5G技術成熟化 有三大考驗 - 工程師

【情報】5G技術成熟化 有三大考驗

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5G行動通訊網路即將到來，它的功能與可用性將會超過現在的4G技術，
以其超高速、巨量、靈活彈性等等潛力改變現行動訊技術的能耐。

從過去歷史來看，第一代無線通訊技術(1G)主要是以類比語音為主，
但因為通話品質不佳才又推出第二代數位化技術(2G)。
2G不僅優化了通話品質，也加入通話保密的機制，
還可以傳遞簡單的文字訊息。而2G的問題是頻譜使用效率不好，
而且各家廠商在技術上、產品上都互不相通。
所以，國際標準組織ITU-R開始進行全球無線通訊技術標準的制定工作，
繼而推出全球互通，而且傳輸速度與頻譜使用效率都更好的第三代無線通訊技術(3G)。

直到2008年左右，使用行動網路的應用服務愈來愈多，智慧型手機也愈來愈普及，
在面對爆漲的通訊量與影音資料傳輸量，
讓許多電信服務廠商不得不繼續往第四代無線通訊技術(4G)發展，
目的除了繼續加大、加快行動通訊網路能夠處理的資料量跟通訊量，
也進一步優化整體網路基礎建設的運作效率，以便滿足日新月異的消費市場需求。

催化5G市場發展的推動力又是什麼呢？！首先還是需要看市場需求端的拉力，
也就是應用服務的發展狀況，再來瞭解現行無線通訊技術的缺點或不足之處，
以及電信服務廠商準備翻新或建置相關基礎建設的意願與動力。

應用服務需要從行動Apps的狀況來觀察，
而目前最熱門的發展趨勢就是物聯網(Internet Of Things，簡稱IoT)，
會有愈來愈多裝置可以彼此互連，甚至直接連上網際網路傳遞交換訊息。
國際研調機構Gartner預估到了2020年，全球穿戴式裝置的用戶數會超過10億人，
其中又以藍芽耳機與戴在手腕上的連網裝置為主，例如醫療健康監控用途的智能手環。

未來Apps應用的發展勢必會愈來愈多元豐富，
例如智慧醫療、智慧製造、智慧家庭、智慧交通、
智慧能源、智慧建築、虛擬/擴增實境、…等等，
尤其在半導體技術突飛猛進的帶動下，
承載這些服務的小而美的智能連網裝置也會愈來愈多，
資料處理與儲存能力也會不斷被強化，可以想見會有更多即時的、
巨量的、高質化的資料需要透過網路傳遞互通。
根據網通大廠思科(Cisco)的推估，
2019年全球行動通訊使用量跟2014年相比將會成長十倍，
每個月的行動數據將達24.3EB，其中又以影音資料量成長最劇烈。
因此，更好的資料傳輸速率、低能耗與低延遲等等性能，以及琳瑯滿目
的物聯網應用服務將會是推動5G發展的重要驅動力。

未來，5G技術將會面臨的考驗主要體現在三個方面：
持續爆漲的資料量、萬物聯網的壓力，
以及不斷湧現的新興應用與服務。
面對未來十倍速成長的資料量，
以目前峰值速度在100Mbps左右的4G來說，
尤其又需要考量到愈來愈多巨量的、
要求高質化的影音資料加入之後，
通訊品質恐怕會愈顯窘乏。

另外，爆量連網數的考驗也必須解決。根據國際研調機構IDC的研究，
未來可以連網的裝置或物品將會超過二千億個。
因此，在各式各樣裝置都需要連網傳送接收資料的情況下，
不同基地台間必須能夠支援動態協同運作的機制，
頻譜使用效能也必須與時俱進，
例如朝軟體定義網路(Software Defined Networking，簡稱SDN)、
網路功能虛擬化(Network Function Virtualization，簡稱NFV)
與新一代載波聚合(Carrier Aggregation，簡稱CA)技術發展。

至於電信服務廠商繼續發展5G的意願與動力來源，
主要還是在成本效益上作考量，
根據未來收益水準來決定要如何規劃翻新或建置5G新基礎建設的計畫。
不過，Gartner認為，對電信業者來說，
推展5G最大的好處會是成本面向的減少(如節能與網管)，
而真正有大收益的環節會在前端應用服務廠商。

因此，有愈來愈多電信服務廠商開始結盟前端IoT應用服務業者，
意欲發展自己的物聯網服務生態體系，透過槓桿不同領域優秀或新創業者在技術、
產品或市場上的優勢，以便在競爭激烈的市場中主動打造屬於自己的特殊優勢。
所以，隨著物聯網時代的來臨，
不論是電信業者或資通訊廠商都已經走向跨技術與跨領域的協同創新模式，
引領出以IoT生態體系為基礎的軟硬整合新商機。


(作者是科技政策研究與資訊中心專利佈局研究團隊研究員)
(本文刊登於經濟日報2017/05/07）

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