世界各國皆將2020年訂為5G正式商轉時間點，因此目前皆積極布局關鍵技術與進行關鍵頻段測試。台灣在4G時代雖為跟隨者但也累積不少技術能量，面臨未來5G世代，台灣業者若想提前布局應該考慮布局的關鍵技術是什麼？以及考慮優先測試的頻段與應用為何？本文將藉由各國政府、標準組織和國際大廠的5G布局動向，作為台灣步入5G技術的參考方針。
3GPP
3GPP技術規範工作小組(TSG)在5G之標準制定規劃，目前仍以Release 14為主，較注重於NB-IoT、汽車對各類物體(V2X)等應用；然3GPP專門制定服務需求規範的SA1(Service and System Aspects Working Group 1)工作小組於2016年6月23日，根據5G未來可能之智慧化應用情境，發布了4份技術報告概要(New Services and Markets Technology Enablers, SMARTER)做為未來5G標準制定之方向，值得一提的是，5G未來智慧化之應用乃是根據70個不同應用案例(可參考3GPP TR22.891文件)探討歸納而出。
SMARTER所重視的四大方向為大量物聯網(IoT)感測元件應用、智慧化應用之行動網路改善關鍵、行動網路頻寬之增加、網路操作效率之改善。此外，3GPP SA1正準備將4份技術文件合併成5G Stage 1的標準需求規範，後續將開始Stage 2及Stage 3之討論。草案預定2016年12月發布，最終版本預計於2017年3月發布。
3GPP亦於2016年6月27日宣布未來將針對5G標準在Release 15之詳細工作規劃，並預計於2018年6月確立Release 15之5G標準規範。Release 15標準將包含5G NR(New Radio)技術(即針對6GHz以下之頻段，並以正交分頻多工(OFDM)調變技術為主的情境)之純5G(Standalone)布建情境與混合式(Non-standalone)布建情境，目標應用情境為增強型行動寬頻應用(Enhanced Mobile Broadband, eMBB)、低延遲及高可靠性之應用(Ultra-Reliable and Low Latency Communications, URLLC)，標準規範之應用頻率為小於6GHz及大於6GHz。值得一提的是，TSG#72會議亦強調5G之標準設計必須具備向前相容性、可分階段導入及實現各應用場域之時間點。
歐洲與5GPPP
歐盟的5G PPP於2016年MWC大會上亦說明其目前標準制定已在2015年7月完成Phase 1之計畫審查，並開始執行19項技術標準研究計畫如NORMA、毫米波(mmWave)、小型蜂巢式基地台(Small Cell)等，2016年5月開始徵選Phase 2計畫。
5GPPP亦於2016年7月更新發表5G架構白皮書，該架構規範由核心網路到局端網路所需之關鍵技術，希望能將5G技術所延伸之應用與使用者的真實需求結合，加快5G應用之推動。該架構提出未來5G之關鍵議題，希望後續Phase 2可針對這些技術與議題作提案。白皮書內亦點出關鍵5大應用為醫療、能源、未來工廠、智慧車、數位媒體。
而歐洲主要電信營運商及網通業者如諾基亞(Nokia)、愛立信(Ericsson)、沃達豐(Vodafone)、西班牙電信(Telefonica)、Orange、德國電信(Deutsche Telekom)等於2016年2月簽訂合作協議，共同合作讓歐洲在2020年5G網路覆蓋20個主要城市，2018年以前完成歐洲各區之5G聯網技術測試。電信營運商並對歐盟提出頻譜釋放要求，希望在2020年時能釋出授權頻譜700MHz、3.4∼3.8GHz及大於6GHz之頻段(如24GHz)。
此外，歐盟亦積極與各國合作開發5G及IoT相關關鍵技術，如與南韓未來創造科學部共同投資研發5G、IoT、雲端運算等技術(2年內投入約1,200萬美元)，且亦和日本合作研發IoT、雲端運算及巨量資料等技術(2年內投入約1,300萬美元)。
中國IMT-2020(5G)
中國IMT-2020(5G)於2016年5月31日與歐盟5GPPP、南韓5G Forum、美國5G America及日本5GMF共同召開5G大會，與會者亦包含全球各地電信大廠及主要學術單位共約500人，目的為建立全球5G技術發展之一致性。
中國IMT-2020(5G)目前正在進行5Gx測試、評估方法研究及高低頻譜之挑選，目前已完成技術規格之測試，並預計於2016年9月完成技術之場域測試。測試場域類別主要為室內、都市及鄉村，此外並根據所需達成之技術特徵制定18項評估KPI。
在候選頻段方面，低頻(小於6GHz)的eMBB候選頻段為3.3∼3.4GHz、4.4∼4.5GHz、4.8∼4.99GHz，而IoT應用除將Sub-1GHz規劃給NB-IoT外，亦將5.9GHz規劃給車聯網使用。高頻(大於6GHz)方面則將20∼40GHz列為未來優先應用頻段，包含25GHz、28GHz、30GHz、40GHz及WRC-19 AI1.13規劃之候選頻段。
值得一提的是，國際電信聯盟無線通訊部門(ITU-R)的TG5/1小組於2016年5月召開第一次會議，並決定將24.25∼86GHz頻段訂為5G未來的新應用頻譜且展開研究，而中國負責37∼52.6GHz頻段之應用研究，更進一步取得未來5G國際話語權。
美國FCC
美國聯邦通訊委員會(Federal Communications Commission, FCC)於2016年7月14日宣布為加速推動5G之技術應用，將領先全球率先開放近11GHz之頻段給5G網路使用，授權頻段定為28GHz(27.5∼28.35GHz)、37GHz(37∼38.6GHz)及39GHz(38.6∼40GHz)，非授權頻段定為64∼71GHz，將於2017年測試5G網路，此外，5G Americas亦於白皮書中點出未來5G發展之關鍵技術及研究頻段，決議研究給WRC-19參考的頻段分別為24.25∼27.25GHz、31.8∼33.4GHz、37∼40.5GHz、40.5∼42.5GHz、42.5∼43.5GHz、45.5∼47GHz、47∼47.2GHz、47.2∼50.2GHz、50.4∼52.6GHz、66∼76GHz、81∼86GHz。
此外，FCC亦開放了3.5GHz及5GHz給非授權頻譜使用，在3.5GHz開放3550∼3700MHz頻段給市民使用(Citizen Broadband Radio Service, CBRS)，希望透由使用者共享，創造更多頻譜資源給創新使用。5GHz開放的頻段定為5150∼5925MHz，其中5150∼5250MHZ、5725∼5825MHz將開放給LTE與Wi-Fi共同使用。
主要廠商5G發展與頻譜規畫 動態Qualcomm
高通(Qualcomm)除在2015年底於美國聖地牙哥以28GHz測試mmWave技術外，2016 MWC展中更展出LTE和Wi-Fi聚合技術(LTE Wi-Fi Link Aggregation, LWA)，透過支援LWA的無線接取器(Access Point, AP)將行動數據的封包交給免授權頻段來傳輸，此一技術可支援跨接4G、5G及Wi-Fi技術，除有效利用頻譜外，並能使網通業者於前期LTE技術之投資更有效率被利用。
Nokia
為因應未來5G應用時的大頻寬、大量感測器聯網及機器傳輸資料之技術需求，Nokia於白皮書中發布主要5G網路技術發展方向為網路切分技術(Network Slicing)、高速傳輸轉發(Fast Traffic Forward)、動態用戶管理(Dynamic Experience Management)、服務連結(Service-determined Connectivity)及工作與移動需求(Session & Mobility on Demand)，此外，Nokia亦發布其5G網路架構，網路基礎架構包含融合邊緣雲(Converged Edge Cloud)、自適化核心(Universal Adaptive Core)、大規模網路接取(Massive Scale Access)及智慧網路架構(Smart Network Fabric)，使用者介面技術為可程式化作業系統(Programmable Network OS)，在雲端層為擴增認知(Augmented Cognition Systems)與動態數位資料安全(Dynamic Digital Security)。
Ericsson
Ericsson於5G技術布局較特別之策略為推出以軟體驅動的Plug-Ins解決方案，可銜接LTE、B4G、5G技術之產品，未來電信營運商可直接透過軟體升級，而不用更新太多硬體設備，此方案預計於2017年商用化。
華為
華為於5G的發展策略與Ericsson相似，都以透過合作夥伴方式建立生態體系為主，目前在全球已擁有30多家合作對象，此外，華為亦與歐洲合作夥伴發起垂直產業聯盟，加快5G於各領域應用之測試速度，希望在2018年可與合作夥伴開發5G商用網路並進行測試。觀察華為在5G網路系統的布局上，目前積極與各國電信商合作B4G之商用測試，截至2016年6月為止已有30個4.5G商用和測試網路，預計到2016年底會有60座商用網路。
NTT DOCOMO
NTT DOCOMO計畫到2017年底前為5G關鍵技術測試階段，2017年開始到2018年底將在日本東京進行5G系統測試，2017年開始亦會開始進行5G系統之商轉，此外，預計於2018年開始以5G技術驗證小型巴士的自動駕駛技術。而NTT DOCOMO亦在白皮書中提及6GHz以上之頻譜為未來5G應用發展的重點。
綜觀各國組織與大廠的5G技術發展動態，可歸納出頻譜效率、網路密度、頻寬拓展為各組織與大廠積極發展的三個技術面向，也因此可見天線技術朝向大規模、多頻及主動式反應發展。
而為提升網路系統運作效率，網路功能虛擬化(NFV)/軟體定義網路(SDN)技術話題熱度延燒至今，而網路切片技術更是未來NFV/SDN技術的重要一環，無論各國組織白皮書或者大廠皆將其列為5G最理想的網路架構。此外，在4G時代的OFDM技術有頻譜配置彈性不足的問題，因此可看到大廠紛紛提出如f-OFDM(filtered-OFDM)、FB-OFDM(filter-band OFDM)等基於OFDM原理的濾波演算法或編碼演算法設計來增加頻譜配置效率，以符合未來5G時代之應用。
由各國組織及大廠對於候選頻段之選定及測試，可歸納出歐洲及大陸主要由6GHz以下頻段開始布局測試，日本由於對於行動寬頻的應用較有興趣，因此在6GHz以上之頻段布局亦多，而美國則是現階段看起來在高低頻段布局較為平衡之國家。觀察電信營運商各國之布局，除了重視6GHz以下之頻段以3.5GHz及5GHz，由於3.5GHz其附近之頻寬累計連續可達400MHz，因此被各國政府或大廠所重視，此外，由於5GHz之可用頻寬較2.4GHz多，而為了與Wi-Fi和平共處，也因此產生了LTE-U、LTE授權輔助接入(License-assisted Access, LAA)、LWA等聚合技術。此外，高頻部分如28GHz、39GHz、73GHz等亦是各國布局之重點，原因為在高於6GHz的頻率範圍，此三種頻段氧氣吸收率(損耗率)較低，能傳輸距離較遠。
世界各國及大廠大部分將2016年訂為5G關鍵技術測試的最後一年，對於台灣業者而言，5G的關鍵技術及應用相對於系統是較有機會的，因此必須加快關鍵技術測試之腳步。而應用面上可考慮結合台灣服務業之優勢，如醫療服務、觀光服務等，加快在5G應用之布局腳步。
(本文作者為資策會MIC產業分析師)