全球电信运营商纷纷推出5G独立组网架构（SA），作为支援各种电信服务之核心网路，并加速推动都市的基地台建置，以网路切片、边缘运算为基础，使网路服务多元化，并提供端到端的品质保障。

在2022年，企业需求将推动5G结合大规模物联网（Massive IoT）和关键物联网（Critical IoT）应用，包括更多网路端点连结数据传输，如智慧工厂灯光开关、感测器与温度读数等。至於关键物联网则涵盖智慧电网自动化、远端医疗、交通安全与工业控制等，另外也结合工业4.0的应用，提供资产追踪、预测性维护、现场服务管理和优化物流处理等。

积极部署5G

疫情迫使企业进行数位转型、个人生活型态改变，再次凸显了5G部署的重要性，2022年运营商将透过网路切片功能切入市场，由於5G专网、openRAN、未授权频谱、毫米波等发展，因而出现多方生态系统，除了传统的运营商外，更有来自OTT、云、社群媒体、电商业者叁与，成为新兴服务提供商，使得未来运营商也将更积极建立5G企业应用。

对於5G的发展，台湾爱立信总经理蓝尚立观察後指出，全球行动数据总流量正在持续成长，回顾2020年底已超过每月49EB，预计到2026年会成长近5倍，达到每月237EB。智慧型手机是推动此一趋势的主力，95%的行动数据流量来自智慧型手机传输，资料使用量已创下新高。目前，全球智慧型手机的月平均流量已达10GB以上，预计到2026年底将达到35GB。

由於新冠疫情正在加速数位转型，也提升了人们对可靠、高速的行动宽频网路的需求。根据爱立信调查，在已推出5G的电信营运商中，有近九成也推出了无线固网接入（FWA）服务（包括4G和5G），即使在光纤普及率较高的市场也不例外，以因应日益增加的FWA流量。预测到2026年FWA流量将增长7倍，达到64EB。而预计到了2021年，大规模物联网技术（Massive IoT，包括NB-IoT和Cat-M）连接数可??成长近八成，达到3.3亿。到了2026年，这些技术预计将占所有行动物联网的46%。

大规模MIMO

大规模MIMO自十年前问世以来，已经从一个夸大的学术理念，发展成为许多无线技术中使用的核心技术。

大规模MIMO（massive MIMO；mMIMO）是应用於5G的新兴无线接入技术，适用於6GHz以下和毫米波频段。大规模MIMO自十年前问世以来，已经从当时一个夸大的学术理念，发展成为目前已在许多无线技术中使用的核心技术。

仔细来看，大规模MIMO是一种多用户的多输入多输出技术，可以在高行动性环境中，为无线终端设备提供品质更为良好的通讯服务。其技术概念是在基地台配备许多天线阵列，如此就可以在相同的时间内，同时服务更多的终端设备。大规模指的是天线数量，而不是天线的物理尺寸。

一般来说，大规模MIMO是指在基地收发机站（Base Transceiver Station；BTS）中，具有大量天线的MIMO系统，通常数量会达到数十或数百个天线。因此，大规模MIMO背後的基本原理，就是保有传统MIMO的所有优势，但同时规模却要大得许多。尽管大规模MIMO被认为是5G采用的新技术，然而在过去LTE技术中已被采用。但对於5G来说，大规模MIMO是实现5G传输性能不可或缺的关键技术。

图一 : 大规模MIMO天线阵列（source：ni.com）

大规模MIMO的好处，简单可以分为两点。第一个是改善无线网路的覆盖率，这点主要是因为使用多天线可以实现更有效率的波束成形，因此使用者不管在何处，都可以获得更高的数据传输速率。波束成形可以视为是三维的概念，因为波束包括水平和垂直，因此即使在覆盖范围相对较弱的位置，也可以透过波束成形技术调整讯号的覆盖范围，来适应不同用户的位置。至於第二个好处，则是可以透过多用户MIMO（MU-MIMO）来同时服务更多用户。而透过这两个好处，也同时强化了使用体验。

5G大规模MIMO测试

对於5G大规模MIMO测试有相当丰富经验的罗德史瓦兹也表示，5G网路需要提供更大的容量和灵活性，同时降低系统运营费用（OPEX）。增加容量最简单的方法，就是增加网路中的基地台数量。然而，由於这种方法在都市中往往会遇到建筑物问题以及能源消耗的高成本，因此能获得的成效十分有限。

一种更简洁的方法，就是使用大量具有幅度和相位控制能力的Tx和Rx天线元件，简单说，就是大规模MIMO系统。这样的系统可以透过多种方式来进行操作，透过空间重复使用，可以允许多个预编码数据流，或以波束成形技术来增加增益，当然也可以两者结合。

在已建立的sub-6GHz频谱中，基地台通常会应用大量Tx/Rx天线元件，来为多用户提供并行数据流，这称为多用户MIMO（MU-MIMO）。相较之下，毫米波频谱中的高路径损耗衰减需要高天线增益，这可以透过动态波束成形的应用来加以实现。使用专门分配给它们的信号，可针对单个使用者设备来显着降低能耗。MU-MIMO和波束成形都可以增加容量，而无需增加基地台的数量。

在设计大规模MIMO主动天线系统时，开发工程师面临新的挑战，包括移相器容差、功率放大器的热效应和模组之间的频率漂移，这些都会影响所需的波束方向。在主动天线系统中，收发器前端与天线阵列整合在一起，无法直接触及传统射频输出介面。此外，光纤介面也取代了用於数位I/Q数据讯号的传统射频输入介面。因此，空囗测试（OTA）成为大规模MIMO系统的主要测试方式，也可用於对传播信道的空间属性进行建模。

图二 : 台湾爱立信终端互连测试中心

结语

总而言之，更先进的接收与传输解决方案，是所有无线通信系统的基础技术。大规模MIMO系统正加速应用於基地台的设计中。我们知道5G系统的运作频率，远高於前几代的无线蜂窝网路技术，因此在5G系统中，必须达到更高效率、更高整合度，以及更小的体积，并达到在所有性能测试中，实现更高的无线传输能力。