSA）架構。 它將采用現(xiàn)有的基礎架構，提供新的5G功能與優(yōu)勢，并同時加快商業(yè)化與布署。

另一種架構則為「獨立式」（Stand Alone；SA） 架構，主張較長的時程，以重復運用混合式系統(tǒng)提出的組件來定義新的5G核心網(wǎng)絡（5GCN）。 這兩種途徑都必須歷經(jīng)從無到有的漫長建置，協(xié)議中的較低層級（尤其是Layer 1與Layer 2） 將成為5G新無線電（5G NR）技術的基礎區(qū)塊；而3GPP在這方面的定義上已有長足進展。

另外，值得注意的是，5G NR RAN1工作小組提出了以正交頻分多任務（OFDM）為基礎的彈性參數(shù)物理層（PHY，Layer 1）早期架構，最多可包含8個次載波（如圖1）。 該物理層將針對低于6GHz與介于24至40GHz之間的頻帶運作。 鑒于目前的頻譜提案為數(shù)眾多，RAN4必須詳加審核候選頻譜組合，以確保效能可讓各方滿意，繼而達成目標。 而現(xiàn)階段，增強型行動寬帶（EMBB）可望做為優(yōu)先使用案例。 如果要達到端對端低延遲，僅憑借物理層之力是不夠的；畢竟系統(tǒng)中的其他元素也必須妥善定義與評估。 而所提議的架構將可同時因應更快速的數(shù)據(jù)與響應速度。

5G Layer 1包含8個次載波

3GPP帶領5G技術大步向前

在此一5G工作項目成形后，后續(xù)將可新增其他技術與使用案例，并將這些主題納入研究項目。 3GPP將調(diào)查這些研究項目，從中研擬出正式的工作項目，進而將其列入標準中。 在日后的會議中，可能會有一項或多項研究項目晉升工作項目。 若能成功通過工作項目階段，3GPP就能將新的技術/使用案例納入3GPP Release 15或后續(xù)版本中。 而其中幾個有待進一步研究的主題，包括非正交波形（NOMA）、非地面網(wǎng)絡、車對車（V2V）與車聯(lián)網(wǎng)（V2X），以及整合式回程存取（IAB）等相關研究項目。

意外的是，LTE世代尚未告終。 在Dubrovnik的會議中也導入了多個工作項目，以期進一步發(fā)展LTE標準；有鑒于此，LTE技術不僅會延續(xù)下去，還會持續(xù)進化。 除了發(fā)展窄頻物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）與機器型態(tài)通訊LTE （LTE-MTC），以利M2M通訊與IoT之外，與會者也提交了其他多個有意納入Release 15的主題，包括擴展V2V與V2X的涵蓋范圍、具備1024 QAM調(diào)變的固定無線存取，以及強化的穩(wěn)定度。 這也表示，3GPP并不打算單靠5G NR來滿足各方目的與目標，而會轉(zhuǎn)而結合LTE與5G NR，以因應市場所需。

最后，3GPP也同意加速5G的交付進程，提前達6個月實現(xiàn)。 完整的「非獨立」（NSA）架構預計將于2018年3月完成，而使用5G核心網(wǎng)絡的SA版本將于6個月后推出。 若將時間表倒推，表示5G NR的Layer 1與Layer 2勢必要在2017年12月大致底定。 此一時程極富雄心壯志，而在所有成員的努力、支持與投資下，現(xiàn)階段的3GPP已取得長足進展。 盡管眼前仍有許多困難尚待克服，但本次于Dubrovnik舉辦的會議，已為5G的未來展望立下明確、重大的里程碑。

5G原型翩然成形

雖然5G Phase 1 （即3GPP Release 15）預計于2018年完成，我們?nèi)詰敿恿私馐澜绺鞯氐难芯咳藛T將于2017年完成哪些艱巨任務，及其如何定義與標準化端對端網(wǎng)絡的各個組成組件。

3GPP與IMT 2020定義三種5G應用案例

來自學術界與產(chǎn)業(yè)界（例如電信業(yè)與行動設備制造商）的無線技術研究人員，近來已于各種場合展示5G概念；隨著技術趨于成熟，這些公開展示勢必會開始進入「商品化」階段。 由于此項標準要等到2018年才會底定，許多公司必須于2017年著手商品化技術，以便于2018年進行大量布署。 因此，無論是年初的MWC、5月的IEEE國際通訊研討會（ICC），還是12月的IEEE全球通訊會議（GLOBECOM），與會者都有機會一睹先期商用化系統(tǒng)的風采。

mmWave突破創(chuàng)新

拜FCC、Verizon與AT&T于2016年發(fā)表的重大宣言之賜，mmWave已迅速成為眾所矚目的焦點；隨著預先發(fā)布的mmWave技術將于2017年進行首次現(xiàn)場測試，此一熱潮可望繼續(xù)延燒。 在Verizon推出專屬的「5G」規(guī)格基礎架構后，客戶端設備（CPE）與智能裝置公司勢必得全力生產(chǎn)相關產(chǎn)品，才能跟上電信業(yè)者的緊湊時程。 雖然美國當?shù)氐牟际鹂赡軙赜诠潭ㄊ綗o線寬帶技術接?。ㄒ簿褪翘峁┘矣脤拵Ы尤。?，此舉依舊可視為mmWave技術室外應用的首個商用布署實例。

有鑒于韓國打算在2018年的平昌冬季奧運會展現(xiàn)自身的5G技術實力，預計在實際行動環(huán)境中運用mmWave的測試案例勢將不斷增加。 空中傳輸（OTA）測試就是其中一個例子，它會連接至核心網(wǎng)絡，以供研究人員評估涵蓋范圍（目前mmWave技術的主要未知領域）。 由于波束具備高度指向性，因此，測試需要確定一個可涵蓋距離與幾何區(qū)域的單一鏈路。 此外，盡管靈敏度、增益、輸出功率、錯誤向量幅度（EVM）、位錯誤率（BER）與字組錯誤率（BLER）皆為5G網(wǎng)絡的重要指針，但實際網(wǎng)絡中的OTA測試將可解答攸關mmWave可行性與能見度的眾多疑問。 正因mmWave天線波束具有方向性，仿真與接線式測試的效果將不若4G （低于6GHz）技術中的表現(xiàn)。

2017年正成為5G發(fā)展進程中關鍵的一年。 商業(yè)公司將會把挹注在研究領域的投資移轉(zhuǎn)至采用最先進技術開發(fā)的產(chǎn)品上；不過，由于mmWave為新興技術且尚未廣泛商用化，結果也將難以預料。 盡管5G仍包含眾多未知領域，但預計在今年12月以前，這些嶄新技術將可趨于成形。 屆時，我們便能看出商用布署能否于2018年實現(xiàn)，抑或延后至2019年之后。