行動產業的下一件大事——5G，即將準備走出實驗室了。儘管預計要到2020年才會開始部署商用服務，但接下來的幾個月將超越研究階段，陸續展開一連串的原型展示、現場測試以及建立標準等行動。
定義3G和LTE標準的3GPPP將從12月啟動5G標準制定工作，首先將為6GHz以上頻譜建模通道性能。許多公司已經對於關鍵的性能指標有了初步的想法，例如採用新的空中介面標準。最終標準預計將在2018年定案。
業界將從2016年初開始進行現場測試，並為即將在韓國舉行的2018年奧運(2018 Olympics)逐步展開部署——預計這將成為首次完整公開展示5G網路的先期標準版本。
諾基亞(Nokia Networks)無線系統研究總監Peter Merz表示，“我們將2015年視為5G從研究邁向標準化的轉型期，”該公司如今已經發展出完善的5G空中介面概念了。
截至目前為止，有關5G網路的展示一直局限於各自獨立的技術。但在明年二月的全球行動通訊大會(MWC)上，預計供應商將展示多種5G技術，不過目前這些技術有許多仍在實驗室階段。
5G預計將提供一連串的新功能，包括高達10Gbits/s或20Gbits/s的最大數據傳輸速率，特別是針對人口密集的都會區。它可以作業於30-300GHz的毫米波(mmWave)或釐米波(cmWave)頻率範圍，以及支援低至1毫秒或幾百微秒延遲的機器對機器(M2M)網路，從而為工業自動化帶來新功能。這種新功能特色還可支援各種不同的應用範圍，甚至包括軟體定義網路(SDN)與網路虛擬化。
Merz指出，正如5G規格的多樣化一樣，空中介面必須具備一定的靈活度，才能應用於廣泛的毫米波與釐米波頻率範圍。他認為，5G技術應該根據：
‧利用非成對頻段的正交頻分多工(OFDM)波形與接取方案；
‧3-40GHz範圍的頻段；
‧靈活的參數設定與動態時移，打造彈性化上行/下行鏈路；
‧在服務需要低延遲時，控制可快速傳輸訊號至終端的通道。
Merz並補充說：“它還必須具備向下相容性，因為你並不希望被自已現在做的決定所限制。”
幾家主要的基地台供應商正著眼於歐洲METIS計劃，開始規劃有關空中介面的更多新想法。此外，有些營運商也提出了自家的看法。
“例如大家都在思考的概念車設計，而且也知道這並不會是最後的結果，因為這只是一個以促進5G為導向的發展過程......‘魔鬼就藏在細節裡’，”Merz說。
5G應用的頻段分佈與接取技術。
（來源：METIS）
Massive MIMO瞄準5G、LTE與Wi-Fi
5G標準預計也將採用‘大規模多輸入多輸出’(Massive MIMO)技術，在儘可能降低干擾的同時大幅提高流量密度。該技術採用數十到數百個微型天線，用於建立並操縱訊號波束。
“至於如何利用晶片級設計控制所有的天線以及部署收發器，還必須進行大量的研究，”Merz說。
工程師們已經為LTE網路著手研究一種利用8-16根天線的MIMO版本，為需要使用多達250根天線的5G網路鋪路。他補充說：“我們已經與Mitsubishi攜手打造3.5GHz原型，同時也與NTT Docomo合作展開波束控制的研究。”
先進的Wi-Fi同時也是5G服務套件的一部份，“目前已有幾項利用Massive MIMO的計劃正在進行中，”英特爾(Intel)毫米波計劃資深總監Ali Sadri表示。
“其中一項是WiGig的延伸——著眼於‘多用戶MIMO’(MU-MIMO)的IEEE 802.11ay。”Sadri說，“我們一直致力於為短距離接取以及回程/去程網路打造128個元素以上的大型陣列 ……透過60GHz頻帶的非直視傳輸(NOL)，以1 Gbits/s的傳輸速率實現長達400公尺的距離。”
許多5G的功能將從現正不斷完善中的LTE網路發展而來。例如，LTE正從MIMO的研發中取得更高的峰值速率。Nokia以及其他業界廠商均同意，2020年以後的通訊將結合一系列現有技術與發展中系統，包括LTE-A與Wi-F，以及專為滿足新功能要求而開發的新技術，例如支援網際網路、機器與擴增實境(VR)的虛擬零延遲等。
現有的行動技術無法達到2020年以後市場所要求的功能，需要後續的更多研究才能打造高性能的5G環境。
（來源：Nokia Networks）
未來的LTE版本將支援新的鄰近服務(proximity service)，並作為5G規劃低延遲特性的前導。此外，目前正與韓國電信(Korea Telecom)合作進行場測的Merz表示，針對所謂機器類通訊的低成本LTE版本也進展良好，該功能還將成為2017年初商用化LTE Release 13h的一部份。
更重要的是，諾基亞已經與德國慕尼黑的廣播業者合作，針對使用LTE提供地面電視訊號進行測試。Merz說：“有許多很酷的事情正在醞釀中。”
5G虛擬服務平台
研究人員們並致力於讓5G網路更易於管理，能夠更靈活地作為一種讓電信業者與第三方部署新服務的平台。例如，目前歐洲5GPPP的一項新計劃目標就在於打造這種基於SDN與開放API的功能。
大約有45名工程師在日前召開了‘5G新型無線多服務自適應網路架構’(5G NORMA)小組的第一次會議。5G NORMA計劃負責人Simone Redana表示，他們的目標是在未來的30個月內提出一項結合原型與展示的端至端網路架構。
Redana指出，“我們需要一個靈活且能因應不同服務需求的5G網路架構，涵蓋從寬頻接取到低延遲機器控制等範圍。”Redana同時也是諾基亞在慕尼黑的無線研究實驗室負責人。
NORMA的計劃目標還包括為5G定義SDN控制器。同時，該計劃也將為‘多租戶’(multi-tenancy)技術鋪路，讓多家電信業者以及第三方都能透過虛擬化接取共享一系列的網路硬體。該計劃將採取一種基於部份雲端運算服務(利用開放API)的做法。
“無線電以及硬體和軟體都將因應空中下載(over-the-top；OTT)應用的需要，為用戶提供服務。”Redana指出，“儘管還必須進一步提高服務品質，但已經有一些電信業者從這項網路服務中看到了機會，而其他的電信業者仍相對較保守。”
5G NORMA小組將從不同的層面提供架構概念、展示與原型。預計在未來的12-18個月內就會提出首項提案，不過，該計劃還只是目前在5GPPP積極進行的十多項計劃之一。5GPPP是歐盟(EC)於2013年12月成立的5G技術重點組織，目標在於推動歐洲的5G研究與全球合作，從而促進歐洲在2020年的5G目標與未來的無線通訊基礎設施。歐盟並已為其投入7年18億美元的資金。
NORMA將從歐盟以及多家贊助單位獲得8百萬歐元的支援，目前約有30名工程師全職投入這項計劃。贊助單位包括Alcatel-Lucent、NEC與諾基亞等OEM、荷蘭電信(Deutsche Telekom)、Orange與西班牙電信(Telefonica)等電信業者，以及來自德國、西班牙與英國的大學等。
編譯：Susan Hong
(參考原文：5G Moves Out of the Lab，by R. Colin Johnson)
資料來源:電子工程專輯
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