看好5G未來的發展前景，各國政府積極推進5G通訊發展，無論是資金挹注，或是國家政策輔助相關企業著手，特別是美日中等三國部署腳步更加積極。隨著5G技術的商轉，可望迎來另一波成長高峰。
5G會比4G更快、更聰明、更省電，方便各種新的無線裝置使用。5G會讓智慧型手機更快，催生智慧公共設施和智慧住宅裝置，延長穿戴裝置的待機時間。相較於4G，5G網路的速度會提升十倍，而比起網速，超低的延遲時間(0.001秒)更將是5G網路創新應用的基石。
5G通訊裝置其特色為擁有高資料的傳輸速度、讀取資料的延遲減少、降低成本、節省能源、提高使用裝置容量及各裝置連接。頻譜使用彈性，讓最佳化的毫米波頻譜可提供10Gbps的吞吐量(現在4G通訊技術的十倍)。超低延遲，透過更改確認過程，5G可降低傳輸的延遲至一毫秒(0.001秒)。網路切片，可滿足特定應用需求，支援一般行動客戶及企業私有流量，提供安全的空間，來儲存、分享和分析資料。能源效率，5G可降低傳輸不在進行中的電網用電，降低操作成本(圖1)。
圖1 5G通訊技術的特性
資料來源：IEK
媒體報導行動通訊網路經過40年發展，才走到現在的5G，網路通訊技術創新平均每10年出現一次，新的網路通訊技術帶給人們許多生活、產業上的改變(圖2)。
圖2 行動通訊技術演進史
資料來源：Semiconductor Engineering
此外，與未來5G技術幾乎同時推出的技術Wi-Fi 6(802.11ax)，是第六代的Wi-Fi，容量是Wi-Fi 5(802.11ac)的四倍，並覆蓋2.4GHz和5GHz頻段的高低速設備，使用新WPA3安全協定，具備更高安全性，目前iPhone 11和三星Galaxy Note 10等都支援Wi-Fi 6的新標準認證，未來5G網路結合Wi-Fi 6將能提供更好的網路覆蓋。
目前Wi-Fi裝置全球出貨量已達90億台，ABI Research預測，Wi-Fi 6晶片組年出貨量將於2022年突破10億。5G裝置年出貨量也將於2025年突破10億台，在智慧型手機等行動裝置普及下，帶動無線聯網需求提升，預估2022年全球網路數據流量將有近五成來自Wi-Fi(圖3)。 由於5G訊號的頻率高，電波特性的關係，傳輸覆蓋範圍就較小，將須靠數十個小型5G基地台，才能完整覆蓋過去一個4G基地台的服務提供範圍。各個小型基地台接收訊號後，訊息傳輸到最近的小型數據中心，小型數據中心是一個邊緣運算裝置，可以自行判斷資訊的傳輸路徑，經由人工智慧(AI)運算或是其他邊緣運算技術的輔助，將可實現訊息內容直接傳輸至目的區域的數據中心，只在需要時才傳輸至核心大型數據網路，邊緣運算技術的應用，支援了5G通訊特色「超低延遲」。
圖3 行動Offload流量趨勢
資料來源：IEK
各國政策/觀點
世界大國都相當重視5G通訊科技，投入資金和國家政策輔助相關企業發展，其中美日中三大國的政策和進度是各國關心的重點。
美國政府在2019年底進行第三次頻譜拍賣，並在戰略上嘗試以政策壓制中國5G網路的發展速度。日本為布置2020奧運早在2015年開始制定政策，規畫測試和整體架構。中國大陸方面也於2019年中開始測試和部署5G網路，比起預定早一年，並且中國國務院是中國廣電的大股東，國家廣電和電信的相關應用發展更加緊密，是目前5G通訊技術發展政策和布置進度領先的國家。
美國政府在2019年12月舉行第三次大規模拍賣頻譜，在前幾個行動網路世代，美國一直是領導全球，但是進入5G，卻必須積極面對中國的挑戰。因此川普政府加快審查過程，並修訂過時的法規，以支持下一代行動網路5G服務。
FCC將在十年內提供約204億美元「鄉村數位機會基金」計畫，目標是鼓勵部署光纖，將多達400萬農村家庭和小企業連接上高速網路，讓安裝無線基礎設施變得更加容易。
根據最近的一項市場研究，美國無線行業部署5G網路計畫投資2,750億美元，創造300萬個新工作崗位，為美國創造經濟增加5,000億美元。美國曾經嘗試封鎖中國華為的5G技術，可是效果不佳，為了更實質解除美國推動5G的障礙，故釋放巨大的頻譜資源，為企業通訊下一階段爭取更多成功的機會。
日本方面為了迎接原定2020年東京奧運的來臨，積極推動5G發展，並訂立三大藍圖策略，包含5G研究開發與綜合實證試驗、國際合作協調、頻譜規畫具體化與技術條件制定，期能藉此加速5G商轉的進程。
日本政府早在2015年就開展了針對5G下世代通訊之發展規畫，以實現2020年東京奧運為5G正式邁入商用之舞台為目標，推出全球首發5G服務。故提出「5G研究開發與綜合實證試驗」、「國際合作協調」、「頻譜規畫具體化與技術條件制定」三大方向，積極鏈結日本產官學研各界一同努力。
隨著5G技術的持續發展，日本5GMF在2016年1月成立由NTT DoCoMo主導的5G試驗促進小組(5G Trial Promotion Group)後，集結日本本土企業與國際大廠、設備供應商、電信業者、學研單位、5GMF成員等一同參與5G的「Concept of Trial」規畫，以加速5G技術發展、標準制定以及整體系統網路之建構。
為確保2020年順利使5G系統邁入商用化，5GMF規畫5G整合驗證測試網建構，於2017年開始進行為期三年的5G無線接取技術、網路架構與應用服務的「綜合測試驗證(Integrated Verification Trial)」(表1)。
中國大陸是目前發展最領先的，工信部於2019年6月6日宣布中國5G已經具備商用基礎，發放4張5G商用牌照給四家電信商，分別是：中國移動、中國聯通、中國電信、中國廣電。2019年正式進入「5G商用元年」，比最初規畫提前一年，搶占全球產業技術制高點。
其中，第四家的中國廣電剛成立五年，該公司背後大股東為大陸國務院，此舉被解讀為將來在廣電業務與電信將關係更密切。同時引進中國廣電成為新電信業者，藉此擴大內需市場與相關應用發展。
同時，中國三大運營商揭露5G發展規畫，均表示2019年將實現40城市5G覆蓋，並推動終端價格不斷下降。目前已進行5G的先期組網和實驗： 1. 中國移動在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢五個城市開展5G規模外場試驗，在北京、成都、深圳等12個城市進行5G業務和應用示範，包括遠端醫療、雲端機器人、智慧工廠、智慧校園、智慧電網、高清雲遊戲等31個應用場景開展5G業務示範。
2. 中國聯通則在北京、上海、深圳、廣州、杭州、南京、武漢、貴陽、成都、福州、鄭州和瀋陽等18個城市展開測試。
3. 中國電信是在雄安、上海、深圳、成都、蘇州、蘭州等12個主要城市開展5G外場實驗，還實現了部分重點區域的5G網路覆蓋，實現4K網路視頻直播等體驗。
陸廠5G手機將陸續上市，中國電信業者將聯合手機界品牌大廠，華為、中興、OPPO、vivo、小米等推出近十多款5G手機和終端裝置，預計年內將推出超過30款，並逐步推動終端價格下降。初期，目前5G手機售價僅基本標配，就高達上萬人民幣。目標是一、兩年後，將5G手機價格壓到人民幣千元。據了解，中興已經在全球各國包括奧地利、澳洲、芬蘭、西班牙、義大利等與當地電信商開始5G手機測試。
科技大廠ARM認為，隨著5G加上AI(如機器學習(Machine Learning))、IoT技術的成熟與整合，將加速第五波資料運算時代來臨。
網通產業準備現況
高通(Qualcomm)為5G版iPhone設計的QTM 525毫米波天線模組，因為蘋果(Apple)希望5G新機採用流線型的工業設計，但高通此模組(驍龍X55數據晶片)可能裝不進蘋果期望的機型設計。三星電子的Galaxy S20系列新機也使用這款晶片。
科技大廠蘋果已決定，自行設計支援第五代行動通訊(5G)的iPhone天線。預料將更深化與台灣天線模組軟板業者的合作，尤其5G高頻天線將以液晶高分子材料(LCP)為主，不僅單價較高，每支手機使用的條數也較4G手機多，有利台郡、嘉聯益、臻鼎等台灣供應鏈。
由於不滿意高通5G晶片會讓iPhone無法達到預期厚度，蘋果決定自行設計5G天線，但還沒決定是否要在首款推出的5G新機，就採用自行設計的5G天線。
報導指出，蘋果通常依據好幾種方式進行設計，目前正致力於另一款設計，同時使用高通的數據機和天線，今年稍後也可能預設採用這個選項，但屆時蘋果將須接受比預期設計更厚一點的5G新機。高通表示，QTM 525天線模組能支援厚度小於8釐米的5G手機。
5G網路將對創新服務和產品有正向影響，例如圖4中現觀科技是全球第一個基於手機用戶的移動行為研發行動通訊大數據技術的科技公司，原始技術源於美國麻省理工學院，2001年在美國成立。
圖4 手機用戶的移動行為分析
資料來源：IEK
電信商準備現況
國外電信商在去年已嘗試低軌衛星的測試和運營，2019年4月加拿大衛星營運商Telesat與電信營運商Vodafone、英國Surrey大學5G創新中心合作，以SSTL生產的Phase 1低地球軌道(LEO)衛星，完成行動網路營運商(MNO)的5G回傳網路(Backhaul)測試，該測試結果網路回應時間(往返延遲)為18~40毫秒，是目前最低的衛星連接時間。該展示支援視訊聊天、網頁瀏覽及4K/8K視訊同步串流。
Telesat將解決方案整合到LEO衛星，提供客戶競爭優勢，使用戶運用LEO衛星提供行動回傳額外選項，適用於居住在農村地區的客戶，該測試使用以色列地面設備業者Gilat Satellite Networks的High Throughput Modem，可為用戶提供C、X、Ku和Ka頻段的高速連結。 台灣2G業務在2017年終止，而3G技術在2018年年底停用，在2018年年初時還有643萬手機用戶還在使用3G，需要轉換更新至新的SIM卡，並提供與原先3G業務相同或相近的方案，台灣在2019年終於進入全4G的時代。
4G技術是在2014年5月起各家LTE業者陸續開始營運，花費了五年的時間才進入全4G時代，各家通訊提供業者在2017年2G業務和2019年3G業務停用時，完成了兩次轉換流程，這兩次的經驗和政府政策，對5G業務轉換的進度會有正面的影響。
如同2G、3G等前幾個世代的通訊技術應用的轉換，以手機而言只支援4G技術的應用裝置會漸漸減少，旗艦裝置在轉換期間會同時支援4G和5G通訊技術，3G技術在這幾年的轉換期過後將會被淘汰。
由於5G基地台更小，而且設置方式更為靈活簡易，可以預測5G的轉換期會比起之前的轉換期更短，因為原生網路世代已經長大成年，相比之前的轉換，目前用戶對5G的接受度會更高，可以預期5G業務實際運行上線之後，轉換速度將會比前幾次網路技術更新時更快，台灣政府在2019年至2020年期間，總計將投入205億元，為5G核心技術提供支援，預計這四年期間內可以完成大部分硬體和軟體應用的轉換作業。
政府與民間在各地設置5G多元應用實驗場域(如台北流行音樂中心、林口新創園區、沙崙創新園區)，帶動國內廠商參與並建立5G驗證實績，以彈性管理規範加速應用實驗，同時放寬法規，擴大5G應用實證的實驗範圍與營運類型，以加速5G商轉普及。
第一階段商用頻譜在2020年1月釋出共計2,790MHz頻寬，完成釋照作業，正式進入5G時代。除了商用網路外也與日本、德國、英國等同步規畫發展機制，鼓勵創新應用如：遠距醫療、智慧製造和智慧安全監控，開放各界場域實驗，預計於2021至2022年開放執照申請。
關乎5G發展的電信管理法規在2019年6月26日公布，放寬電信市場進入門檻並保持跨業彈性，促進5G網路基礎建設共用和共建。
透過5G，進行即時分析、視訊監控以及臉部和圖像識別，將比4G快10倍。這種類型的邊緣運算與人工智慧配合使用，可對現場安全問題進行即時反應。例如救災人員到達之前進行視覺評估、發送警報、引導安全系統等。
拓展網路覆蓋範圍 5G生態系攜手合作
5G通訊裝置其特色為擁有高資料傳輸速度、讀取資料的延遲減少、降低成本、節省能源、提高使用裝置容量及各裝置連接。
通訊技術約十年會做一次世代進化，這次5G技術標準帶來的改變，將與光纖、4G相容技術、Wi-Fi 6、衛星網路、裝置對裝置網路做整體串連，覆蓋過去網路不方便的農村、沙漠、極地、低度開發國家，5G生態系將結合起來實現高網路覆蓋率。
由於基地台覆蓋區域小，將會有大量小型基地台，並且以小型數據中心計算判斷連接方式。當災害發生時，假如網路斷線，可建立臨時5G無線網路支援救災活動。
各國都在進行政策的修正和實驗場域的規畫實行，5G的技術會大大影響未來國家的競爭力和產業經濟發展，中美日韓付出巨大努力想辦法盡可能早進入5G世代，優化國家、商業、企業、經濟、生命安全、工業生產等各層面的競爭力。
舊世代通訊技術會慢慢停止提供服務，作為替代，小衛星通訊網路因技術提升、成本降低，將帶來小型商業公司提供服務的機會。
(本文由台灣資通產業標準協會提供，作者為大同公司智慧能源事業部研發工程師、主任)