5G通訊技術進一步提高傳輸速率、覆蓋率以及網絡吞吐量…等，而過往3G、4G，甚至4.5G所使用的技術性能已達極限，而且不敷5G通訊技術的要求。相關業者如果還想循過去模式通吃市場，難度很高…

　　估計2020年，隨著UltraHD 4K、8K視訊分辨率標準普及、連網終端裝置數量也將超過500億臺，將需要大于現今10倍的頻譜與傳輸速率，才能因應，而這也驅動5G通訊技術的快速發展。

　　目前，5G通訊技術正如火如荼的開展中，不僅標準制定單位——由第三代合作伙伴計劃（3GPP）將各版本（Release），也就是所謂的Release 13、14…等發布的時間縮短為一年一版；全球各國、相關廠商也積極針對許多5G納入的新技術——與過去3G、4G所采用的各種技術完全不同——進行研究及場測，期可收集更多數據提供給標準制定單位，順勢掌握市場主導地位。

　　不過，值得注意的是，5G通訊技術由于要提高傳輸速率、覆蓋率、網絡吞吐量…等，過往3G、4G，甚至4.5G使用的技術，都已達極限，不敷5G通訊技術的要求。因此相關業者想要循過去模式通吃市場，難度很高，未來5G市場不僅不會再是一家獨大的狀況，還會呈現百家爭鳴、進而異業結盟的態勢。

　　標準發展現況

　　5G標準規范目前正由3GPP制定中。據了解，3GPP預計在2019或2020年底定5G通訊標準規范，不過將是使用6GHz以下頻段的相關標準，毫米波（mmWAVE）由于技術對現有業者或一般工程師來說較為「陌生」，相對技術難度也較高，因此將較6GHz頻段部份的規范晚些發布。

　　會有這樣的區別，除了6GHz以下與毫米波技術的難易度差距較大之外，6GHz技術對業者來說也較熟悉。羅德史瓦茲（R&S）系統及工程維修服務部經理盧明政表示，目前3GPP對于5G通訊技術要采用那些頻段仍未相當確定，尤其是毫米波的部份，而6GHz以下帶寬有限，天線技術是目前工程師較熟悉，且也具備相關開發知識，因此這也是3GPP計劃2020年先發布6GHz頻段以下標準規范。

　　另一方面，5G通訊納入6GHz頻段以下的目的，在于期望可充份提高頻譜利用率，改善4G技術頻譜使用率不盡如人意的問題。國家儀器（NI）技術營銷經理潘建安指出，從2018年韓國冬季奧運、2019年世界足球錦標賽，以及2020年日本東京奧運幾個重要的運動賽事，都將作為5G通訊實驗網，對5G技術來說可視為重要的里程碑。且這也是要證明5G通訊技術可以讓許多用戶同時使用，服務也不會中斷，更不會出現網絡塞車問題。

　　愛立信（Ericsson）網絡產品事業部5G架構負責人Joakim Sorelius認為，5G通訊技術6GHz以下頻段規范納入的技術，部份與現有的LTE技術相同，可「重復使用」。也進而讓5G通 訊技術可向下兼容LTE；而高頻的部份，因涉及覆蓋率、延遲與傳輸距離短…等問題，則需要全新的技術才能因應。

　　圖1：3GPP 5G技術標準規范時程 （來源：愛立信圖）

　　mmWAVE規范還有得等…

　　采用高頻段的毫米波相關規范，則由于使用的頻段尚未決定，須到2020年之后才會定案。華壹生活科技（ALifecom）技術營銷副總高淑華從各代行動通訊技術發展解釋，今年3月3GPP發布了Release 13與14，并在Release 14加入物聯網（IoT）的概念，亦即NB-IoT，可實現LTE-Advanced Pro；而5G真正的名稱為IMT-2020，規范是Release 15和16。根據3GPP的計劃，2017年會宣布最終版Release 14、2018年Release 15，2019年則是Release 16。其中，6GHz以下頻段是2020年第一波發布的5G規范；6GHz、10GHz以上的毫米波規范則預期會在2022年底定。

　　宜特科技（iST）訊號測試事業處工程處協理余天華指出，高頻段的毫米波不僅現階段的天線設計工程師對該頻段不熟悉，還會帶來其他開發挑戰。首先，現有互補式金屬氧化物半導體（CMOS）芯片需要使用新的制程，才能提高良率，否則將面臨如同現今60GHz頻段芯片良率只有15~20%的窘境；而新制程則需要重新設置半導體制程反應室（Chamber）。

　　不僅如此，現今支持2.7GHz頻段的放大器，也須進一步透過新技術「升級」以支持更高頻段，從成本的角度來看，目前60GHz放大器成本一顆約2萬美元；而5G技術要求做到大規模數組天線多重輸入多重輸出（Massive MIMO）則最少得需要48顆放大器，成本的壓力顯而易見。余天華進一步說明，現階段的天線模塊設計工程師對于單天線的MIMO技術可謂相當得心應手，軍方長期使用的矩陣式MIMO天線，勢必會為工程師帶來新的技術門坎，有意發展相關技術的廠商可能甚至得汰換現有的工程師，找尋新人才，才能順利研發。

　　潘建安表示，5G毫米波頻段標準分為Phase 1與Phase 2兩階段。Phase 1討論40GHz以下的技術，涵蓋Release 13、14、15的Massive MIMO、波束成型（Beamforming）與由2D轉到全維度（full dimension）等技術；Phase 2則將討論不再采用正交頻分多任務（OFDM）的狀況下，有哪些新的調變技術可用，目前NTT DoCoMo提出非正交多任務存取（NOMA）；沃達豐（Vodafone）、英特爾（Intel）、華為（HuaWei）。。等支持通用頻分多任務（GFDM）；阿爾卡特-朗訊（Alcatel-Lucent）則支持通用濾波多載波（UFMC）/FBMC，未來何種技術可望成為標準，尚未明確，各個技術的支持廠商也正進行場測，期可提交更多數據獲得3GPP或其他成員的認同。

　　總而言之，由于5G行動通訊技術在沒有干擾的狀況下，要達到大于10Gbps數據傳輸率；或是最少也要大于50Mbps，且移動狀態下的訊號質量也要比現在的4G還要好。因此采用新的調變技術與使用毫米波頻段，與4G技術相比，技術難度翻了好幾倍，要用哪些調變技術才能真正發揮毫米波頻段的優點，并非3GPP成員一朝一夕討論后即可定案，也非標準規范出來，業者就能馬上推出產品，因此需要多方考慮，以及持續討論相關技術可行性，因而3GPP將毫米波標準規范放在第二波公布。

　　高通認為，從5G標準化的進程看，關于5G技術的第一版Release以及相應的技術規范可望在2018年發布。5G是一個全新的系統，意味著該技術包含非常多目前4G技術所不支持的全新功能，一方面，5G和4G技術仍有很多相似性，比如在波形技術上。高通指出，5G和4G會一樣會采用OFDM的波形技術；另一方面，5G和4G也有非常多的差異，5G要支持眾多跨產業的不同用途，不僅只是「高速行動寬帶」的要求，還包括大量物聯網和關鍵業務型應用等，因此，對5G技術的要求，將遠比4G多更多，因此也難怪3GPP將技術規范細分為6GHz與毫米波Phase 1、Phase 2，并階段性的發布。

　　802.11跨足5G領域

　　不僅3GPP積極針對5G行動通訊制定標準，電機電子工程師學會（IEEE）也以802.11技術為基礎，發布新標準搶攻5G市場。

　　是德科技（Keysight）應用工程部資深項目經理張式先表示，從整個5G技術市場發展來看，5G市場并非一定是由電信（telecom）業者大力支持的3GPP蜂巢式（cellular）網絡技術所主導，數據通訊（datacom）陣營，也就是提出無線局域網絡（Wi-Fi）802.11ac/ad技術的IEEE，也致力于5G技術規范的制定。

　　根據IEEE針對802.11技術規范的進程，在802.11ac/ad之后，將陸續推出其他版本。潘建安說明，因應5G通訊技術需求，IEEE已著手討論802.11ac下一代802.11ax、針對物聯應用的802.11ah、供車聯網應用的802.11p，以及應用毫米波頻段的802.11ay。

　　其中，802.11ax進度最快，目前0.1版草案已推出，1.0版草案預計今年年底問世，估計2017年底會有相關產品上市。而802.11ax使用單一輸入單一輸出（SISO），預計接取點（AP）端的吞吐量可提高四倍；以往802.11技術專攻室內聯機應用，802.11ax將可適應戶外應用所需；此外，為因應多使用者的情況，也將過去使用的OFDM調變技術，改為導入正交頻分多址（OFDMA）。這些技術的運用，期讓802.11ax能在相同的頻譜利用率下，提供更好的使用者經驗。

　　事實上，802.11ac/ad已被國際電信聯盟（ITU）納入標準規范中，其中，使用60GHz頻段的802.11ad，該技術擘劃的應用藍圖中，有許多與5G技術提出的應用很類似。舉例來說，5G通訊技術希望以運用高頻頻段來支持人口密集區域的聯機質量；而802.11ad也為因應多人使用而提出在路燈上安裝802.11ad裝置的應用建議。

　　不僅如此，802.11ad早已開始應用Massive MIMO、毫米波與數組天線等技術，這與5G規范中采用的技術不謀而合。張式先指出，幾年前提出的802.11ad有能力可以實現5G通訊術，因為該技術發展的相關知識可以進一步延用至開發5G通訊相關產品。這也是2016年許多通訊芯片大廠如高通、聯發科（MediaTek）、博通（Broadcom）…等開始積極布局并致力研發802.11ad芯片的主因。

　　值得注意的是，IEEE早有企圖想從Wi-Fi此一行動性不高的技術，跨足行動通訊領域，該組織提出的技術相信市場上并不陌生——全球互通微波存取（WiMAX）。盧明政解釋，雖然WiMAX已被視為失敗的技術，現今也少有地區使用，但不容忽略的一點是，由WiMAX衍生而出的分時長程演進計劃（TD-LTE），不僅是目前4G時代的重要技術之一，亦受3GPP重視，納入正式的標準規范中。甚至5G通訊技術要有效的利用頻譜，即須仰賴分時多任務（TDD）達成目標，因此種種「因緣際會」下，也讓IEEE有機會可以進軍5G通訊技術領域。

　　不過，IEEE是否能夠成功仍有些非技術面的問題。華壹生活科技軟件工程副總許亨仰認為，雖然WiMAX靠攏TD-LTE，取得進入行動網絡的門票，但該組織對于規范的執行力道較為松散，亦即給予業者許多彈性。也就是說，IEEE不像3GPP嚴格要求業者的產品一定得一條條符合規范要求，以至于符合IEEE標準規范的產品常發生互操作性問題，若這樣的情況未改善，可能會導致失敗。

　　合作？還是對立？

　　從先前3GPP與IEEE兩大陣營的「關系」來看，可以發現，在2G與3G時代，兩大陣營都「各做各的」，各有自己一番天地，甚至處于對立狀態。這樣的關系，到了4G有了些微的轉變，兩陣營開始進行合作，也就是說，為了解決網絡壅塞的問題，蜂巢式技術開始借助Wi-Fi進行分流，未來到了進入5G時代，兩大陣營的「相處模式」將是對立？還是合作？業者普遍認為將是合作，但也有業者表示兩大陣營仍是各守戶外與室內應用領域，井水不犯河水。

　　根據5G技術規畫，5G技術要結合所有的人事物，打造無所不在的網絡與聯機，并提供更好的傳輸速率與聯機質量。許亨仰表示，要達到上述的理想，單靠蜂巢式技術或是WLAN是不可能的。雖然進入4G時代網絡架構已改為全IP的狀態，可以輕易和早已是全IP狀態的IEEE規范結合，但4G技術仍以人與人之間的聯機為主；而5G技術要加入事與物的連結，更是需要與Wi-Fi、固網合作，除了提升傳輸速率，還可做到無縫連結。

　　高淑華指出，新的應用如擴增實境（AR）、虛擬現實（VR）、物聯網…等，會推動5G技術的加速進行，且還需要提升可靠度，因此兩大山頭在5G時代應該會有更多的溝通。潘建安表示，即使兩大技術在物理層（PHY Layer）不會進行融合，但仍可彼此跨合作。

　　是德科技營銷處資深營銷項目經理郭丁豪強調，事實上，這兩大技術都無法單就自家技術，打造一個5G世代所要求的「無所不在的網絡世界」愿景，因此兩大陣營勢必得進一步合作。5G通訊技術很大的一個環節為基地臺間無縫通訊，以及異質網絡的合作，若兩大陣營仍是各自為政，將很難落實隨時隨地都能聯機且無縫上網的5G網絡要求，許多嶄新的應用也將無法順利實現。

　　高通則認為，5G的時代，要達到萬物互連此一非常廣泛的概念，且還要實踐「多連接」的想法，但此在4G時代已經開始發生——當引入LTE和Wi-Fi的時候就已經開始。「多連接」的概念在于，在同一終端上可以同時連接LTE和Wi-Fi，它的部份服務會基于LTE，而另一部份的服務則會基于Wi-Fi；又例如，一個單一的服務會同時基于LTE和Wi-Fi，至于它會選擇哪種連接，這取決于哪一個鏈路比較好，這就是「雙連接」的概念。針對5G，業者目前正在做的事情即是拓展這個概念，拓展到多個鏈路，終端可以同時進行5G、4G和Wi-Fi三種連接技術并保持暢通。根據不同鏈路的實際情況，有一些服務只透過4G，有一些使用5G，有一些則是利用Wi-Fi，甚至固網。因此，未來5G時代會將 「雙連接」在4G時期的概念延伸并擴大至三種鏈路同時服務使用者，這將可讓服務的管理變得更加有效率，用戶體驗也會變得越來越好。

　　5G市場百家爭鳴

　　由于5G通訊采用較多不同以往的調變技術，甚至打破現有網絡基礎架構，因此除非「口袋很深」的大廠有能力先期投入研發，要完全掌握所有的5G技術，單一廠商將很難做到。余天華表示，5G可以說是「燒錢」的事業，加上要重新研發的技術眾多，要想能夠所有專利權一把抓，實不容易。

　　高淑華指出，現階段投入5G相關芯片研發的業者，大多是在行動通訊領域耳熟能詳的幾家。不過在網絡設備端，由于5G通訊走扁平和虛擬化，以及從上到下的整合架構，因此更非現有單一廠商能夠完全支持市場所需，因此除了在芯片端不再由一家廠商獨占IP專利，在網絡設備端也會出現百家爭鳴的狀況。

　　由此可以推論，過去3G、4G時代由高通掌握大部份專利權的狀況，將可能不復存在，而相關業者也體認到這一點，除積極搶爭IP專利權之外，也開始進行合縱連橫策略，各地區也紛紛成立相關聯盟，期可主導技術規范，爭得最多5G市場商機。

　　亞洲各國積極度破表

　　表1所示為全球各地區針對5G通訊所成立的協會。可發現，全球各地區皆很積極投入5G通訊的相關研發，并推動5G技術的發展。

　　表1：全球5G通訊技術的研究組織與計劃

　　由表1可以發現，美國似乎并未成立相關5G發展協會，以及許多協會中都可見到華為的身影。許亨仰解釋，美國地區在5G通訊發展雖未「成群結黨」，但事實上，如Verizon就積極與5G-PPP合作，加上美國的電信業者擁有北美、中南美及第三世界國家市場基礎，因此即便沒有相關協會的成立，美國業者也將藉由和各地聯盟的合作，強化其5G技術與市場的發展。

　　至于華為，該公司由WiMAX「發跡」，除了WiMAX轉TD-LTE在第三世界國家打下的技術基礎外，該公司亦獲中國***強力的奧援。且華為亦積極參與全球各地成立的5G發展相關協會，目的也是期望可以讓中國大陸在5G的發展上能夠「后來居上」。

　　不僅如此，在5G的發展過程中也可以發現，除中國大陸，日本與韓國也相當積極。高淑華表示，中、日、韓三國可以說是全球發展5G技術最不遺余力的地區，而***也在2015年成立「***資通訊協會」。亞洲各國致力推展5G技術研發的最大目的，就是希望能掌握更多的IP專利與技術研發能量，在5G市場領先其他國家，贏得先機。

　　芯片商也戮力與相關業者合作進行場測。舉例來說，高通即參與3GPP的標準化進程和相關活動，且今年6月該公司也推出基于3GPP NR概念的5G新空中界面原型。高通說明，5G新空中接口原型是與愛立信的合作成果；而高通旗下的高通技術也與韓國電信共同示范利用授權及未授權頻譜的增強型輔助授權接取（eLAA）和輔助授權接取（LAA）空中下載技術測試。

　　聯發科則一改過去「追隨者」的角色，在5G市場有較多積極的作為。2016年6月該公司即宣布加入中國移動5G聯合創新中心，與中國移動共同推動5G技術研究、測試及業務創新，以力求在 5G 的標準制定中，貢獻具體成果。

　　***仍有機會迎頭趕上？

　　相較于各國積極發展5G，***又是如何？廠商多認為***產學界在5G技術研發與IP專利的取得上較過往努力許多。盧明政認為，雖然目前5G標準仍是較為模糊的藍圖，但***學界與產業界已開始致力研究5G所涉及的眾多技術，如羅德史瓦茲與中山大學攜手開發多天線（8×12）量測平臺已取得初步成果。

　　不過，較令人憂心的是，***業者對于5G通訊究竟要做什么仍很模糊，因此持觀望態度的廠商居多，投資也相對保守。雖然***政府鎖定小型基地臺（Small Cell）作為***搶攻5G商機的利器，但Small Cell從3G時代已經開始被提及，雖然5G世界也需此裝置，但其能否大量出貨或被采用，仍端看電信營運商的市場策略與新服務的推展狀況。

　　郭丁豪則指出，過去***的確都是等規格制訂之后才會投入，導致在IP爭奪戰中都敗陣下來，產品推出的同時必須付出高額的授權金，但***資通訊協會的成立將可望打破此僵局。***通訊協會從IP著手，目的希望能提供3GPP針對5G的技術專利，并獲得采用，然專利的取得，短時間內，投資看不到結果，因此需要***廠商的支持與國家力量的挹注，以及研究單位如工研院（ITRI）、中科院與大專院校等共同努力，***才能在5G市場有更多主導機會。

　　另外，在4G通訊技術以前，***廠商擁有較多天線技術相關的IP專利，基地臺相關技術本就較為缺乏，因此在5G發展中，***亦可選擇專攻天線相關技術。張式先強調，***在5G研究雖起步較慢，但選擇38GHz頻段進行研究與開發相關技術可謂押對寶；不僅如此，即使在WiMAX跌了一跤，不過，***累積了豐富WiMAX與Smallcell練兵經驗，也提供許多WiMAX技術建議予3GPP ITU，因此***并未在5G發展中落后。

　　更重要的是，5G通訊涉及到軍方掌握的天線與其他技術，而中科院在這方面的研究早已開始進行，因此中科院將在***5G產業中扮演相當關鍵的角色，現階段該單位也與廠商或其他研究單位進行技術交流與研發合作，期可協助***業者在5G市場走得更快。