電信/量測公司研發(fā)有成，5G網(wǎng)路原型設計加速成形

5G通訊網(wǎng)路發(fā)展鳴槍開(kāi)跑。電信營(yíng)運商及量測儀器開(kāi)發(fā)商近來(lái)紛紛揭橥5G技術(shù)研發(fā)初步成果，包括成功建立5G虛擬化云端無(wú)線(xiàn)接取網(wǎng)路(C-RAN)平臺，以及推出相關(guān)技術(shù)的測試和驗證解決方案，將有助加快5G網(wǎng)路原型設計，達成在2020年啟動(dòng)商用的目標。

5G成為2015年全球行動(dòng)通訊大會(huì )(MWC)最大亮點(diǎn)。行動(dòng)寬頻網(wǎng)路頻寬需求不斷高漲，已刺激電信營(yíng)運商/設備業(yè)者、晶片商和各國標準研究組織提早投入 5G技術(shù)布局，包括中國移動(dòng)、澳洲電信(Telstra)、愛(ài)立信(Ericsson)與Altera等廠(chǎng)商皆在2015年MWC發(fā)布未來(lái)的5G研究計 畫(huà)，以及初期技術(shù)和場(chǎng)域測試成果，將為下世代行動(dòng)通訊網(wǎng)路發(fā)展端來(lái)牛肉。

5G浪潮席卷通訊產(chǎn)業(yè) 繼長(cháng)程演進(jìn)計畫(huà)(LTE)、LTE-Advanced之后，5G標準及相關(guān)網(wǎng)路接取技術(shù)發(fā)展也迅速浮上臺面，將成為通訊產(chǎn)業(yè)鏈未來(lái)幾年的投資和研發(fā)焦點(diǎn)。為搶占市場(chǎng)先機，全球主要電信業(yè)者和設備商無(wú)不積極卡位，正式引爆5G革命浪潮。

其中，中國移動(dòng)已攜手Altera在2015年MWC展示5G虛擬化云端無(wú)線(xiàn)接取網(wǎng)路(C-RAN)平臺，將有助加速下一代集中式、可協(xié)調的5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路 成形，以大幅提高用戶(hù)在網(wǎng)路訊號邊緣時(shí)的聯(lián)網(wǎng)體驗，同時(shí)實(shí)現更高的通道容量、頻譜效率，并降低網(wǎng)路功耗和布建復雜度。

中國移動(dòng)研究院首席科學(xué)家Chih-Lin I表示，中國移動(dòng)研究院(CMRI)首次發(fā)表C-RAN概念，至今已約5年時(shí)間，現在業(yè)內廣泛認為此一方案是5G網(wǎng)路不可或缺的要素，而選擇Altera 做為關(guān)鍵合作夥伴，可引入先進(jìn)的現場(chǎng)可編程閘陣列(FPGA)技術(shù)和設計支援，滿(mǎn)足新一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路對功耗、運算效能、靈活性和成本的嚴格要求，進(jìn)而加速邁 向5G世代。

據悉，中國移動(dòng)研究院和Altera在2014年即建立策略合作關(guān)系，雙方共同運用FPGA優(yōu)化C-RAN系統資料處理、零組件互連和回程資料傳送，歷經(jīng)近1年的努力，方能在2015年MWC展出完整的5G虛擬化網(wǎng)路設計概念。無(wú)獨有偶，愛(ài)立信與澳洲電信亦看中MWC展會(huì )對通訊產(chǎn)業(yè)的指標性意義，合作揭橥 5G無(wú)線(xiàn)接取及核心網(wǎng)路概念性架構，并宣布將利用愛(ài)立信的云端系統、路由器 6000系列、演進(jìn)式封包核心(EPC)網(wǎng)路技術(shù)、軟體定義網(wǎng)路(SDN)控制器、IP多媒體子系統(IMS)等核心要素，投入5G專(zhuān)案研究和場(chǎng)域測試。

澳洲電信集團網(wǎng)路部門(mén)主管Mike Wright表示，雖然5G世界尚未來(lái)臨，但對產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)者而言，立即著(zhù)手標準及網(wǎng)路驗證等基礎工作非常重要，以利縮短技術(shù)學(xué)習曲線(xiàn)。愛(ài)立信、澳洲電信除依循3GPP研擬的通用標準外，亦將定義可s完全符合澳洲電信未來(lái)的5G網(wǎng)路架構和服務(wù)要求的規范。不僅如此，兩家公司計畫(huà)在今年下半年，于瑞典愛(ài)立信先進(jìn)技術(shù)中心進(jìn)行5G技術(shù)驗證，隨后則將在澳洲當地展開(kāi)5G場(chǎng)域測試。

愛(ài)立信澳洲、紐西蘭及斐濟地區總裁洪凱申(Hakan Eriksson)強調，5G網(wǎng)路需要透過(guò)涵蓋設備、無(wú)線(xiàn)接取及核心網(wǎng)路在內的端到端方式加以實(shí)現，該公司與澳洲電信垂直合作，將能深入了解各項創(chuàng )新技術(shù) 對網(wǎng)路帶來(lái)的影響和效益，同時(shí)也能盡早部署5G機器類(lèi)型通訊(MTC)，讓公共事業(yè)、物流及農業(yè)亦能加入未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)機器對機器(M2M)通訊的一環(huán)。除電信營(yíng)運商和設備廠(chǎng)外，羅德史瓦茲(RS)、國家儀器(NI)等量測儀器大廠(chǎng)也不遺余力推展5G相關(guān)測試技術(shù)，以尋求新一波發(fā)展高峰。

卡位5G商機　RS力推毫米波測試

看準5G極有可能在毫米波(mmWave)頻段運行，顛覆既有行動(dòng)通訊網(wǎng)路形式，RS已于2015年MWC率先發(fā)布一系列支援毫米波寬頻測試的解決方案，包含向量訊號產(chǎn)生器、數位示波器和訊號暨頻譜分析儀，協(xié)助通訊晶片商和設備制造商加速接軌5G設計。

RS表示，該公司積極參與韓國5G論壇(5G Forum)、英國5G創(chuàng )新研究中心(5G Innovation Centre)、NGMN 5G Initiative組織，以及德國德勒斯登工業(yè)大學(xué)(Technische Universitat Dresden)5G實(shí)驗室，因而能掌握技術(shù)演進(jìn)方向，盡早部署合適的測試方案?，F階段，該公司訊號暨頻譜分析儀搭載特殊軟體方案，分析頻寬已可提升至 2GHz、支援高達67GHz頻率范圍，適用于當前5G行動(dòng)網(wǎng)路原型設計，并可因應未來(lái)可能面臨的測試挑戰。

此外，RS訊號產(chǎn)生器已能產(chǎn)制40GHz測試訊號，再搭配外部升頻器即可提供更高頻率范圍的訊號;該公司在2015年MWC展出的測試配置即達成60GHz寬頻訊號產(chǎn)生效果，有助5G晶片和系統驗證。

無(wú)庸置疑，5G毫米波頻譜研究已躍居產(chǎn)業(yè)焦點(diǎn)，相關(guān)廠(chǎng)商更特別著(zhù)重于工業(yè)、醫療照護、機器人控制及其他行業(yè)的應用開(kāi)發(fā)。例如德國5G實(shí)驗室正著(zhù)手研發(fā)行人 無(wú)線(xiàn)保護罩(Wireless Protective Bubble)，若車(chē)輛闖入這個(gè)保護罩中，煞車(chē)系則會(huì )自動(dòng)啟動(dòng)。諸如此類(lèi)的情境對網(wǎng)路延遲有更高的要求，因而也帶動(dòng)高性能量測方案導入需求。

終端消費者對高頻寬、高速網(wǎng)路的需求，加上2020年將有五百億部聯(lián)網(wǎng)裝置上線(xiàn)運作，已讓5G技術(shù)發(fā)展迫在眉梢。隨著(zhù)行動(dòng)、物聯(lián)網(wǎng)裝置數量遽增，電信營(yíng)運商勢將推動(dòng)行動(dòng)網(wǎng)路往更高頻率、更大頻寬的方向前進(jìn)，讓高頻量測技術(shù)成為研發(fā)下一代通訊產(chǎn)品不可或缺的要素。

不讓RS專(zhuān)美于前，NI近期亦發(fā)動(dòng)新產(chǎn)品攻勢，透過(guò)結合軟體無(wú)線(xiàn)電(SDR)硬體和軟體設計流程的LabVIEW通訊系統設計組，可為工程師省下轉換不同程式語(yǔ)言的時(shí)間，加快5G系統原型的制作過(guò)程。

革新5G原型開(kāi)發(fā)　國家儀器軟硬兼施

國家儀器大中華區行銷(xiāo)總經(jīng)理郭皇志(圖1中)表示，過(guò)去網(wǎng)路從2G進(jìn)展到3G的時(shí)間距離相當長(cháng)，而3G演進(jìn)至4G則僅花費4~5年;至于5G則預計將在2020年問(wèn)世，顯見(jiàn)技術(shù)研發(fā)時(shí)間愈來(lái)愈緊迫，研發(fā)工程師也亟須導入更簡(jiǎn)便的設計工具，以加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、驗證時(shí)程。

不僅如此，產(chǎn)業(yè)界對5G技術(shù)的定義尚未具體成熟，目前僅知大致將從發(fā)展大規模多重輸入多重輸出(Massive MIMO)天線(xiàn)、廣布基地臺、改良調變技術(shù)及運用毫米波(mmWave)等方向著(zhù)手研究;然而，每種技術(shù)要從演算法到原型(Prototype)完成，須 經(jīng)過(guò)相當繁復的過(guò)程，因此亟需借助性能優(yōu)異的開(kāi)發(fā)平臺來(lái)驗證技術(shù)可行性，并加快原型制作。

為了催生5G技術(shù)，國家儀器提出一套軟硬體高度整合的解決方案--LabVIEW通訊系統設計組，期能從系統層級的角度解決現今研發(fā)人員所面臨的問(wèn)題，并大幅縮減他們的開(kāi)發(fā)時(shí)間。

國家儀器技術(shù)行銷(xiāo)經(jīng)理潘建安(圖1右)進(jìn)一步解釋?zhuān)琒DR的硬體電路架構，含括了中央處理器(CPU)/通用處理器(GPP)、現場(chǎng)可編程閘陣列 (FPGA)/數位訊號處理器(DSP)，以及射頻前端(RF Front-end)等三大部分，因此往往須要動(dòng)用不同的技術(shù)團隊來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，加上FPGA和處理器所使用的程式語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)工具不同，造成系統映射 (Mapping)不易，使得從演算法開(kāi)發(fā)到原型完成，往往須耗費長(cháng)達1年以上的時(shí)間。

有鑒于此，LabVIEW通訊系統設計組不僅強化不同演算法設計語(yǔ)言間無(wú)縫轉換的能力，同時(shí)提供硬體知覺(jué)設計環(huán)境，透過(guò)功能軟體圖，提供實(shí)體設定控制、硬體限制和系統建檔功能。如此便能讓設計人員致力于創(chuàng )新，不必為了實(shí)作細節而分心，進(jìn)一步提高原型制作的速度與品質(zhì)。

事實(shí)上，目前5G網(wǎng)路、量測技術(shù)和標準制定均同步開(kāi)跑，不僅電信、量測相關(guān)廠(chǎng)商蜂擁而至，標準研究組織也陸續冒出頭來(lái)，近期，5G全球聯(lián)盟(5G World Alliance)即在2015年MWC上正式啟動(dòng);該組織將致力于發(fā)展下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路技術(shù)，以滿(mǎn)足未來(lái)M2M、SDN及行動(dòng)云端運算等應用，實(shí)現萬(wàn)物相 連的聯(lián)網(wǎng)情境。

打造下世代行動(dòng)網(wǎng)路　5G全球聯(lián)盟正式成立

5GWA創(chuàng )辦主席暨IPv6論壇主席Latif Ladid指出，5G技術(shù)能夠將每個(gè)人和物品都納入物聯(lián)網(wǎng)世界;所謂的5G世界系將固定網(wǎng)路和行動(dòng)網(wǎng)路技術(shù)融合，如以IPv6架構為基礎的M2M、行動(dòng)物 聯(lián)網(wǎng)、行動(dòng)云端運算、SDN、網(wǎng)路功能虛擬化(NFV)等，以改變所有的生活和商業(yè)模式。5GWA不管對于專(zhuān)業(yè)組織，以及期待新興網(wǎng)路解決方案出現的使用 者和廠(chǎng)商而言，都是非常關(guān)鍵的角色。

5GWA還希望將5G技術(shù)推向不同產(chǎn)業(yè)類(lèi)別。Ladid進(jìn)一步指出，2020年的世界將會(huì )融合許多重要的基礎建設，如衛生醫療、交通運輸和農業(yè)，因此5GWA要開(kāi)始試圖進(jìn)入這些產(chǎn)業(yè)，才能將各行各業(yè)的需求從一開(kāi)始就導入5G框架。

目前，5GWA正和歐洲電訊標準協(xié)會(huì )IPv6產(chǎn)業(yè)規范小組(ETSI IPv6 ISG)展開(kāi)密切合作，希望能整合電信和網(wǎng)際網(wǎng)路，并與標準發(fā)展組織如3GPP、ESTSI、網(wǎng)際網(wǎng)路工程工作小組(IETF)和國際電信聯(lián)盟(ITU)分享最佳實(shí)踐方式。