5G原型/專利布局競技開跑　RF量測/驗證商機炙手可熱

量測儀器商將迎接新一輪射頻(RF)測試、驗證商機。隨著4G網路布建日益成熟，通訊產業也加速推進下世代B4G(Beyond 4G)、5G行動通訊技術發展腳步；尤其3GPP擘劃已久的長程演進計畫(LTE)R12版標準，終於在今年第一季塵埃落定，新增的三頻及TDD/FDD混頻載波聚合(CA)、LTE輔助授權接入(LAA)、小型基地台(Small Cell)雙連線(Dual Connectivity)、LTE機器類型通訊(MTC)等新規格也旋即被業界視為B4G技術演進重點，包括電信營運商、網通設備和晶片廠皆正加緊研發。

事實上，行動網路資料量正快速攀升，特別是近來不斷出爐的高速影音串流服務，更造成影音應用流量呈指數性的增長，使電信業者面臨更加沉重的網路頻寬、傳輸速率升級壓力，因而也促進B4G、5G標準研擬和原型設計提前開跑，並引爆相關RF量測方案導入需求。

行動影音資料量激增　B4G網路建置全速啟動

圖1　愛立信台灣區總經理Halan Cervell認為，5G將促進行動寬頻網路與資料中心網路的緊密融合。

愛立信(Ericsson)台灣區總經理何可申(Hakan Cervell)(圖1)表示，2015年全球行動寬頻網路覆蓋率將達到70%，LTE用戶也將超過八億人，足見4G網路正快步邁向成熟。然而，現階段行動數據流量已有50%以上來自影音視訊，且比重仍持續翻漲，對電信商而言，即便已建置完備的4G基礎設施，但面對如此高速成長的影音流量，網路頻寬升級與需求不成正比的問題已開始浮上檯面。

Cervell進一步指出，隨著ICT產業快速發展，萬物互連的網路型社會已然成形，所有裝置都被連結起來後，全球數據流量的爆炸性成長可想而知，因應未來發展，愛立信已全面投入B4G、網路功能虛擬化(NFV)、巨量資料(Big Data)分析和5G網路原型設計的研發，將為網路型社會奠定深厚根基。

Cervell透露，愛立信已與北美、歐洲、日本和韓國主要電信商攜手展開基於三頻及TDD/FDD混頻載波聚合技術，且符合LTE Cat. 11、傳輸速率飆破600Mbit/s的網路實地測試，預期今年下半年可望逐步邁入商用階段。

為持續提升網路性能，該公司更發表全新的模組化無線系統(Ericsson Radio System)，以更具彈性和擴充性的基地台架構，改變傳統行動網路構建模式，進而滿足5G發展進程中的需求轉變。該系統利用模組化組裝方式，可大幅提升RF模組密度，在同樣的基地台占位空間實現三倍以上容量，並減少20%總體擁有成本。

此外，Cervell強調，該公司正與行動通訊晶片大廠高通(Qualcomm)合作，發展LAA、小型基地台雙連線解決方案，從而協助電信商將5GHz免授權頻段納入可用頻譜資源，同時以更具彈性和效率的大小型基地台融合組網方式，提高頻譜使用效率。

無獨有偶，諾基亞通信(Nokia Networks)亦與T-Mobile共同於2015年全球行動通訊大會(MWC)展示LAA網路和小型基地台應用解決方案。諾基亞通信北美地區執行副總裁Ricky Corker表示，透過T-Mobile的協助，諾基亞通信率先實現LAA與旗下Flexi Zone小基站技術的共存設計，得以加速克服現實網路頻寬、覆蓋率不足的挑戰。

LAA支援LTE運作在新的5GHz免執照頻段，並基於現有安全和身分驗證架構，因此電信業者毋須更改核心網路。T-Mobile已計畫在今年廣泛布建支援LAA的小基站，以便與目前擁有的頻譜資源結合，進一步擴展LTE網路容量，以及縮短B4G技術研發及部署的學習曲線。 顯而易見，在電信設備業者傾力推動下，B4G方案已逐漸從標準紙上談兵，邁入實際場域測試和網路基礎設施部署階段；不僅如此，業界矚目的5G行動網路原型設計和標準核心專利研究亦正如火如荼開展，持續為通訊產業炒熱話題。

5G全球熱　網路原型/專利研究掀激戰

工研院資通所副所長暨台灣資通產業標準協會(TAICS)秘書長周勝鄰(圖2)表示，5G已成為全球通訊業者亟欲攻下的灘頭堡，無論北美、中國大陸、韓國、日本及台灣皆相繼啟動研究計畫或進一步成立標準聯盟，目的不外乎搶先掌握核心專利，以提高被3GPP標準採納的機會，俾助國內通訊相關產業下一階段的發展。

圖2　工研院資通所副所長暨TAICS秘書長周勝鄰提到，工研院、中科院和資策會將分工合作，加速5G相關技術研究。

從3G到4G的歷史發展經驗來看，標準核心專利(SEP)的分布有逐漸分散的趨勢，例如高通擁有35%以上的3G標準核心專利，但是到了4G世代已淡化至11%的占比，與三星(Samsung)和華為平起平坐(圖3)；此一態勢在未來的5G標準將更加突顯，單家廠商專利比重可望下降至10%以下，這無疑為台商開啟新的契機，而現在正是卡位的關鍵時機。

資料來源：David, J. Goodman IEEE WirelessCom 2005(06/2005)、ETSI $ Cyber Creative Inst, Evaluation of LTE essential Patents declared to ETSI(06/2013) 圖3　3G與4G標準核心專利廠商占比分析

基於此一目標，工研院日前已通過競爭激烈的歐盟展望2020(Horizon 2020)ICT-14計畫徵選，將與世界通訊大廠共同開發5G通訊關鍵技術，助台商接軌5G國際前瞻研究。周勝鄰指出，目前工研院加入ICT-14計畫中的5G裝置對裝置(D2D)、行動網路(Moving Network)兩項計畫；其中，D2D研究項目重點在於LTE MTC技術的平滑演進，使其適用於5G網路、通訊協定和基礎設施。

至於Moving Network項目則是確保5G網路在大範圍、高速環境下的訊號品質及穩定性；周勝鄰強調，工研院過去在時速數百公里高鐵上實現WiMAX通訊的成果將能延用至5G Moving Network研究，而這也是工研院能在多國研究機構中脫穎而出，獲選加入ICT-14計畫的關鍵。

目前各先進國家爭相發展以「大容量、大頻寬、大連結、低延遲、低功耗」為訴求的5G技術，預估2016年3GPP將成立5G Study Item，提前展開5G標準制定，而標準核心專利戰役則可望在2017年開打。周勝鄰透露，工研院除依循ICT-14計畫外，亦緊鑼密鼓進行38GHz毫米波頻段、同時同頻雙工(CCFD)等完全顛覆4G架構的技術研究；今年5月將與主掌台灣5G專利審核的TAICS，共同發布5G白皮書，最終目標係搶下3～5%的5G標準核心專利(圖4)，以減輕國內通訊產業繳交給國際大廠的權利金負擔，甚至帶來授權收益。

資料來源：ETSI、Gartner，工研院IEK整理(03/2015) 圖4　2010～2025年行動通訊標準核心專利之權利金規模分析

不讓歐盟、台灣專美於前，中國移動亦攜手Altera展示5G虛擬化雲端無線接取網路(C-RAN)平台，將有助加速下一代集中式、可協調的5G無線網路成形。與此同時，愛立信與澳洲電信則揭櫫5G無線接取及核心網路概念性架構，並宣布將利用愛立信的雲端系統、路由器6000系列、演進式封包核心(EPC)網路技術、軟體定義網路(SDN)控制器、IP多媒體子系統(IMS)等核心要素，投入5G專案研究和場域測試。

Cervell強調，愛立信正聚焦5G-LTE雙重連結及5G多點連結技術，目標係在2020年推動5G商轉。目前該公司初步建置的5G無線平台已達到業界最高5Gbit/s傳輸速率，儘管距離5G規格目標仍有一段差距，但已是各界投入5G研究中最具突破性的進展之一，能大幅提升室內外行動裝置與無線接取網路的互動性。

據悉，5G-LTE雙重連結可讓行動裝置同步與LTE、5G網路建立連結、無縫切換，對於5G發展初期的多標準與多頻段支援將大有助益。至於5G多點連結則是讓行動裝置同步連上兩個5G基地台，透過多個下行數據流程提高位元速率效能、訊號強度與靈活性，將成為5G異質網路的關鍵推手。

顯而易見，台灣正積極追回3G、4G落後國際大廠的進度，然而，其他國家也不願拱手讓出市場機會，並持續加碼投資，未來5G標準核心專利割據戰將在所難免。

B4G/5G時代加速來臨　RF量測新商機爆發

5G勢將影響整個行動網路及相關生態體系，從終端裝置到無線接取、IP核心網及雲端運算、通訊晶片/系統設計，以及量測技術的全面性變革。從無線接取的角度來看，5G將涵蓋現有LTE技術演進，並增加新的無線接取技術，在更高的頻率上達成連結。不同頻段、技術標準及網路層級的緊密相互協作，對於確保數十億互連裝置、設備及事物的無縫連結，以及支援用戶、商業與工業應用來說都非常重要，而這也引發先進量測方案導入需求。

周勝鄰表示，以5G毫米波技術為例，初期研發重點將落在通道探測(Channel Sounding)，以掌握超高頻率的傳輸特性和天線、RF前端元件需求，因此須採用頻率支援數十GHz的訊號源和訊號分析儀器。

據悉，目前英特爾(Intel)鎖定25/28GHz、華為著重25/45GHz、三星看好28GHz，而諾基亞通信則專注72GHz毫米波網路原型設計，由於各自研究方向不同，因而也產生多元儀器規格需求，吸引一線儀器供應商蜂擁投入布局。

立德國際(Bureau Veritas)新竹RF檢測部經理鍾昆宏指出，鎖定毫米波驗證需求，立德國際也考慮將現有負責24GHz、77GHz車用雷達檢測的電波暗室，以及過去在60GHz 802.11ad測試領域累積的技術，納入未來部署5G毫米波測試方案的一環；如此一來只要跟隨5G標準規範，開發相關的通訊協定和網路測試程式，就能快速揮軍5G量測驗證市場。

大規模多重輸入多重輸出(Massive MIMO)則是另一個焦點，為達成數十到數百根天線陣列的研發，可編程、靈活配置的模組化儀器將是必備元素。國家儀器技術行銷經理潘建安認為，各家電信商的基地台建置、管理考量有所差異，在天線數量配置上將不盡相同，換句話說，晶片商、設備業者研發Massive MIMO方案時，需要隨時調整測試系統架構和軟體程式，此時PXI模組化儀器的功能特色便派上用場，預期在5G量測市場的滲透率將扶搖直上。