【產業科普】5G 高貴推不動？通訊技術改變的不僅是硬體

在各國通訊技術逐步邁向 5G 的同時，台灣電信業者卻開始削價競爭，有意見認為這將不利於 5G 的基礎建設，但這真是 5G 發展的最大障礙嗎？

人類最早使用電的通訊方式──電報，是工業社會中非常重要的發明，其能夠令資訊以非常快的迅速橫跨國家甚至洲際，而不需仰賴人力畜力。其影響了國際貿易、金融甚至是全球化的進程，是人類文明發展的重要里程碑。

但事實上要普及這項發明並不便宜，跨海電纜等設施往往都需要龐大的資金及專業人員來維護，但其貢獻也是非常顯著的，迅速的傳遞情報這件事情一直都非常的有價值，通訊對近代人類社會而言更是不可或缺的交通建設。

值得注意的是，儘管現代發展出來了無線通訊，但有線通訊也並沒有因此被廢棄，因為雖然都是為了傳遞資訊，但其實這些技術的應用相當不同。就算隨著更有效率的跨國通訊手段不斷出現，電報已逐漸式微，但基於其技術的傳真系統仍然被廣泛利用。所以通訊技術並非只是線性的演進，而是端看技術的應用場景是否存在，基礎建設的成本還不是最主要問題。

以無線通訊而言，至今發展也不過 30 餘年，也即將進入第 5 代。從單純的語音傳輸到影像傳輸，直接改變了人類的生活方式，這其中所需要的硬體設備當然也不盡相同，費用也相當昂貴，但肯定不是阻礙技術發展的理由。發展下一代通訊技術的理由，不僅是商業動機，更多可說是對未來社會的想像；反過來說，會阻礙通訊技術發展的理由，更多是對未來沒有想像。

電信分類的理由

當然不是說成本不重要，但通常這類的建設往往對社會及經濟的發展有正面的外部性，再加上頻譜本身就是有限資源，所以政府通常會以特許經營的方式鼓勵業者多多投入基礎建設，也才有一、二類業者的分別與限制。第一類業者承擔了建設網路的重擔，而第二類業者則著重於提供更多樣化的服務，當然為避免第一類電信業者濫用其市場力量，所以政府往往也會有所限制。不過像在目前中華電信已釋股民營化之後，此類政府干預的合理性就出現爭議。

且在實際營運上，還是會有諸多考量，在不違反現行法規之下，儘管 4G 技術更加先進，VoLTE 的封包交換技術能令話質更好，更快速，但電信商卻並未立即採用，因為傳統線路交換的商業模式能夠使電信公司獲得更多營收。所以其實雖然民眾能用 4G 上網，但通話卻往往還是用 3G 通道，而事實上此技術早在 2013 年就已出現了。

而以台灣為例，儘管 5G 可望在 2019 年出現，但 3G 系統也才剛要在 2018 年底廢止而已。簡單來講，4G 的出現並不會立即將 3G 的基礎建設淘汰掉，可以推測，當 5G 出現後，4G 系統當然仍會繼續運作。所以問題一直都在於應用，到底建設出 5G 網路之後，能夠做什麼？才是決定台灣何時能夠進入 5G 時代的關鍵。網速的大幅提高，到底對生活有什麼影響？甚至能發展出怎樣的商業模式？這才是電信業者真正關注且疑惑的事情。

想像這件事情其實一點也不容易，像在 4G 剛開台時曾主打影像通話，但很難說是現在 4G 用戶的快速成長主要動力。當然這其實是一個大哉問，講到 5G 通常第一個想到的是自駕車。自駕車與 5G 有個很類似的共通點，那就是被注滿了許多夢想，甚至有些研究報告也開始估算所謂的自駕經濟云云，討論未來自駕車將能帶來多大的商機。而 5G 也同樣有此待遇，美商高通就曾以 5G 經濟為名來發表報告。

技術與商業

雖然這並非夢想，但離現實還有段距離，自駕系統要發展到布滿開放道路，取代大部分的有人車，不會是幾年內就可能完成的事，而 5G 問題也不會比自駕車更簡單。事實上，要應付自駕車系統的需求，4G LTE 技術其實就已足夠。或許 5G 更好，但這並不構成必要的理由。中國華為技術創辦人任正非就認為，許多人太過誇大 5G 的商機，現在市場的需求還沒有顯現，就算順利商用化，也不會那麼快就大規模部署。

從技術演進的角度來看，5G 當然也不會是完全獨立於 4G 的技術。反過來講，5G 在短期仍然無法取代 4G 成為主要的網路。造成部分業者預期，早期的 5G 既然不會是大規模的連續性部署，那麼大部分就必須與 4G 網路協作，也只有這樣才能優化投資結構。所以目前市場最重要的需求，其實是令 4G 與 5G 融合的技術方案，如何將 5G 的部分技術提前應用於 4G 網路將會是商業化的關鍵。

例如令 4G 網路利用 LTE－A 等技術，還有整合 MIMO、LAA、NB－IoT 等來擴大網路能力，並朝向 5G 應用邁進。接下來還要發展同時相容於 4G 與 5G 技術的終端產品，以適應融合過渡期。事實上，各家已開始推出 Pre 5G 的產品，準備搶佔先機。例如中國的中興通訊就提出了相關的解決方案，在全球 5G 通訊的發展上獲得一席之地。

而在基礎建設上，5G 因為需要更多的基地台，所以布建的地點往往不會是獨立的，而是選擇與既有的公共建設並存，例如公車站、電話亭或是路燈等，原本就散布在城市內的設施。畢竟，若早期 5G 是局部布建，正常來講都會選擇從人口密集的都市開始。近期在台灣的台北市就打算建置上萬盞智慧路燈，透過 5G 通訊來部署車流監控及人臉辨識系統。

類似的方案，在中國應用得更廣，中國投入在社會監控的規模及資源估計即可支撐 5G 網路發展及應用，為了做到實時監控，5G 網路的大容量及低延遲性，非常適合這樣的應用。甚至依靠 5G 網路可以進一步的部署監控無人機來做更細部的超遠程操作。

▲ 一台配備光達的無人機，即可輕易掃描周遭環境。（Source：華為 5G 白皮書）

5G 應用分類

對 5G 技術的想像當然不僅如此，目前被認為最具有商業價值的，除了 VR / AR 及自駕車外，就是智慧醫療、行動辦公、4/8K 等，其餘族繁不及備載。不過總體而言，目前的應用場景主要有 3 個層面，大頻寬的網路傳輸、智慧家庭及智慧城市。從技術上來講就是，增強型行動寬頻通訊（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）、超可靠度和低延遲通訊（Ultra-reliable and Low Latency Communications，URLLC）及大規模機器型通訊（Massive Machine Type Communications，mMTC）等三類。

目前 5G New Radio 所訂的標準，是從 eMBB 開始至 URLLC，而 mMTC 則可能會與 NB-IoT 及 LTE 技術慢慢對接。目前華為已爭取到 Polar 極化碼做為全球 5G eMBB 的短碼技術標準，而長碼則是高通主推的 LDPC 碼，未來廠商若要使用 eMBB 技術領域都將要向兩家支付授權金。目前 eMBB 技術主要是被應用於 VR/AR 影像傳輸也是華為最看好市場潛力的一塊。

而 URLLC 的技術應用在低延遲與高可靠度的場景，例如自駕車及工業自動化等必須要有快速且準確反應的服務。透過調整子載波間距及迷你時槽（Mini-Slot）等技術提高傳輸速度，還有使用如多基站連結（Multi-connectivity）及傳輸多樣性（Diversity）等設計提高傳輸數據的可靠性。目前 4G 的延遲大約是 50ms 而 5G 的延遲必須降到 1ms 以下。

最後 mMTC 技術則將被廣泛應用在醫療照護及大規模物聯網上，當初在發展 4G 的時候並未把物聯網的需求考量在內，所以其實物聯網有一套 NB-IoT，雖然同樣也講求網速及低延遲性，但與 URLLC 不同的是面向數據量較小，但數量眾多的裝置，如智慧電表。不過如未來智慧醫療服務可能就需要更高的可靠性，所以產生了 mMTC 技術標準。

總體來講，eMBB 與 URLLC 是 5G 的第一步，3GPP 在 2018 年釋出的 Release 15 也還是以這兩項標準為主，還尚未提到 mMTC，預計等要到 2019 年 9 月的 Release 16 才會完成。而 NB-IoT 未來是否會整合到 5G 的技術，亦或是提出另一套標準，將會是接下來 5G 發展相當關鍵的議題。