創新之鑰 Innovation
5G時代蓄勢待發 臺灣技術卡位
撰文／施祖琪 攝影／黃鼎翔
隨著4G在全球陸續進入商轉，新一代的無線通信技術5G也已啟航，先進國家紛紛加緊相關技術的研發和標準制定。工研院亦與相關單位共謀發展5G通訊標準，讓臺灣適時掌握市場先機。
目前，5G在系統能力和技術規格尚未明確規範，但重要國際組織與業者均全力推動5G技術於2020年完成商轉。專注於國際行動電信系統（IMT）研究的ITU-R WP5D（國際電信聯盟無線電通訊局──5D工作小組）已著手起草《2020年及之後IMT系統發展架構和目標（Framework and Overall Objectives of the Future Development of IMT for 2020 and Beyond）》建議書，預計將於2015年定稿，且於2020年底以前決定並核准5G系統的標準和規格。因此經濟部技術處日前與英國貿易文化辦事處合辦「臺英5G聯合研討會」，共同探討此一新興通訊技術的前景。
英國薩里大學5G創新中心（5GIC）計畫主持人之一的 Pei Xiao 博士指出，5G系統最大的挑戰為提高面積效率、降低網路延遲時間、推動綠色科技和打造一致性的用戶體驗。這些問題需要多方投入和跨學門參與才能解決，故 5GIC 已與包括工研院在內的全球研發夥伴攜手投入研究。
倫敦國王學院電信研究中心所長Mischa Dohler博士在會中表示，每一代無線通信技術的週期更迭約歷時10年。由於英國自2014年起開始探討5G技術，所以他預計2023～2024年間會正式上路，不過，5G真正起飛恐怕得等到2030年。他還表示，希望5G是最後一代，但會有持續的標準發展和改進的通信技術。在5G通信系統的演進中，臺灣和英國都很重視國際合作，且兩國的地理環境和人口分布特點頗為相近，應汲取彼此優勢並加強合作。
資訊產業願景：BRIDGE迎向5G
工研院資訊與通訊研究所副所長，暨臺灣資通訊產業標準協會秘書長周勝鄰指出，依據工研院產業經濟與趨勢研究中心（IEK）的分析，截至2020年以前，以下六大趨勢將推動無線通訊技術朝向5G邁進：寬頻（Broadband）、智慧城市與區域（i-region）、網路無遠弗屆（Internet Everywhere）、數位樂活（Digital LOHAS）、綠色資通訊服務（Green ICT Services）、終生教育學習（E-readiness）――各取其英文字首，這些推動因素簡稱為｢BRIDGE｣。
在BRIDGE推波助瀾下，人類生活型態的改變將加快和變多，至2020年時，生活各面向都將仰賴新通訊系統啟動及運作，如：智慧農耕（食）、3D虛擬試衣間（衣）、居家用電監控（住）、互連智慧汽車（行）、擴增實境輔助教學（育）、虛擬體感遊戲（樂）等，真正實踐智慧生活的願景。而現階段系統將無法因應新需求，而會由下一代行動通訊平臺5G支援。
5G系統能力和關鍵技術
針對5G關鍵的系統能力，ITU-R WP5D已在今年二月舉辦的第21次會議上，就使用者體驗速率、峰值速率、行動性、網路延遲時間、連接設備密度等指標做出進一步定義（表一）。根據這些定義，除了行動寬頻傳輸量以外，5G和4G系統之間最大的差異還包括低網路延遲時間、高可靠性，以及大規模的機器與機器通訊。
現階段，許多國家已投入5G技術的發展，如：歐盟透過「2020年資訊社會的行動暨無線通訊網路驅動」（Mobile and Wireless Communications Enablers for the 2020 Information Society; METIS）計畫進行5G的理論和技術基礎的規畫。依據METIS的願景，5G技術須支援：
- 行動數據流量增加1,000倍
- 聯網設備數量提高10到100倍
- 終端用戶數據速率加快10到100倍
- 端到端網路延遲時間縮短為1/5
- 低功率設備的電池續航力延長10倍
2014年初，行政院於「5G產業策略會議」明定出我國未來的5G發展方向，並號召產、官、學界共同投入研發工作。有鑒於5G系統對「行動數據流量增加1,000倍」的關鍵要求，頻譜效率、網路延遲時間和連接密度都必須大幅改善，國內的5G技術研發將鎖定三個面向，目標是在2020年催生出國產的整合性5G解決方案，重點如下：
- 新無線接取網路系統：包括頻譜共享、大規模多輸入多輸出（massive MIMO）、波束成形／追蹤（beam forming／tracking）等可增加頻譜效率及流量的技術領域。
- 大量機器類型通訊系統（massive MTC）：如非正交波形、自發電MTC元件等支援IoT設備接入和加強電源效率的技術。
- 超密度網路（UDN）系統：包括動態頻譜接取技術
- （Dynamic Spectrum Access; DSA）、軟體定義網路（Software Defined Networking; SDN）、自組網路（Self-Organizing Network; SON）和移動網路（Moving Network）等領域，以提高系統單位面積吞吐量和強健性。
5G不只改變通訊 更是生活型態
這些標準及技術為5G行動和無線通訊系統提供理論與技術基礎，也描繪出下一代通訊的光明願景。工研院和資策會等單位亦共謀發展5G通訊標準，並將標準技術提案送交ITU-R WP5D，讓臺灣不在影響重大的標準制定過程中缺席。
然而，周勝鄰特別強調，通訊系統的進步雖是5G成真的必然條件，但5G時代若要真的起飛，更重要的是整體生態體系的成熟，故ICT產業其他領域的革新也不可或缺，才能促成智慧生活。臺灣在ICT產業擁有豐沛的資源及經驗，不僅Wi-Fi產品的全球市占率達八成，在用戶端（CPE）通訊設備成本下降、應用普及和研發上亦扮演關鍵的角色。若能適時掌握市場先機，5G時代可望為臺灣ICT領域和整體產業發展注入莫大商機！
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