5G技術(shù)三路發(fā)進 6GHz以上頻段受矚目

　　3GPP確定把R12/13/14定位成LTE Advanced Pro標準后(與有資料將R12仍認定在LTE Advanced，而非LTE Advanced Pro)，接著產(chǎn)業(yè)也將目標轉(zhuǎn)向更后續(xù)的R15版，此版將正式認定為5G技術(shù)。

　　5G技術(shù)的細節(jié)仍待提案、審議，但技術(shù)的大方向已確定，即分成三方面來發(fā)展，一是持續(xù)強化過往以來的行動寬頻;二是發(fā)展公眾物聯(lián)網(wǎng)，且為大量布建的;三是關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)。

　　5G技術(shù)的細節(jié)仍待提案、審議，但技術(shù)的大方向已確定，即分成三方面來發(fā)展，一是持續(xù)強化過往以來的行動寬頻，稱為Enhanced Mobile Broadband;二是發(fā)展公眾物聯(lián)網(wǎng)，且為大量布建的，此稱為Massive IoT或Massive MTC;三是關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)，稱為Mission-Critical Services或Ultra-reliable and Low Latency Communications，其實本質(zhì)上也是物聯(lián)網(wǎng)，但是對通訊的反應速度(低延遲Low-Latency)、通訊穩(wěn)定度、安全性等有更進一步的強化。

　　在具體應用上，行動寬頻主要指手機上網(wǎng)，但也包含居家或公眾場合上網(wǎng);公眾物聯(lián)網(wǎng)則用來實現(xiàn)智慧家庭、智慧城市，但也包含穿戴式電子(一般人健身的智慧手表、手環(huán)的少量數(shù)據(jù)傳輸);關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)則是健康監(jiān)督(中老年人血糖、血壓)、汽車、機器人與產(chǎn)業(yè)自動化等。

　　如果將三種應用對應到無線頻譜資源上，Massive IoT為了廣大的覆蓋面積，將以低于1GHz的頻段為主，亦即今日常言的Sub-1GHz;而行動寬頻與關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)會采行1GHz～6GHz間的頻段;另外也會使用比6GHz更高的頻段，但主要用于極致的頻寬需求應用，或相對短距離的行動寬頻應用。

　　在5G技術(shù)中，最讓人好奇的莫過于6GHz以上頻段(也稱mmWave、mmW、毫米波)的運用，這方面可以說是機會與挑戰(zhàn)并存。在機會方面，6GHz以上可以有更大的通訊頻寬，例如數(shù)百MHz為一個通道，比現(xiàn)有LTE一個最大通道僅20MHz(倘若不使用載波聚合技術(shù))高出許多，也因而能得到數(shù)Gbps的資料傳輸率。

　　而且，6GHz以上頻段既可以用于前段的存取點(access)，也可以用于后段的回程傳送(backhaul)，布建上具有彈性，事實上近年的無線通訊技術(shù)演進也在去除集中化設(shè)計，物聯(lián)網(wǎng)采行各節(jié)點能直接相互通訊，即便是手機也開始講究直接通訊，如LTE D2D/Direct技術(shù)，或用手機充當急難基地臺、對講機技術(shù)。

　　去集中化設(shè)計其實也同時意味著降低基地臺的倚賴度，過往的Macro Cell大覆蓋基地臺外，電信設(shè)備商逐漸轉(zhuǎn)強調(diào)Metro、Micro、Pico、Femtocell等小覆蓋基地臺(統(tǒng)稱Small Cell)，主張更細膩與更智慧化的覆蓋，并降低發(fā)送功率。

　　6GHz以上頻段的另一特性為電波方向性高，或稱指向性高，相同空間內(nèi)的發(fā)波，其相互干擾性小，因而可在相同空間內(nèi)放置更多的收發(fā)天線，增加整體傳輸量。目前Qualcomm已實現(xiàn)32組天線的設(shè)計，或在小小的銅板面積內(nèi)即放置6組天線，不過這是依循IEEE 802.11ad標準的實現(xiàn)，5G實現(xiàn)仍待提案。

　　毫米波有優(yōu)點也有缺點，一是較高的傳輸路徑損失，容易受彎折的路徑、遮擋所影響，傳輸?shù)姆€(wěn)定性有待考驗;二是現(xiàn)階段毫米波的射頻技術(shù)實現(xiàn)難度高，收發(fā)裝置的成本相對也高。也因為毫米波的效益挑戰(zhàn)并存，因而亦有較保守態(tài)度的業(yè)者主張至R16版才制訂mmW標準，R15仍以6GHz以下為主。

　　最后，本文一直只提6GHz以上頻段，但超過6GHz后最高到多少頻率呢?目前各種技術(shù)提案顯示最高會制訂到100GHz，美國FCC在今(2016)年7月已著手審訂24GHz以上頻段，因此在技術(shù)可行性外法規(guī)也須配套松綁，否則難以推進到商業(yè)化營運。

　　而筆者也大膽推猜，5G技術(shù)與服務(wù)到來后，更進一步會導入6GHz頻段的使用，手機與電信營運商肯定會以“6G、6G+”之名為號召，成為新行銷詞，但5G的G指的是Generation(世代)，6G的G卻是GHz、Gigahertz。事實上類似的混淆已在2012年發(fā)生過，5G Wi-Fi既是指第五代Wi-Fi速率標準(IEEE 802.11ac)，但也帶有使用5GHz頻段的意涵。