近十年間拜智慧型手機成長與科技進展之賜，改變了人類使用網路的習慣。在可預見的將來，萬物聯網、自駕車上路、雲端大數據進入生活等趨勢，必定會加深人們對於網路傳輸速度的需求。5G 的發展能解決龐大流量的問題，而要實現 5G 傳輸，還有許多挑戰等著我們。
為了探討目前市場最先驅的技術發展，是德科技（Keysight）於日前（6/14）舉辦了 2017 夏季電子量測論壇。是德科技行銷處副總經理羅大鈞針對趨勢面表示，「電子零組件在車用、家庭與醫療等各場域的應用，帶動半導體製程提升；而 5G 對於數據和即時性的需求，將引領通訊傳輸技術進步」，同時也驅使新的量測產品線提供越來越高的頻寬及頻率。由於 5G 商用化很可能在 2020 年逐步落實，在 2018~2019 年間許多廠商會先從小型應用開始著手，是德科技也將持續與國外大型零組件與系統廠密切合作，提供一系列量測解決方案，以協助完成 5G 商用化藍圖。
▲ 是德科技行銷處副總經理羅大鈞說明是德科技因應趨勢的市場布局。（Source：《科技新報》攝）
5G 生態圈的建立針對目前無線通訊最夯的 5G 議題，是德科技應用工程部副總經理陳俊宇指出，當同一時間地點出現大量的行動網路使用者，例如車站或大型演唱會，該如何解決多裝置連線複雜性，以及單位面積內更大資料流量需求？光靠搭建行動基地台來分流已經不夠，因此發展 5G 才能提供更高的連網速度、因應更多的物聯網裝置連結。
然而 5G 的作用遠不止於此。根據思科 （CISCO）在 2015 年針對上網行為的調查顯示，所謂行動上網，其實仍有 83% 發生並結束於同一地點的房間或空間之內，根本還稱不太上是「行動」。因此 5G 最重要的一點，在於帶來更多更複雜的應用，並大幅改變我們對於數據資料、及行動上網的使用形式。
陳俊宇強調，一切新技術的普及，都必須基於可達成的商業模式。假設你必須花上 20 萬元才能擁有一支支援 5G 傳輸並配備相關應用的手機，那你一定會想說還是先用 4G 手機就好了。因此當務之急是建立 5G Ecosystem，才能下一步去談 5G 的應用。
▲ 是德科技 2017 夏季電子量測論壇參加者眾。（Source：《科技新報》攝）
在這塊生態圈當中，參與者從晶片、感測器、行動裝置，到網路基地台、核心網路、數據中心等不一而足。目前 3GPP 也已經發布三項 5G 目標：整體系統容量提升、大規模互聯、超可靠與低延遲。為了達成上述目標，5G 技術發展將區分成三大主軸，分別是提供更高的行動寬頻 eMBB（enhanced Mobile Broadband）、專為大規模物聯網應用而發展的 mMTC (massive Machine Type Communications）以及符合各種即時通訊需求且可靠度更高的 URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communications）。
這三種應用場景鎖定的情境不同，相關發展技術也不一樣。像是 eMBB 追求最高速率，除了在 6GHz 以下頻譜增加新頻段，拓展頻寬來達到更高傳輸速率，也必須往 6GHz 以上的頻譜研發毫米波等技術。mMTC 的大規模聯網不追求傳輸極速，但強調最低功耗，且得承受大量裝置傳送資料，可預見的發展將是 NB-IoT 或 LoRa 等技術。URLLC 的應用則會在無人車、遠端手術或智慧工廠方面，無數感測器將傳輸資料到網路上進行演算，還要把網路延遲壓低在 1ms 以內，因此 TCP/IP 的網路架構也將產生變化。
2017 年，離 5G 還有多遠？在稍早進行的世界通訊行動大會（MWC 2017）前，包括愛立信、華為、中興、高通、Intel 等技術供應商，以及 AT&T、KT Corp.、NTT Docomo、SK Telecom 等電信業者，共同發表了「非獨立 5G（non-standalone 5G）」計畫，宣布支援非獨立 5G 新無線電技術（New Radio，NR），而 3GPP 也已經宣布要加速審核這份草案，並在 2017 年底前通過規範。
「非獨立 5G NR」是以 4G 為基礎的「準」5G 模式，利用現有的 LTE 無線電並發展封包核心網路，讓業者在 2019 年就能開始試營運並佈署 5G NR，同時也可以添加新的 5G 無線電接取載波，支援 2019 年之後的 5G 使用情境。
在某些電信營運商如 Verizon、Korea Telecom 的 5G 版本超越其他競爭對手、已經著手進行 pre-5G 商務的時候，支持非獨立 5G 的廠商均希望 3GPP 能盡可能以最快的速度完成 5G NR 規格的訂定，讓 5G 標準的時間表更加確立，包括 Release 15 的獨立 5G NR，以免出現更多的 pre-5G 預先標準。
此外，2018 年在俄羅斯舉辦的世界杯足球賽以及 2020 年的東京奧運，也勢必會成為 5G 的重要實驗場所。
關鍵技術的測試挑戰與布局在今年度的夏季電子論壇中，是德科技還展示了「新興無線通訊｣、「高速數位及車電｣以及「通用方案及服務｣三大領域的實機測試。其中像是「新興無線通訊」領域，是德科技便設置亞洲第一套 5G 天線陣列測試系統，應用工程部資深專案經理張式先也親自操作，模擬 Verizon 測試 pre-5G 技術如何達到高速移動中的低延遲的場景。
由於 5G 需要使用大規模多重輸入多重輸出（Massive MIMO）的波束成形（Beamforming），但具有指向性的波束雖然越窄訊號增益越大，可是一旦偏離接收方就會錯失訊號，因此需要不斷測試天線。張式先強調，在測試時往往面臨的困難，是遠場可以找出波束模式，但不知道天線哪個小部件有問題；近場則可以找出天線中哪個小部件有問題，卻又看不出模式。因此是德科技針對這一點推出解決方案，利用任意波形產生器，產生出天線陣列的訊號，能即時測量近場，同時利用量到的相位及間隙，依據每個部件的相對關係推算出波束模式。
▲ 是德科技展示亞洲第一套 5G 天線陣列測試系統。（Source：《科技新報》攝）
除了具體的測試場景，是德科技也展示自身產品，如信號分析儀最高單機可測量 3Hz~110GHz 的頻率範圍，內建 1GHz 分析頻寛（使用外部中頻輸出可達 5GHz），為業界最廣；1GHz 時的 DANL（平均雜訊位準）可低至 -171dBm，使雜訊無所遁形。
在市場布局方面，是德科技先前併購了開發 IP 性能測試系統廠商 Ixia，以及無線測試量測領導廠商 Anite，往後能提供給客戶更完善的 M2M 解決方案。另外，是德科技也與諸多廠商展開合作，如窄頻物聯網（NB-IoT）射頻效能測試解決方案獲瑞迪科微電子（RDA）採用，協助該公司加快 NB-IoT 晶片組測試；而 Qualcomm Technologies 也使用是德科技的新款 UXM 5G 無線測試平台網路模擬解決方案，以驗證 5G 晶片組技術及更高層協定。
當前各家廠商最重要的課題，依舊在於如何讓 5G 能夠更快速完成上線，並降低營運商初期建置設備的成本，這當中的環節很大一部分就有賴專業的訊號測試。而將來 5G 開創出更多的應用，也將為不同裝置連線帶來更多的量測挑戰。
▲ MSOV334A 混合信號示波器：33 GHz，4 個類比通道和 16 個數位通道，更低的雜訊底線（50 mV/格時為 2.09 mVrms）和量測抖動位準（100 fs），可實現出色的信號完整性。（Source：《科技新報》攝）
（首圖來源：Shutterstock）
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