作者：Hongwei Kong 是德科技中國北京實驗室

5G無線通信系統將運用極密集網絡布建方式達成更高帶寬與傳輸速率，因而須以分層式網絡架構進行管理，以提高網絡效率與服務質量；而此一架構的轉變已引發全新量測挑戰，促使儀器開發商加緊研發新一代測試方案，迎合5G發展需求。

無線通信產業正與全世界研究5G關鍵促成技術的學者緊密合作。本文將探討5G技術的驅動因素及相較于前一代無線通信標準，是那些特點讓5G成為革命性行動通訊科技，并探討即將帶動重大變革的5G關鍵促成技術。

此外，文中將檢視系統的重大變革，針對這些新技術，深入探討量測挑戰，同時提出一些范例與構想，說明如何有效克服5G關鍵技術的量測挑戰。

5G牽動網絡技術革命

5G預期將成為帶動無線產業革命的行動通訊網絡，并即將于2020年轉變成商業化的通訊技術。驅動5G技術發展的原動力，是為了滿足急遽變化的行動通訊需求，這些需求涵蓋了數據流量、聯機裝置數量、節能和頻譜效率、低延遲，以及有保障的用戶體驗。

前述種種需求，將促成無線網絡、裝置和零件設計的破壞性創新，以便達到最終目標。事實上，5G是一項革命，而非演進(圖1)，為了讓5G技術能滿足通訊產業的期望，5G網絡和終端裝置需進行基本的改變，主要變革如下：
全新網絡架構

圖1　5G網絡并不是替換用的標準，而是革命性的提升。

5G網絡的目標是要支持超過一千倍的數據流量，要支持超過一千倍的流量，網絡致密化就是一種方式。

另一方面，為了有效支持行動性還有覆蓋范圍，大型基地臺須搭配高密度小型基地臺(Small Cell)一起運作，于是網絡就會具有分層結構。5G的目標是要在任何地方都能提供有保障的用戶體驗，這代表不能出現像現在基地臺邊緣效能降低的情形(其原因是基地臺邊緣干擾)，因此網絡架構會由傳統的蜂巢式架構轉向分層式、非蜂巢式架構。

新的無線接口

對5G來說，網絡不只是用來連接人用裝置和終端設備，還要連接具有通訊功能的機器，在線的機器數量可能會比人用裝置更多，不過這時候機器對機器(M2M)通訊可能會很零星，且數據流量低，現有的蜂巢式網絡透過用戶和基地臺之間專用的信令互動，確保用戶的上行鏈路訊號傳輸達到同步，因此可以支持多用戶存取。

另外，還有專用的資源分配程序，可以為每個用戶分配網絡資源，對于零散低數據流量的M2M通訊來說，同步信令以及資源分配程序的負擔太大，也無法擴充到足以滿足所支持的機器數量，總之，在5G網絡中，質量需求大不相同的各種不同應用將會并存，因此需要新的無線界面才能有效率地支持所有應用。

新的終端設計

在5G網絡中，終端裝置會面對多種無線存取技術(RAT)，例如3G/4G/5G、802.11n或11ac等，這些裝置將會更聰明，可決定要使用哪種無線存取技術來滿足效能要求并降低功耗，終端裝置的定位準確度會提高，因此對于其所在位置將會更靈敏有智慧，像是要選用哪種無線存取技術技術這種工作，就會運用位置信息來幫助裝置作出明智的決定。

在5G網絡中，裝置將可以進行裝置對裝置(D2D)通訊，而不需要利用基地臺進行數據傳輸，支持更多無線存取技術技術、增強定位功能和D2D，這代表終端裝置會變得越來越復雜，因此需要更多整合式系統單芯片(SoC)設計，并提升功耗管理技術。

新的網絡優化及用戶體驗衡量標準

5G已提出許多新的網絡優化衡量標準，這對5G網絡設計有深遠的影響，新的衡量標準包括，在每個地方都能提供有保障的數據速率，其直接影響就是重新思考蜂巢式架構；特定區域支持的裝置數量；能源效率；毫秒級端對端延遲等，對于使用5G網絡的用戶來說，他們將會體驗到前所未有的全新服務質量，例如極低的服務延遲、每個地方都有公平且有保障的服務質量、以及大幅提升的電池使用時間等。

新的商業模式和新的應用

有了5G技術和網絡之后，可能就會有新的商業模式。舉例來說，有了低延遲、有保障的高速無線服務之后，電信業者可以把租賃無線存取鏈結當作一項業務。D2D還可以促成新的商業模式，電信業者和用戶可以合作提供更好的本地數據交換服務。對5G網絡來說，會有許多新的應用可以期待，例如無線遠程機器控制、透過5G網絡來強化虛擬現實、D2D及M2M應用等(圖2)。

圖2　可支持5G無線存取網絡關鍵變革的關鍵技術