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5G時代加速到來,晶片大廠佈局一覽
 

【作者: 拓墣產業研究院】   2018年02月07日 星期三

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首版5G NR標準(Release 15 NSA 5G NR)於2017年底提前出爐,5G標準化速度不斷加快,預料5G商轉時程將會從2020年提前至2019年。而2017年晶片廠商在各大展會已陸續推出5G晶片解決方案和E2E(End to End)準商用產品方案,預估2018年電信廠商和設備廠商都會加緊進行互通性測試。


3GPP積極推進5G NR,首個5G NR標準提前公布

相較於4G行動通訊技術,5G提供更快的資料傳輸速率、擴大無線訊號覆蓋面積和降低網路時延,在消費類以外的應用如工業、醫療與交通等垂直產業擴展,滿足多樣化的業務需求,實現「萬物互聯」的願景。


隨著韓國在2018年2月平昌冬季奧運展示5G技術,2018年成為5G元年,預期各國行動運營商將以更積極的態度採用5G技術,實現營收的多樣化,以挽救傳統語音和數據服務ARPU(Average Revenue Per User)下滑困境。拓墣產業研究院數據顯示,5G商轉後,預估至2025年用戶總數將超過10億戶,且全球網路覆蓋率將達34%。


5G商業化以日、韓兩國最為積極,分別規劃透過2018年2月平昌冬季奧運、2020年7月東京奧運會主辦機會,作為5G技術展示。其中,韓國SK Telecom(SKT)測試範圍包括端到端5G網路的存取與核心單元,並支援智慧型手機與各式行動裝置;KT(Korea Telecom)則利用5G推出同步觀賽(Sync View)、360度全景VR(360VR)、時間切片(Time Slice)等技術,讓觀眾得以身臨其境地觀看冬季奧運。



圖1 : 3GPP Release 15制定時程(Source:3GPP;拓墣產業研究院整理,2017/08)
圖1 : 3GPP Release 15制定時程(Source:3GPP;拓墣產業研究院整理,2017/08)

國際標準組織3GPP亦積極推進5G標準化進程,其規劃的5G無線電接取(Radio Access)架構,由LTE Evolution和5G New RAT(Radio Access Technology,新無線電接取技術),也就是New Radio組成。5G NR必須滿足不斷擴展、多種類與多樣化的連網需求,面向行動寬頻和物聯網各垂直領域乃至車聯網等應用場景,此統一的空中介面尚需保持靈活和敏捷的特性,加上合適的核心網技術,才能支持更寬的頻段範圍(<6~100GHz的毫米波頻段),提供可靠且穩定的網路環境,進而支應未來eMBB、mMTC與uRLLC等不同情境的應用。此外,5G NR還必須具備優異的可調整性,才能滿足新環境部署或不同的服務和設備要求。


2016年底~2017年第一季先有Qualcomm發表5G NR原型機系統和5G數據晶片,後有Intel發表5G數據晶片,可同時支援6GHz以下和毫米波頻段。2017下半年MWCS 2017展上,也有大廠針對5G NR部署和測試驗證成果,呼應產業界期待。3GPP亦將5G標準化制定時程提前,原訂於2018年6月發布的Release 15初版規範已在2017年底釋出,正式版本則預計於2018年中公布。


參考3GPP釋出資料,Release 15研究重點將會放在其他項目和高頻技術討論上,包含5G NR技術,亦即針對6GHz以下頻段,並以OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing ,正交分頻多工)調變技術為主的純5G(Standalone)佈建情境和混合式(Non-Standalone,或稱非獨立存在)佈建情境。無論如何,未來5G網路都將以5G NR為基礎,基於OFDM的全新空中接取技術亦將成為全球5G標準,支持各式5G設備、服務、部署與頻段,5G NR將會為多種頻譜、服務與部署提供統一設計。


Qualcomm、Intel與Samsung等晶片大廠5G部署重點

(一)Qualcomm 5G NR SA & NSA雙邊布局

Qualcomm在推動5G NR的策略上,除了早前投注大量研發資源的5G NR原型機系統和試驗平台外,也打算同時發展5G NSA Mode和5G SA Mode,近期計畫包括2017年底Release 15初版完成後即完成NSA Mode部署,2018年中Release 15正式版本釋出後,則完成SA Mode標準規範。


目前Qualcomm與全球領導電信營運商已展開聯合試驗和部署計畫,希望能利用原型機系統和過往全球布網經驗進行OTA(Over-The-Air)互操作性測試,比如近期多有Qualcomm與全球領導電信廠商展開試驗合作的消息,包括AT&T、Vodafone、NTT DoCoMo、Telstra與SK電訊等,涵蓋3.3~5.0GHz中頻段與28GHz和39GHz毫米波(mmWave)頻段上合作,在多種頻段上展示相應3GPP標準規範的5G新空中介面設計。



圖2 : Qualcomm 5G數據晶片(source: Qualcomm)
圖2 : Qualcomm 5G數據晶片(source: Qualcomm)

此外,Qualcomm也加速與中國運營商在3.5GHz的5G新空中介面試驗,如與中國移動合作,展開基於3.5GHz頻段的5G新空中介面規範互通性測試和OTA外場試驗,加速5G在中國大規模部署。


2018年1月中,高通在北京宣布「5G Pioneer」計畫,攜手聯想、OPPO、vivo、小米、中興和聞泰,為中國手機產業提供5G商用終端所需的平台,預計最早將於2019年推出符合5G NR標準的商用終端。


(二)Intel 5G展演重點放在合作夥伴5G NR標準化測試

從2017下半年的展演觀察,Qualcomm在合作夥伴生態系的布局上,較Intel顯得更有經驗,儘管Intel陸續釋出與合作夥伴的測試計畫,但就通訊領域的研發能量和技術突破來說,短期內仍無法與Qualcomm匹敵。正因如此,Intel將部分重點放在與客戶聯手打造出的新型商業模式。


比如在MWC 2017,Intel即強調與合作夥伴將展開的5G NR標準化測試,例如Intel和Ericsson的5G創新者計畫,或Intel助力Nokia開發5G FIRST等。Intel希望透過早期試驗建立基礎環境,有助產業界開發出支援3GPP 5G NR規格的產品,加速5G標準化。以Intel 5G Modem晶片設計搭配其6GHz以下頻段和28GHz頻段的5G射頻積體電路,可廣泛支援全球5G系統的關鍵通訊頻段,亦有助電信廠商和設備商進行5G初期試營運工作。



圖3 : Intel 5G數據晶片(souce: Intel)
圖3 : Intel 5G數據晶片(souce: Intel)

另一方面,Intel強調測試計畫的全面性,例如與AT&T合作重點放在物聯網部署,Intel和AT&T將共同推動物聯網設備快速上市,並獲得認證且接入網路,實現2020年全球500億台設備目標;與中國電信合作重點則放在網路架構部署,中國電信採用Intel RSD解決方案,完整設計參考解決方案有助於電信廠商進行NFV轉型;另外有中國聯通採用Intel高性能通用雲基礎設施,希望能讓現有用戶在4G網路中提前體驗5G帶來的新興應用。


在設備製造商部份,Intel和Ericsson展演Pre 5G空中無線互通性測試,採用Intel 5G行動試驗平台UE和Ericsson 5G無線電原型系統,而無線互通性測試則成功展演波束成形等熱門技術的突破成效。Intel並與中興通訊展開5G深度合作,展演面向5G的下世代IT基頻產品ITBBU,這也是全球首個基於軟體定義網路(Software defined networking, SDN)和網路功能虛擬化(Network function virtualization, NFV)的5G無線電接取(RAN)解決方案。Intel也參與了Nokia第一個符合5GTF(5G Technology Forum)介面連接驗證,在在顯示Intel透過與設備製造廠商合作,加快實測腳步、共同演示驗證,皆有助於推進5G商用。


對Intel來說,未來連網世界將會架構在雲、數據中心、物聯網、儲存、FPGA(Field-Programmable Gate Array)與5G等技術面上,尤其5G將有助於真正實現端到端(終端到雲端)解決方案,網路開始轉型,運算、通訊與儲存技術的融合將無所不在。5G技術推進不會只是單一大廠引領發展,而會擴及整個產業共同定義、針對不同場域應用設計原型與解決方案等,是以Intel在未來5G布局策略上,將更積極與合作夥伴進行商業模式的探究與商業應用部署和測試。


(三)Samsung與SK完成3.5GHz 5G NR測試

在2016年9月,Samsung和SK Telecom即聯合宣布成功完成室外環境下28GHz頻段上5G基地台間的切換測試,其後Samsung也在MWC 2017宣布5G RFIC已進入商用準備階段。


到MWCS 2017展前,Samsung宣布與SK完成3.5GHz 5G NR測試,此次試驗內容包含Samsung 5G虛擬化核心、虛擬化RAN、分佈式單元與目前3GPP NR標準在內的測試設備,依雙方釋出資料顯示,此次試驗在延遲時間上獲得很好成果,測試速度超過1Gbps,延遲時間為1.2毫秒,Samsung表示如果傳輸時間間隔能降低至0.25毫秒,就可真正實現超低延遲目標,此目標與4G LTE相比,僅為現在網路的1/4。


Samsung和SK在28GHz和3.5GHz頻段上獲得的試驗成果顯著,尤其28GHz頻段會在2018年平昌冬季奧運會提供5G試點服務。韓國電信廠商Korea Telecom為平昌奧運官方贊助商,在平昌市推出5G測試網路後,已如火如荼展開實測,而KT 5G-SIG(Korea Telecom 5G Special Interest Group)網路的完成目標則設定在2017年9月。平昌5G測試服務標準規格由KT和供應商通力合作完成,成員包含Samsung、Ericsson、Nokia、Intel與Qualcomm等。KT 5G-SIG成為5G產品開發的標準規格後,未來僅需小幅修改便可成為國際標準。


相較於4G,5G網路強調靈活、方便與多功能用途。因此,5G商機除了技術進展外,如何滿足垂直需求,提供完整解決方案、服務模式,將是布局重點。


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