回望5G自3GPP Release 15以來的發展,可以看見通訊業者在等待5G經歷R15、R16、R17逐步完善架構的同時,也已經提前開始預測能夠帶動整個5G技術快速發展的殺手級應用(Killer Application),意圖提前擬定市場策略占據先機,在這場新興技術賽跑中拔得頭籌。
3GPP R17在2022年6月完成,Release 18通訊協定接續進入制定流程。作為帶領5G走向第二階段的首個標準,在現有標準(R17)已補齊5G架構的情況下,應開始檢視標準和真正產業需求的差距,以及實際布建上的痛點,而重新回顧過往技術推行歷程是展望後續走向的重要步驟。
5G架構逐步完備 每代標準發展重點各異
工研院資訊與通訊研究所所長丁邦安表示,5G可以R18為界分為兩階段:R15、R16、R17是建立架構的第一階段,R18一路到銜接6G的R19、R20為第二階段。
丁邦安將5G在第一階段的進展比喻為房屋建造過程。R15是毛胚房,已經具備粗略架構,擴大4G頻寬十倍,開始發展增強型行動寬頻通訊(eMBB),並為了解決頻譜問題,導入毫米波(mmWave)技術。R16進一步完善毛胚房的內裝,著重發展5G超可靠低延遲(URLLC)特性,在既有架構上,針對不同產業、場景需求加強網路的特定性能。R15主要將重點放在提供大頻寬滿足消費者行動通訊需求,R16則滿足垂直領域特定的通訊需求,例如機場、礦坑、工廠,展開面向企業的商業模式。
R17像5G架構的精裝階段,主要填補加強R15和R16尚有不足的地方,擴展頻譜至71GHz、提高容量並擴大覆蓋率,同時降低延遲與功耗。除此之外,R17也為了解決毫米波的物理限制,持續發展多天線通訊MIMO和多波束技術,希望能透過波束成形改善通訊體驗。 殺手級應用在哪裡?
8K/毫米波成敗解密
行動通訊技術發展至今,除了技術本身,各家業者也致力找出能夠推動技術導入市場的殺手級應用,5G也不例外。儘管原先的設想和最終結果可能不盡相同,丁邦安仍認為這是技術更迭必須經歷的一環,並以兩項曾預期將成為5G關鍵的技術「8K高畫質」及「高頻毫米波」為例。
3GPP R15剛開始推行時,基於4G時代觀察到的影音串流需求,加上5G頻寬擴大十倍的特性,大家預期5G將運用大頻寬實現8K高畫質,延續市場上的影音需求推出相關應用。最終8K高畫質影音並未成為5G主流應用,除了消費者對高畫質的追求在感官上有所極限,丁邦安也提到8K影音內容數量有限這項因素。
同樣與原先設想有落差的還有毫米波,期待能以高頻帶來5G高速傳輸的毫米波由於高頻傳播距離短的物理特性,進展不如預期。對於電信業者、晶片公司和系統商在內的通訊相關廠商來說,是否投資毫米波成為重要的策略決策。目前,除了北美的高通(Qualcomm)為了保住領先地位,投入高風險高回報的毫米波,其他廠商多半選擇投資與4G較為接近的Sub-6GHz頻段。
現階段,毫米波技術仍未成熟,高通的投資無法馬上得到回報,反倒是聯發科技(MediaTek)透過全力投資Sub-6GHz晶片,在Sub-6GHz領域幾乎追上高通,從中獲得的收益又將成為日後研發毫米波的資金。
對此,丁邦安表示,原先視為5G戰場的毫米波可能將延後幾年,轉而成為R18 5G-Advanced一直到銜接6G的主要戰場。儘管毫米波依舊有許多須克服的問題,但相較於越來越擁擠的Sub-6GHz頻段,仍是一塊值得投資開墾的新頻譜區段,一旦技術難題解決,供應鏈和晶片也逐漸成熟,毫米波將開始急遽發展。
目前已經出現將基地站分為中低頻及高頻(毫米波)兩類的思考方向。在此方案中,可以透過Sub-6GHz頻段發送控制訊令,再藉由高頻小型基地台傳輸資料,透過分離基地台作業,減少基地台布建成本。
通訊作為基建技術先行
8K和毫米波乍看之下似乎在5G階段首戰無功,然而,正如3G時代剛開始推動手機上網時曾設想「視訊電話」將成為主打應用,最後卻發現商機落在影音串流,8K和毫米波就算現在看來不算成功,仍可能只是稍微偏離靶心,未來發展有待觀察。
丁邦安形容,通訊就像高速公路一樣是基礎建設,初期投資的利潤一定較少,從投資建設到最後應用出現必有時間差。因此,5G的基礎建設將先於應用,提前部署對通訊業者至關重要。