電信/量測公司研發(fā)有成，5G網路原型設計加速成形

5G通訊網路發(fā)展鳴槍開跑。電信營運商及量測儀器開發(fā)商近來紛紛揭橥5G技術研發(fā)初步成果，包括成功建立5G虛擬化云端無線接取網路(C-RAN)平臺，以及推出相關技術的測試和驗證解決方案，將有助加快5G網路原型設計，達成在2020年啟動商用的目標。

5G成為2015年全球行動通訊大會(MWC)最大亮點。行動寬頻網路頻寬需求不斷高漲，已刺激電信營運商/設備業(yè)者、晶片商和各國標準研究組織提早投入 5G技術布局，包括中國移動、澳洲電信(Telstra)、愛立信(Ericsson)與Altera等廠商皆在2015年MWC發(fā)布未來的5G研究計 畫，以及初期技術和場域測試成果，將為下世代行動通訊網路發(fā)展端來牛肉。

5G浪潮席卷通訊產業(yè) 繼長程演進計畫(LTE)、LTE-Advanced之后，5G標準及相關網路接取技術發(fā)展也迅速浮上臺面，將成為通訊產業(yè)鏈未來幾年的投資和研發(fā)焦點。為搶占市場先機，全球主要電信業(yè)者和設備商無不積極卡位，正式引爆5G革命浪潮。

其中，中國移動已攜手Altera在2015年MWC展示5G虛擬化云端無線接取網路(C-RAN)平臺，將有助加速下一代集中式、可協(xié)調的5G無線網路 成形，以大幅提高用戶在網路訊號邊緣時的聯(lián)網體驗，同時實現(xiàn)更高的通道容量、頻譜效率，并降低網路功耗和布建復雜度。

中國移動研究院首席科學家Chih-Lin I表示，中國移動研究院(CMRI)首次發(fā)表C-RAN概念，至今已約5年時間，現(xiàn)在業(yè)內廣泛認為此一方案是5G網路不可或缺的要素，而選擇Altera 做為關鍵合作夥伴，可引入先進的現(xiàn)場可編程閘陣列(FPGA)技術和設計支援，滿足新一代無線網路對功耗、運算效能、靈活性和成本的嚴格要求，進而加速邁 向5G世代。

據悉，中國移動研究院和Altera在2014年即建立策略合作關系，雙方共同運用FPGA優(yōu)化C-RAN系統(tǒng)資料處理、零組件互連和回程資料傳送，歷經近1年的努力，方能在2015年MWC展出完整的5G虛擬化網路設計概念。無獨有偶，愛立信與澳洲電信亦看中MWC展會對通訊產業(yè)的指標性意義，合作揭橥 5G無線接取及核心網路概念性架構，并宣布將利用愛立信的云端系統(tǒng)、路由器 6000系列、演進式封包核心(EPC)網路技術、軟體定義網路(SDN)控制器、IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)等核心要素，投入5G專案研究和場域測試。

澳洲電信集團網路部門主管Mike Wright表示，雖然5G世界尚未來臨，但對產業(yè)鏈業(yè)者而言，立即著手標準及網路驗證等基礎工作非常重要，以利縮短技術學習曲線。愛立信、澳洲電信除依循3GPP研擬的通用標準外，亦將定義可s完全符合澳洲電信未來的5G網路架構和服務要求的規(guī)范。不僅如此，兩家公司計畫在今年下半年，于瑞典愛立信先進技術中心進行5G技術驗證，隨后則將在澳洲當地展開5G場域測試。

愛立信澳洲、紐西蘭及斐濟地區(qū)總裁洪凱申(Hakan Eriksson)強調，5G網路需要透過涵蓋設備、無線接取及核心網路在內的端到端方式加以實現(xiàn)，該公司與澳洲電信垂直合作，將能深入了解各項創(chuàng)新技術 對網路帶來的影響和效益，同時也能盡早部署5G機器類型通訊(MTC)，讓公共事業(yè)、物流及農業(yè)亦能加入未來物聯(lián)網機器對機器(M2M)通訊的一環(huán)。除電信營運商和設備廠外，羅德史瓦茲(RS)、國家儀器(NI)等量測儀器大廠也不遺余力推展5G相關測試技術，以尋求新一波發(fā)展高峰。

卡位5G商機　RS力推毫米波測試

看準5G極有可能在毫米波(mmWave)頻段運行，顛覆既有行動通訊網路形式，RS已于2015年MWC率先發(fā)布一系列支援毫米波寬頻測試的解決方案，包含向量訊號產生器、數位示波器和訊號暨頻譜分析儀，協(xié)助通訊晶片商和設備制造商加速接軌5G設計。

RS表示，該公司積極參與韓國5G論壇(5G Forum)、英國5G創(chuàng)新研究中心(5G Innovation Centre)、NGMN 5G Initiative組織，以及德國德勒斯登工業(yè)大學(Technische Universitat Dresden)5G實驗室，因而能掌握技術演進方向，盡早部署合適的測試方案。現(xiàn)階段，該公司訊號暨頻譜分析儀搭載特殊軟體方案，分析頻寬已可提升至 2GHz、支援高達67GHz頻率范圍，適用于當前5G行動網路原型設計，并可因應未來可能面臨的測試挑戰(zhàn)。

此外，RS訊號產生器已能產制40GHz測試訊號，再搭配外部升頻器即可提供更高頻率范圍的訊號;該公司在2015年MWC展出的測試配置即達成60GHz寬頻訊號產生效果，有助5G晶片和系統(tǒng)驗證。

無庸置疑，5G毫米波頻譜研究已躍居產業(yè)焦點，相關廠商更特別著重于工業(yè)、醫(yī)療照護、機器人控制及其他行業(yè)的應用開發(fā)。例如德國5G實驗室正著手研發(fā)行人 無線保護罩(Wireless Protective Bubble)，若車輛闖入這個保護罩中，煞車系則會自動啟動。諸如此類的情境對網路延遲有更高的要求，因而也帶動高性能量測方案導入需求。

終端消費者對高頻寬、高速網路的需求，加上2020年將有五百億部聯(lián)網裝置上線運作，已讓5G技術發(fā)展迫在眉梢。隨著行動、物聯(lián)網裝置數量遽增，電信營運商勢將推動行動網路往更高頻率、更大頻寬的方向前進，讓高頻量測技術成為研發(fā)下一代通訊產品不可或缺的要素。

不讓RS專美于前，NI近期亦發(fā)動新產品攻勢，透過結合軟體無線電(SDR)硬體和軟體設計流程的LabVIEW通訊系統(tǒng)設計組，可為工程師省下轉換不同程式語言的時間，加快5G系統(tǒng)原型的制作過程。

革新5G原型開發(fā)　國家儀器軟硬兼施

國家儀器大中華區(qū)行銷總經理郭皇志(圖1中)表示，過去網路從2G進展到3G的時間距離相當長，而3G演進至4G則僅花費4~5年;至于5G則預計將在2020年問世，顯見技術研發(fā)時間愈來愈緊迫，研發(fā)工程師也亟須導入更簡便的設計工具，以加快產品開發(fā)、驗證時程。

不僅如此，產業(yè)界對5G技術的定義尚未具體成熟，目前僅知大致將從發(fā)展大規(guī)模多重輸入多重輸出(Massive MIMO)天線、廣布基地臺、改良調變技術及運用毫米波(mmWave)等方向著手研究;然而，每種技術要從演算法到原型(Prototype)完成，須 經過相當繁復的過程，因此亟需借助性能優(yōu)異的開發(fā)平臺來驗證技術可行性，并加快原型制作。

為了催生5G技術，國家儀器提出一套軟硬體高度整合的解決方案--LabVIEW通訊系統(tǒng)設計組，期能從系統(tǒng)層級的角度解決現(xiàn)今研發(fā)人員所面臨的問題，并大幅縮減他們的開發(fā)時間。

國家儀器技術行銷經理潘建安(圖1右)進一步解釋，SDR的硬體電路架構，含括了中央處理器(CPU)/通用處理器(GPP)、現(xiàn)場可編程閘陣列 (FPGA)/數位訊號處理器(DSP)，以及射頻前端(RF Front-end)等三大部分，因此往往須要動用不同的技術團隊來進行開發(fā)，加上FPGA和處理器所使用的程式語言和開發(fā)工具不同，造成系統(tǒng)映射 (Mapping)不易，使得從演算法開發(fā)到原型完成，往往須耗費長達1年以上的時間。

有鑒于此，LabVIEW通訊系統(tǒng)設計組不僅強化不同演算法設計語言間無縫轉換的能力，同時提供硬體知覺設計環(huán)境，透過功能軟體圖，提供實體設定控制、硬體限制和系統(tǒng)建檔功能。如此便能讓設計人員致力于創(chuàng)新，不必為了實作細節(jié)而分心，進一步提高原型制作的速度與品質。

事實上，目前5G網路、量測技術和標準制定均同步開跑，不僅電信、量測相關廠商蜂擁而至，標準研究組織也陸續(xù)冒出頭來，近期，5G全球聯(lián)盟(5G World Alliance)即在2015年MWC上正式啟動;該組織將致力于發(fā)展下一代無線網路技術，以滿足未來M2M、SDN及行動云端運算等應用，實現(xiàn)萬物相 連的聯(lián)網情境。

打造下世代行動網路　5G全球聯(lián)盟正式成立

5GWA創(chuàng)辦主席暨IPv6論壇主席Latif Ladid指出，5G技術能夠將每個人和物品都納入物聯(lián)網世界;所謂的5G世界系將固定網路和行動網路技術融合，如以IPv6架構為基礎的M2M、行動物 聯(lián)網、行動云端運算、SDN、網路功能虛擬化(NFV)等，以改變所有的生活和商業(yè)模式。5GWA不管對于專業(yè)組織，以及期待新興網路解決方案出現(xiàn)的使用 者和廠商而言，都是非常關鍵的角色。

5GWA還希望將5G技術推向不同產業(yè)類別。Ladid進一步指出，2020年的世界將會融合許多重要的基礎建設，如衛(wèi)生醫(yī)療、交通運輸和農業(yè)，因此5GWA要開始試圖進入這些產業(yè)，才能將各行各業(yè)的需求從一開始就導入5G框架。

目前，5GWA正和歐洲電訊標準協(xié)會IPv6產業(yè)規(guī)范小組(ETSI IPv6 ISG)展開密切合作，希望能整合電信和網際網路，并與標準發(fā)展組織如3GPP、ESTSI、網際網路工程工作小組(IETF)和國際電信聯(lián)盟(ITU)分享最佳實踐方式。