正式標準完成在即　各國5G應用全面蓄勢開展

基於這八大關鍵指標，2017年2月發布的《IMT-2020技術性能指標》定義13項技術性能指標，包括每項指標的詳細定義、適用場景、最小指標值等。5G候選提案首先需要通過自評，證明其滿足所有指標；後續還需要通過協力廠商的評估。 

ITU-R WP5D主要任務是確立5G技術性能要求。而在2017年6月(第27次會議)確定評估標準和方法，預計2017年10月(第28次會議)開始收集5G建議書(圖1)。 

圖1 ITU IMT-2020發展藍圖

資料來源：ITU，MIC整理  

標準制定完成在即　 5G近在咫尺  

2017年2月ITU確定IMT-2020技術性能指標後，6月就提出包括《IMT-2020無線介面技術評估指南》、《開發IMT-2020的要求、評估準則和提交範本》。這兩份文件中將eMBB/mMTC/uRLLC對應的測試場景，及須滿足的技術指標都有詳細描述；ITU所提出的5個測試場景包含Indoor Hotspot-eMBB、Dense Urban-eMBB、Rural-eMBB、Urban Macro-mMTC，與Urban Macro-uRLLC。除了上述場景，3GPP TR 38.913還定義超長距離覆蓋、商用地空通訊、輕型飛機、衛星通訊等場景；但是這些場景未被ITU引入，所以不用包含在ITU自評中。 

表1 ITU《IMT-2020無線介面技術評估指南》測試場景參數

《IMT-2020無線介面技術評估指南》中亦提供5個測試場景的拓撲、頻段、天線配置、站間距等詳細參數；並提出各項指標應採用包括系統模擬、分析與檢驗等三面向評估(表1、圖2)。 

圖2 ITU IMT-2020技術發展與評估綜觀

資料來源：ITU，MIC整理

2017年3月，3GPP RAN第75次全會提出將於2017年9月的第77次全會展開為期一年「面向ITU的Release 15技術方案自我評估」之研究項目。而這ITU所提出的三份文件對3GPP而言，將是Release 15完成後最重要的工作，必須依照ITU在提交範本的規定，提交完整的5G技術方案與自評結果。 

換句話說，即是面向前述的ITU《IMT-2020技術性能指標》，採用ITU《IMT-2020無線介面技術評估指南》，按ITU《開發IMT-2020的要求、評估準則和提交範本》要求，提交3GPP的技術提案與完整自評結果。預計2018年10月完成第一次交付，2019年7月完成第二次成果提交。涵蓋範圍將包含R-15與R-16技術標準。 

而實際上，以現階段全球主要電信商開始逐步進行5G網路的布局規畫態勢下，部分電信商更希望2019年便可陸續展開5G的大規模試驗，甚至預先商用部署。為此，若以3GPP原計畫的Release 15標準制定時程來看，倘若仍按表操課，無助於5G的發展進度。 

因此，2017年2月27日於西班牙舉行一年一度MWC大會中，針對5G標準制定的議題，焦點已經從核心網路端的軟體定義網路(SDN)、網路功能虛擬化(NFV)，轉向5G新無線電技術(New Radio, NR)。甚至有22家電信電信商及大廠以「加速5G發展推動」為名，共同發表聲明，彼此間已經達成共識，同意加快5G NR標準化腳步，以便進行早期的大規模5G試驗和布建，並且期望於2019年開展，而非原定的2020年(圖3)。 

圖3 3GPP將非獨立式5G新無線技術標準制定時間提前

資料來源：ITU，MIC整理

此一集體共識決議，於2017年3月6日至9日在克羅地亞的Dubrovnik舉辦之第75次3GPP RAN全體會議(Radio Access Network Plenary)中提出。其內容主要是同意將原計畫於2018年6月完成的非獨立式(Non-Standalone)5G NR標準化進程提前至2017年12月完成，並於2018年3月將標準的數據描述語言(Abstract Syntax Notation One, ASN.1)凍結，作為Rel-15 RAN工作組的「中間里程碑」；而獨立式5G NR標準進度則維持原計畫，於2018年6月完成，同年9月ASN.1凍結。 

非獨立式5G NR標準的提前完成，可望滿足部分電信商所期盼2019年實現5G大規模試驗或商用的需求。根據高通(Qualcomm)解釋，非獨立式5G NR就是以4G LTE網路為基礎執行準5G模式(「Set-up」Mode)，利用現有4G LTE無線接取網路與核心網路做為5G新無線接取技術的移動性管理與覆蓋錨點。 

如此一來，對電信商而言，將可以加快5G網路的部署，利於未來靈活過渡至5G接取網路與核心網路。而非獨立式5G NR標準化作業也可以在後續針對獨立式5G NR的標準制定作業中引入新功能與特性，完善整體5G NR標準化的關鍵設計，確保4G LTE和5G NR的相容與通用性，有助於5G快速進入市場(圖4)。 

圖4 3GPP非獨立式5G NR技術架構

資料來源：ITU，MIC整理

就投資面而言，電信商也毋須因一開始就要投入巨額資金布建5G網路而卻步，在利用非獨立式5G NR進行5G部署的情況下，電信商得以採用較低資金門檻進行發展，逐步建設、過渡至5G NR，也因此可望加快5G初始投資的腳步，並且更能靈活安排後續的5G網路建設投入。 

2017年11月，3GPP RAN 1小組會議中決定將於12月第三週作為技術決定週；而2017年12月21日，3GPP在葡萄牙里思本召開第78次RAN會員大會，其中有30家電信商與系統大廠正式宣布完成Release-15的第一部分非獨立式5G NR標準。在歷時數個月緊鑼密鼓、集結產業各方巨擘研議後，根據3GPP官方表示，非獨立式5G NR標準拍板定案過程僅花6分鐘批准確認。 

而此規範技術部分內容針對頻譜部分，該標準規範將涵蓋1GHz以下(如600MHz與700MHz)，2.5GHz、3.5GHz以及28GHz、39GHz和高達50GHz左右的低頻、中頻與高頻頻譜的支持。且規格中允許高達400MHz的頻寬，但須注意的是，頻道大小仍取決於所使用的頻譜。例如，2.5GHz和3.5GHz頻段最常見的頻寬大小約100MHz；使用毫米波的電信商則可使用多個100MHz頻寬或選擇最高400MHz的單一頻寬。 

至於低於1GHz的頻譜，頻道大小則在20MHz或更低，類似於LTE。此外，也完成非獨立式或獨立式5G NR標準版本共享實體物理層無線空中介面相關標準規格，也代表著2018年下旬支持非獨立式5G NR標準的硬體將向前相容於獨立式5G NR標準。而3GPP Release-15的第二部分，也就是包含全新5G核心網路在內，定義Layer 1、Layer 2及完整用戶平面與控制平面功能之全面端到端(End to End)獨立式(Standalone)5G NR系統標準，則將依照原計畫在2018年6月出爐。 

主要國家5G頻譜規畫加速　首輪頻譜拍賣2018年啟動  

全球政府及產業密切關注5G發展，因此亦加緊腳步規畫並完成5G頻譜的整備與釋出，2018年起陸續啟動。整體而言，全球主要區域與國家的5G頻譜分配態勢，大致上以6GHz為界線區分，有優先著眼6GHz以下頻段，以及積極布局6GHz以上毫米波(mmWave)的兩群體。其中，中國、歐洲各國主要偏好6GHz以下頻段；而日、韓、美則關注毫米波。各國主要根據當地相對應的頻譜資源進行早期的規畫，同時思考未來5G應用商用部署的頻譜需求。 

歐洲方面，歐盟無線電頻譜政策小組(RSPG)針對5G頻譜資源的分配規畫為：以3.4~3.8GHz為5G第一優先頻段，歐洲範圍內已經協調一致(主要提供都會區域的新服務)；5G可使用既有歐盟所協調為700MHz頻段(主要針對全國範圍與室內的5G覆蓋)。26GHz(24.25~27.5GHz)則為ECC確定此頻段為早期歐洲5GPioneer的毫米波頻段，且有超過3GHz連續頻譜。 

同時RSPG也建議未來可考量31.8~33.4GHz、40.5~43.5GHz，及免授權頻段66~71GHz的運用(更大範圍的57~71GHz頻段之運用也在評估範圍)；至於28GHz將不應用於地面行動寬頻接取，但對未來5G混合的通訊生態體系中的衛星業務而言，為可行頻段。 

美國方面，聯邦通信委員會(FCC)2016年起便針對低、中、高頻段頻譜進行一連串的規畫布局。2016年7月14日公布「頻譜開發計畫」(Spectrum Frontiers)，大膽進入新的頻譜領域，並面向5G開啟大量毫米波頻譜研究。開放近11GHz可以靈活用於移動和固定無線寬頻服務的高頻段頻譜，其中包括3.85GHz授權頻譜和7GHz未授權頻譜。這些被其定義為可用於Upper Microwave Flexible Use服務的頻譜具體分布在28GHz(27.5~28.35GHz)、37GHz(37~38.6GHz)、39GHz (38.6~40GHz)與一個新的64~71GHz未授權頻段。 

在低頻600MHz部分，FCC以獎勵拍賣，鼓勵電視業者提前繳回頻譜使用權，以提升美國寬頻發展。其中，T-Mobile宣布將利用該業者持有包括600MHz在內的所有頻段發展5G技術以及進行商用部署。 

亞洲方面，中國大陸在2017年6月5日則公布「中國工業與資訊化部關於第五代國際行動通訊系統(IMT-2020)使用3,300~3,600MHz和4,800~5,000MHz頻段相關事宜的通知(徵求意見稿)」，預計在3.3GHz~3.6GHz和4.8GHz~5GHz兩頻段上部署5G。在6GHz以下的頻段，中國工信部就批准超過400MHz的頻寬。2017年6月8日，中國公開徵集針對24.75~27.5GHz和37~42.5GHz頻段用於5G技術試驗的「5G毫米波頻段規畫徵集意見」，預計釋出8.25GHz高頻段頻譜資源。 

南韓監管機關則以三階段方式分配其5G頻譜資源，3.4~3.7GHz主要在2018年逐步釋出，屬於第一階段。同時期，針對毫米波頻譜規畫著重27.5~28.5GHz頻段之釋出；第二階段(2018~2021)主要考慮26.5~27.5GHz和28.5~29.5GHz兩塊共2GHz頻譜資源釋出，或其他WRC-19建議頻段；第三階段預計2021~2026年間陸續釋出剩餘頻寬約1GHz的頻譜資源。而平昌冬奧會期間，則以26.5~29.5GHz頻段部署5G試驗網路。 

日本總務省(Ministry of Internal Affairs and Communications, MIC)在2017年7月正式確定並公布關於針對6GHz以下高達500MHz頻寬，頻譜範圍在3.6~4.2GHz和4.4~4.9GHz5G頻譜之公眾諮詢結果。現階段6GHz以下，5G試點以4.4~4.9GHz為先，同時也開始進行3.6~4.2GHz頻段測試(圖5)。 

圖5 主要國家5G頻譜規畫綜觀

資料來源：各國、Qualcomm，MIC整理

2018年3月下旬，英國正式啟動針對3.4GHz的5G頻譜拍賣，並於4月上旬公布競標結果，包含EE、Vodafone、O2 與Three等電信商投入約14億英鎊，競標3.4GHz頻段中約150MHz之頻寬，成為全球首例。南韓政府也已宣布將在同年6月標售5G頻譜，澳大利亞也將於10月啟動頻譜拍賣。 

產業生態圈力推　 5G技術/應用併進發展  

由此可見，5G頻譜資源的配置與拍賣作業將於2018年更加積極開展，好讓電信營運商們有更多時間做準備，以求2019年5G商用網路布建能更進一步提升速度，應用服務部署也能更為完善。 

晶片大廠5G商用基頻數據晶片出爐5G商用終端最快2018年底亮相 

在2017年11月17日，英特爾(Intel)正式推出面向商用化的首款多模5G數據機晶片Intel XMM 8060，並完成5G端到端的通話測試。該晶片特色是可在sub-6GHz與mmWave頻段運作，同時符合完整5GNR NSA/SA標準，支援包含多種2G、3G(含CDMA)，以及4G既有各模式之多模連接，支援包含PC、手機、固網CPE及汽車等多種裝置接取至5G網路。預計2019年將Intel XMM 8060搭配客戶端設備出貨，期望2020年5G廣泛布建前，加速5G設備的滲透部署。 

無獨有偶的是，Qualcomm早在2016年10月下旬，於其舉辦的4G/5G Summit中便公布其Snapdragon X50 5G基頻數據晶片，但該晶片當時僅針對在28GHz頻譜條件下設計。面對後續Intel祭出可支援sub-6GHz與mmWave頻段運作的Goldridge 5G數據晶片解決方案，Qualcomm隨即於同年度MWC展會中展出更新規格的Snapdragon X50 5G Modem多模晶片組解決方案，不但支援在6GHz以下和多頻段毫米波頻譜運行，且符合3GPP 5G NR全系統，並且整合Gigabit LTE Modem，以致於單晶片可支援2G/3G/4G/5G多模功能。並於2017年10月17日，展示該Snapdragon X50數據晶片藉由數個100MHz載波實現1.24Gbps傳輸下載速度之成果；同時向相關合作夥伴公布整合Snapdragon X50數據連接能力的手機參考設計。 

2018年的MWC展會中，進一步地提出Qualcomm Snapdragon 5G模組解決方案，將超過千個零件整合成少數幾個經優化設計的模組，關鍵零件包括應用處理器(AP)、基頻數據機(Baseband Modem)、記憶體、電源管理積體電路(PMIC)、射頻前端(RFFE)、天線及被動元件，涵蓋數位、射頻、聯網及前端等功能。同時也和手機大廠達成合作協議，鎖定後續5G智慧型手機的研發設計與市場布局。 

而最值得注意的是華為海思，雖然在推出時程上仍稍微落後Qualcomm與Intel，但該公司在2018年MWC發表自行研發的Balong 5G01商用5G基頻數據晶片，以及同場加映採用Balong 5G01的華為5G CPE，預計2019年下半年推出使用該晶片組的智慧型手機，彰顯出華為在5G這個兵家必爭之地上，針對基頻數據晶片領域已直接對Qualcomm與Intel發下戰帖。 

圖6 Qualcomm、Intel、華為引領5G晶片商用布局

資料來源：各業者，MIC整理 至於同樣積極進行通訊數據晶片研發的三星(Samsung)，現階段尚未正式推出其5G基頻數據晶片，雖然曾於2018年度的CES中的非正式會議，展示其多模、可支援5Gbps傳輸速率的Exynos 5G數據晶片，並預計2018年下半年送樣，2019年量產，但仍只聞樓梯響(圖6)。 

系統設備大廠結合電信商開展5G技術與應用驗證成果斐然 

現階段全球各國主要電信商已陸續開展5G技術與應用的驗證作業，整體而言可發現，系統設備大廠與電信商、垂直應用業者跨界合作，現階段多聚焦eMBB及uRLLC場景下的技術與應用，進行以5G網路支撐的UHD影視串流、VR/AR服務、車聯網/無人車、同步遠端遙控於工業、醫療應用、工業物聯網等驗證(圖7)。 

圖7 聚焦eMBB與uRLLC相關5G關聯應用驗證

資料來源：MIC

以日韓兩國為例，日本NTT DoCoMo主導布局並拉攏合作夥伴則包含愛立信(Ericsson)、Samsung、NEC、諾基亞(Nokia)、華為、東武天空樹公司、日本電信電話株式會社、東武鐵道、Fujitsu、富士電視網路公司、和歌山縣公立大學法人和歌山縣立醫科大學、綜合警備保障株式會社等日本產學研機構與國際大廠共同合作。於2017年6月至2018年3月底，進行各類型5G應用綜合測試場域的部署，主要驗證應用包含娛樂應用、智慧城市/區域，以及醫療保健(圖8)。 

圖8 NTT DoCoMo 5G智慧城市/區域

資料來源：MIC

南韓的電信公司KT則在平昌冬奧的大規模5G應用驗證中大放異彩。啟用的5G創新應用，包含提供與參賽者同一視角的影像串流的同步視角(Sync View)；多角度、全景即時現場影視串流的360o VR；進行立體全息虛擬影像投影的即時訪問之全息影像現場(Hologram Live)；在會場安裝大量攝影機，從各角度拍攝選手動作，讓觀眾能夠從不同角度一窺選手的運動細節的時間切片(Time Slice)等應用。另外，也和南韓現代汽車合作打造5G無人駕駛巴士KT 5G Bus，在奧運場區內運行，接送選手團與一般觀賽來賓(圖9)。 

圖9 KT平昌冬奧5G應用展示

資料來源：KT，MIC整理 有了平昌奧運的經驗，南韓KT規畫加速進行5G網路部署，預計建設全國性基礎設施以提供「完美的5G」服務，並於2019年3月推出「5G行動服務」。但實際上，KT也不諱言，消費端客戶不見得能在屆時使用相關服務，畢竟無論是5G晶片或是智慧型手機的研發設計與製造量產，都要在2018年下旬至2019年上半年才就定位。 

至於歐美地區，現階段雖然由各系統設備大廠聯合電信商已經開始進行各類5G創新應用場景的測試，但其中值得注意的是，美國Verizon所進行的5G固定無線寬頻(Fixed Wireless Access, FWA)服務卻是最先宣布將進行商用化的應用；並且預計2018年下半年於包含加州Sacramento的5個城市提供5G FWA商用服務。 

電信/晶片/設備商攜手打群架　備戰5G時代 

5G世代的應用情境，不單單僅是超高速、大頻寬的行動聯網，更因5G技術所能提供的低延遲、高可靠以及大規模聯網的特性，將造就更多以往難以達成的應用服務、或是更為創新型態的應用情境。現階段5G相關測試驗證已陸續進行，整體而言可發現多是針對需增強型行動寬頻以及高可靠低延遲的相關應用，顯示出現階段業者們測試的5G技術與應用符合3GPP於2016年27日宣布針對5G標準在Release 15的詳細工作規畫中所確立的兩大5G應用場景eMBB及uRLLC。要實現eMBB及uRLLC場景下包含沉浸式、高畫質AR/VR、遠距機器人手術、工業自動化等創新應用服務，確保5G技術的妥善發展是毫無疑問的，而這也是大廠們正汲汲營營投入之處。  

2017年已是5G發展的加速期，非獨立式5G NR規格標準之底定，促使各國以2019年為基準點，進行大規模的5G試營運與商用化的部署。電信商與通訊晶片、系統大廠在2018年更呈現全面備戰的狀態。尤其面向2018年中，3GPP將正式推出完整的Release 15 5G NR技術標準。從2017年底開始，國際大廠、電信商基於3GPP新批准的非獨立式5G NR規格標準，合作進行符合3GPP標準的5G NR空中介面多廠商OTA互通性開發測試(IODT)。此意味著，主要電信商們將持續扮演業界領導者的角色，協同關鍵晶片大廠、系統設備業者，拉攏垂直產業巨擘，藉由盡早進行IODT以打造強健5G生態系，推廣未來5G多重服務的連結，更進一步接近5G行動服務商業化的目標。 

而2018年2月由南韓率先以平昌冬奧展現第一次大規模5G應用測試與展示，以及隨後聯合大廠與電信商進行的5G技術與應用的測試驗證將在此年度密集且加速布局，更彰顯出大廠們正緊鑼密鼓地，務求在技術與應用併行發展態勢下，讓5G世代的應用可行性能提前實現；並且能真的於2019年開展5G，不僅如Verizon所規畫的以固定無線寬頻商用服務為先，更是如南韓KT所宣示，將提供真正的5G行動寬頻服務的商用。 

(本文由台灣資通產業標準協會提供，作者為資策會MIC資深產業分析師)