5G技術(shù)三路發(fā)進(jìn) 6GHz以上頻段受矚目

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

　　5G技術(shù)的細(xì)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(qiáng)化過往以來的行動(dòng)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(xì)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(qiáng)化過往以來的行動(dòng)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(shí)本質(zhì)上也是物聯(lián)網(wǎng)，但是對(duì)通訊的反應(yīng)速度(低延遲Low-Latency)、通訊穩(wěn)定度、安全性等有更進(jìn)一步的強(qiáng)化。

　　在具體應(yīng)用上，行動(dòng)寬頻主要指手機(jī)上網(wǎng)，但也包含居家或公眾場(chǎng)合上網(wǎng);公眾物聯(lián)網(wǎng)則用來實(shí)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(jī)器人與產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化等。

　　如果將三種應(yīng)用對(duì)應(yīng)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(dòng)寬頻與關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)會(huì)采行1GHz～6GHz間的頻段;另外也會(huì)使用比6GHz更高的頻段，但主要用于極致的頻寬需求應(yīng)用，或相對(duì)短距離的行動(dòng)寬頻應(yīng)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(yùn)用，這方面可以說是機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)并存。在機(jī)會(huì)方面，6GHz以上可以有更大的通訊頻寬，例如數(shù)百M(fèi)Hz為一個(gè)通道，比現(xiàn)有LTE一個(gè)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(diǎn)(access)，也可以用于后段的回程傳送(backhaul)，布建上具有彈性，事實(shí)上近年的無線通訊技術(shù)演進(jìn)也在去除集中化設(shè)計(jì)，物聯(lián)網(wǎng)采行各節(jié)點(diǎn)能直接相互通訊，即便是手機(jī)也開始講究直接通訊，如LTE D2D/Direct技術(shù)，或用手機(jī)充當(dāng)急難基地臺(tái)、對(duì)講機(jī)技術(shù)。

　　去集中化設(shè)計(jì)其實(shí)也同時(shí)意味著降低基地臺(tái)的倚賴度，過往的Macro Cell大覆蓋基地臺(tái)外，電信設(shè)備商逐漸轉(zhuǎn)強(qiáng)調(diào)Metro、Micro、Pico、Femtocell等小覆蓋基地臺(tái)(統(tǒng)稱Small Cell)，主張更細(xì)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(shí)現(xiàn)32組天線的設(shè)計(jì)，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(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，5G實(shí)現(xiàn)仍待提案。

　　毫米波有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，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(yàn);二是現(xiàn)階段毫米波的射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度高，收發(fā)裝置的成本相對(duì)也高。也因?yàn)楹撩撞ǖ男б嫣魬?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(biāo)準(zhǔn)，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(huì)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(jìn)到商業(yè)化營運(yùn)。

　　而筆者也大膽推猜，5G技術(shù)與服務(wù)到來后，更進(jìn)一步會(huì)導(dǎo)入6GHz頻段的使用，手機(jī)與電信營運(yùn)商肯定會(huì)以“6G、6G+”之名為號(hào)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.11ac)，但也帶有使用5GHz頻段的意涵。