下一代移动通讯系统
2016-06-28
DIGITIMES企划工研院(ITRI)顾问谢庆堂(Ching-Tarng Hsieh)先生,以「下一代移动通讯系统与标准」为主题,介绍移动通讯技术的演进史。首先在1980年代,第一代移动通讯(1G)主要应用在模拟语音通讯,到了1990年代2G (GSM)采用数位语音通讯,并开启简讯应用,到了2000年的3G通讯,开始导入了数据传输( App下载、社群网路),直到2010年的4G宽频通讯时代,打开了云端、大数据的应用。到2020年的5G时代,频宽将会更高、连接装置更多、更低延迟、更低功耗与无缝式连接,可应用在IoT(物联网)、智能城市,以及针对每日生活的各种创新的应用,让科技与人性化更融合,而传统产业、创新服务的跨产业通信能够共存。
而台湾的ICT产业在世界上地位有目共睹,包含数位内容、创新设计、品牌、OEM代工厂、半导体代工厂,都有知名的人物或厂商在世界上发光发热。4G移动通讯成熟带动ICT产业更宽裕的应用发展在全球LTE与LTE-A技术的导入国家中,共有119个国家、354个营运商导入LTE,19个国家、25家营运商导入LTE-A,显示4G时代的普及,也因而带动了智能手持装置往物联网应用发展,包含穿戴式装置、智能家庭自动化控制、移动支付、资产追踪、车载应用、机器人控制等等。
谢庆堂说明LTE各项技术标准,在世界各国的使用状态,由于LTE提供SRVCC(单一无线语音呼叫连续性)的语音通话不间断服务,而VoLTE(基于LTE的语音通话)的功能也有营运商尝试导入,在韩国则是各营运商已经完成VoLTE服务的网内外相容测试性。至于Carrier Aggregation(载波聚合)技术方面,目前有73家Cat.6系统中,有37家提供300Mbps的频宽,而2015年底有25家在正在尝试导入Cat.9让其最大频宽达到450Mbps。
此外LTE-A也具备CoMP(协调多点)收发技术,能让提供服务的基地台与手机间降低干扰,以快速并平顺地完成资料传输。至于可以减少视讯传输频宽、提供差异化影音服务的LTE Broadcast技术,目前有韩国KT有商业化的先例,至于美国与其他国家则有处于导入或试营运阶段中。而LTE/Wi-Fi互连技术的规范也制定完成。
此外,LTE使用免执照频段(LTE-U)的规范制定也开始展开,赋予营运商能够运用5GHz(如Wi-Fi)来减轻LTE基地台的负担,同时达到更广泛的覆盖率。目前3GPP组织在MTC(机器型态通讯)的技术标准制定上,目前已经制定到R14版本,其中Narrowband-IoT(NB-IoT,窄频物联网)已有规范制定出来,并提供单独、保护频段、现行频段内三种布建模式。
下世代移动通讯系统至于LTE的下一代,也就是5G的发展部份,20142015年IMT-2020推进小组ITU-R发布了第一份5GIMT-2020系统愿景与需求白皮书,将尖峰资料传输率从IMT -Advanced的1Gbps提升到IMT-2020的20Gbps,使用者体验到的资料传输速率,将从10Mbps提升到100~1000Mbps,移动速度从350km/h提升到500km/h,延迟时间从10ms降到1ms。这将让5G移动网路,可以应用在随时影音播放、随处50M+ Mbps的高传输速度、能在高速火车上使用、应用在物联网的感测网路、更即时的网际网路与通讯、天灾即时回报、健康照护、宽频广播服务等等。
因应M2M的挑战,包括复杂的感测环境、连结性、功耗、安全、复杂度、与云端连结、商业案例,谢庆堂简介目前5G规范的制定进度,以及未来技术趋势,并说明5G将是能够开创全新服务、装置,建立全新产业与赋予全新使用者体验的全新通讯时代。拥有1,000倍的连接容量、100倍的传输率、<1ms的延迟、500km/h的移动也能收到讯号、功耗才1/1,000而已,适合运用在超高流量、超高密度、超高移动环境、移动网路服务、物联网等领域。
台湾身为科技大国,工研院身为ITU-A的转化组织及ITU-R外部伙伴,在5G的技术标准发展积极参与制定计画。尤其欧洲执委会(EC)和5G基础设施公私伙伴协会(5G Infrastructure PPP Association)更认可台湾在5G上的努力,同时透过与ETSI共同制定国际标准,并推动台湾资通产业标准协会(TAICS)成为3GPP的观察员。总之,台湾在通讯领域发展很好,尤在无线领域方面。当5G聚焦在mmWave、软体定义网路(SDN)/网路功能虚拟化(NFV)与Small Cell等技术研发上,台湾将持续与国际组织共同合作,积极推广5G标准,与提早为下世代5G市场布局。