【產業科普】5G 高貴推不動?通訊技術改變的不僅是硬體

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 28 日 7:30 | 分類 網通設備 follow us in feedly

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。

▲ 3GPP Release 時程表。(Source:3GPP

(首圖來源:shutterstock)

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