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標準后(與有資料將R12仍認定在LTE Advanced，而非LTE Advanced Pro)，接著(zhù)產(chǎn)業(yè)也將目標轉向更后續的R15版，此版將正式認定為5G技術(shù)。

　　5G技術(shù)的細節仍待提案、審議，但技術(shù)的大方向已確定，即分成三方面來(lái)發(fā)展，一是持續強化過(guò)往以來(lái)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)的細節仍待提案、審議，但技術(shù)的大方向已確定，即分成三方面來(lái)發(fā)展，一是持續強化過(guò)往以來(lái)的行動(dòng)寬頻，稱(chēng)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(chēng)為Massive IoT或Massive MTC;三是關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)，稱(chēng)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)，但是對通訊的反應速度(低延遲Low-Latency)、通訊穩定度、安全性等有更進(jìn)一步的強化。

　　在具體應用上，行動(dòng)寬頻主要指手機上網(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(lái)實(shí)現智慧家庭、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)的少量數據傳輸);關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)則是健康監督(中老年人血糖、血壓)、汽車(chē)、機器人與產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化等。

　　如果將三種應用對應到無(wú)線(xiàn)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用，或相對短距離的行動(dòng)寬頻應用。

　　在5G技術(shù)中，最讓人好奇的莫過(guò)于6GHz以上頻段(也稱(chēng)mmWave、mmW、毫米波)的運用，這方面可以說(shuō)是機會(huì )與挑戰并存。在機會(huì )方面，6GHz以上可以有更大的通訊頻寬，例如數百MHz為一個(gè)通道，比現有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(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)演進(jìn)也在去除集中化設計，物聯(lián)網(wǎng)采行各節點(diǎn)能直接相互通訊，即便是手機也開(kāi)始講究直接通訊，如LTE D2D/Direct技術(shù)，或用手機充當急難基地臺、對講機技術(shù)。

　　去集中化設計其實(shí)也同時(shí)意味著(zhù)降低基地臺的倚賴(lài)度，過(guò)往的Macro Cell大覆蓋基地臺外，電信設備商逐漸轉強調Metro、Micro、Pico、Femtocell等小覆蓋基地臺(統稱(chēng)Small Cell)，主張更細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(chēng)指向性高，相同空間內的發(fā)波，其相互干擾性小，因而可在相同空間內放置更多的收發(fā)天線(xiàn)，增加整體傳輸量。目前Qualcomm已實(shí)現32組天線(xiàn)的設計，或在小小的銅板面積內即放置6組天線(xiàn)，不過(guò)這是依循IEEE 802.11ad標準的實(shí)現，5G實(shí)現仍待提案。

　　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，傳輸的穩定性有待考驗;二是現階段毫米波的射頻技術(shù)實(shí)現難度高，收發(fā)裝置的成本相對也高。也因為毫米波的效益挑戰并存，因而亦有較保守態(tài)度的業(yè)者主張至R16版才制訂mmW標準，R15仍以6GHz以下為主。

　　最后，本文一直只提6GHz以上頻段，但超過(guò)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(zhù)手審訂24GHz以上頻段，因此在技術(shù)可行性外法規也須配套松綁，否則難以推進(jìn)到商業(yè)化營(yíng)運。

　　而筆者也大膽推猜，5G技術(shù)與服務(wù)到來(lái)后，更進(jìn)一步會(huì )導入6GHz頻段的使用，手機與電信營(yíng)運商肯定會(huì )以“6G、6G+”之名為號召，成為新行銷(xiāo)詞，但5G的G指的是Generation(世代)，6G的G卻是GHz、Gigahertz。事實(shí)上類(lèi)似的混淆已在2012年發(fā)生過(guò)，5G Wi-Fi既是指第五代Wi-Fi速率標準(IEEE 802.11ac)，但也帶有使用5GHz頻段的意涵。