正式标准完成在即 各国5G应用全面蓄势开展
发布时间：2018-6-20 06:16
发布者：eaoogle_WSN
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2015年9月，国际电信联盟(ITU)发布ITU-R M.2083《IMT愿景：5G架构和总体目标》，定义增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器型通讯(mMTC)、超可靠度和低延迟通讯(uRLLC)三大业务场景，以及峰值速率、业务容量等八大关键指针。 基于这八大关键指标，2017年2月发布的《IMT-2020技术性能指针》定义13项技术性能指针，包括每项指标的详细定义、适用场景、最小指标值等。5G候选提案首先需要通过自评，证明其满足所有指标；后续还需要通过第三方的评估。 ITU-R WP5D主要任务是确立5G技术性能要求。而在2017年6月(第27次会议)确定评估标准和方法，预计2017年10月(第28次会议)开始收集5G建议书。  图1 ITU IMT-2020发展蓝图 数据源：ITU，MIC整理 标准制定完成在即 5G近在咫尺 2017年2月ITU确定IMT-2020技术性能指针后，6月就提出包括《IMT-2020无线接口技术评估指南》、《开发IMT-2020的要求、评估准则和提交模板》。这两份文件中将eMBB/mMTC/uRLLC对应的测试场景，及须满足的技术指标都有详细描述；ITU所提出的5个测试场景包含Indoor Hotspot-eMBB、Dense Urban-eMBB、Rural-eMBB、Urban Macro-mMTC，与Urban Macro-uRLLC。除了上述场景，3GPP TR 38.913还定义超长距离覆盖、商用地空通讯、轻型飞机、卫星通讯等场景；但是这些场景未被ITU引入，所以不用包含在ITU自评中。  表1 ITU《IMT-2020无线接口技术评估指南》测试场景参数 《IMT-2020无线接口技术评估指南》中亦提供5个测试场景的拓扑、频段、天线配置、站间距等详细参数；并提出各项指针应采用包括系统仿真、分析与检验等三面向评估(表1、图2)。  图2 ITU IMT-2020技术发展与评估综观 数据源：ITU，MIC整理 2017年3月，3GPP RAN第75次全会提出将于2017年9月的第77次全会展开为期一年“面向ITU的Release 15技术方案自我评估”之研究项目。而这ITU所提出的三份文件对3GPP而言，将是Release 15完成后最重要的工作，必须依照ITU在提交范本的规定，提交完整的5G技术方案与自评结果。 换句话说，即是面向前述的ITU《IMT-2020技术性能指针》，采用ITU《IMT-2020无线接口技术评估指南》，按ITU《开发IMT-2020的要求、评估准则和提交模板》要求，提交3GPP的技术提案与完整自评结果。预计2018年10月完成第一次交付，2019年7月完成第二次成果提交。涵盖范围将包含R-15与R-16技术标准。 而实际上，以现阶段全球主要电信商开始逐步进行5G网络的布局规划态势下，部分电信商更希望2019年便可陆续展开5G的大规模试验，甚至预先商用部署。为此，若以3GPP原计划的Release 15标准制定时程来看，倘若仍按表操课，无助于5G的发展进度。 因此，2017年2月27日于西班牙举行一年一度MWC大会中，针对5G标准制定的议题，焦点已经从核心网络端的软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)，转向5G新无线电技术(New Radio, NR)。甚至有22家电信电信商及大厂以「加速5G发展推动」为名，共同发表声明，彼此间已经达成共识，同意加快5G NR标准化脚步，以便进行早期的大规模5G试验和布建，并且期望于2019年开展，而非原定的2020年(图3)。  图3 3GPP将非独立式5G新无线技术标准制定时间提前 数据源：ITU，MIC整理 此一集体共识决议，于2017年3月6日至9日在克罗地亚的Dubrovnik举办之第75次3GPP RAN全体会议(Radio Access Network Plenary)中提出。其内容主要是同意将原计划于2018年6月完成的非独立式(Non-Standalone)5G NR标准化进程提前至2017年12月完成，并于2018年3月将标准的数据描述语言(Abstract Syntax Notation One, ASN.1)冻结，作为Rel-15 RAN工作组的“中间里程碑”；而独立式5G NR标准进度则维持原计划，于2018年6月完成，同年9月ASN.1冻结。 非独立式5G NR标准的提前完成，可望满足部分电信商所期盼2019年实现5G大规模试验或商用的需求。根据高通(Qualcomm)解释，非独立式5G NR就是以4G LTE网络为基础执行准5G模式(「Set-up」Mode)，利用现有4G LTE无线接取网络与核心网络做为5G新无线接取技术的移动性管理与覆盖锚点。 如此一来，对电信商而言，将可以加快5G网络的部署，利于未来灵活过渡至5G接取网络与核心网络。而非独立式5G NR标准化作业也可以在后续针对独立式5G NR的标准制定作业中引入新功能与特性，完善整体5G NR标准化的关键设计，确保4G LTE和5G NR的兼容与通用性，有助于5G快速进入市场(图4)。  图4 3GPP非独立式5G NR技术架构 数据源：ITU，MIC整理 就投资面而言，电信商也毋须因一开始就要投入巨额资金布建5G网络而却步，在利用非独立式5G NR进行5G部署的情况下，电信商得以采用较低资金门坎进行发展，逐步建设、过渡至5G NR，也因此可望加快5G初始投资的脚步，并且更能灵活安排后续的5G网络建设投入。 据羿戓信息了解到，2017年11月，3GPP RAN 1小组会议中决定将于12月第三周作为技术决定周；而2017年12月21日，3GPP在葡萄牙里思本召开第78次RAN会员大会，其中有30家电信商与系统大厂正式宣布完成Release-15的第一部分非独立式5G NR标准。在历时数个月紧锣密鼓、集结产业各方巨擘研议后，根据3GPP官方表示，非独立式5G NR标准拍板定案过程仅花6分钟批准确认。 而此规范技术部分内容针对频谱部分，该标准规范将涵盖1GHz以下(如600MHz与700MHz)，2.5GHz、3.5GHz以及28GHz、39GHz和高达50GHz左右的低频、中频与高频频谱的支持。且规格中允许高达400MHz的带宽，但须注意的是，频道大小仍取决于所使用的频谱。例如，2.5GHz和3.5GHz频段最常见的带宽大小约100MHz；使用毫米波的电信商则可使用多个100MHz带宽或选择最高400MHz的单一带宽。 至于低于1GHz的频谱，频道大小则在20MHz或更低，类似于LTE。此外，也完成非独立式或独立式5G NR标准版本共享实体物理层无线空中接口相关标准规格，也代表着2018年下旬支持非独立式5G NR标准的硬件将向前兼容于独立式5G NR标准。而3GPP Release-15的第二部分，也就是包含全新5G核心网络在内，定义Layer 1、Layer 2及完整用户平面与控制平面功能之全面端到端(End to End)独立式(Standalone)5G NR系统标准，则将依照原计划在2018年6月出炉。 主要国家5G频谱规划加速 首轮频谱拍卖2018年启动 全球政府及产业密切关注5G发展，因此亦加紧脚步规划并完成5G频谱的整备与释出，2018年起陆续启动。整体而言，全球主要区域与国家的5G频谱分配态势，大致上以6GHz为界线区分，有优先着眼6GHz以下频段，以及积极布局6GHz以上毫米波(mmWave)的两群体。其中，中国、欧洲各国主要偏好6GHz以下频段；而日、韩、美则关注毫米波。各国主要根据当地相对应的频谱资源进行早期的规划，同时思考未来5G应用商用部署的频谱需求。 欧洲方面，欧盟无线电频谱政策小组(RSPG)针对5G频谱资源的分配规划为：以3.4~3.8GHz为5G第一优先频段，欧洲范围内已经协调一致(主要提供都会区域的新服务)；5G可使用既有欧盟所协调为700MHz频段(主要针对全国范围与室内的5G覆盖)。26GHz(24.25~27.5GHz)则为ECC确定此频段为早期欧洲5GPioneer的毫米波频段，且有超过3GHz连续频谱。 同时RSPG也建议未来可考虑31.8~33.4GHz、40.5~43.5GHz，及免授权频段66~71GHz的运用(更大范围的57~71GHz频段之运用也在评估范围)；至于28GHz将不应用于地面移动宽带接取，但对未来5G混合的通讯生态体系中的卫星业务而言，为可行频段。 美国方面，联邦通信委员会(FCC)2016年起便针对低、中、高频段频谱进行一连串的规划布局。2016年7月14日公布“频谱开发计划”(Spectrum Frontiers)，大胆进入新的频谱领域，并面向5G开启大量毫米波频谱研究。开放近11GHz可以灵活用于移动和固定无线宽带服务的高频段频谱，其中包括3.85GHz授权频谱和7GHz未授权频谱。这些被其定义为可用于Upper Microwave Flexible Use服务的频谱具体分布在28GHz(27.5~28.35GHz)、37GHz(37~38.6GHz)、39GHz (38.6~40GHz)与一个新的64~71GHz未授权频段。 在低频600MHz部分，FCC以奖励拍卖，鼓励电视业者提前缴回频谱使用权，以提升美国宽带发展。其中，T-Mobile宣布将利用该业者持有包括600MHz在内的所有频段发展5G技术以及进行商用部署。 亚洲方面，中国在2017年6月5日则公布“中国工业与信息化部关于第五代国际移动通讯系统(IMT-2020)使用3,300~3,600MHz和4,800~5,000MHz频段相关事宜的通知(征求意见稿)”，预计在3.3GHz~3.6GHz和4.8GHz~5GHz两频段上部署5G。在6GHz以下的频段，中国工信部就批准超过400MHz的带宽。2017年6月8日，中国公开征集针对24.75~27.5GHz和37~42.5GHz频段用于5G技术试验的“5G毫米波频段规划征集意见”，预计释出8.25GHz高频段频谱资源。 韩国监管机关则以三阶段方式分配其5G频谱资源，3.4~3.7GHz主要在2018年逐步释出，属于第一阶段。同时期，针对毫米波频谱规划着重27.5~28.5GHz频段之释出；第二阶段(2018~2021)主要考虑26.5~27.5GHz和28.5~29.5GHz两块共2GHz频谱资源释出，或其他WRC-19建议频段；第三阶段预计2021~2026年间陆续释出剩余带宽约1GHz的频谱资源。而平昌冬奥委会期间，则以26.5~29.5GHz频段部署5G试验网络。 日本总务省(Ministry of Internal Affairs and Communications, MIC)在2017年7月正式确定并公布关于针对6GHz以下高达500MHz带宽，频谱范围在3.6~4.2GHz和4.4~4.9GHz5G频谱之公众咨询结果。现阶段6GHz以下，5G试点以4.4~4.9GHz为先，同时也开始进行3.6~4.2GHz频段测试(图5)。  图5 主要国家5G频谱规划综观 数据源：各国、Qualcomm，MIC整理 2018年3月下旬，英国正式启动针对3.4GHz的5G频谱拍卖，并于4月上旬公布竞标结果，包含EE、Vodafone、O2 与Three等电信商投入约14亿英镑，竞标3.4GHz频段中约150MHz之带宽，成为全球首例。韩国政府也已宣布将在同年6月标售5G频谱，澳大利亚也将于10月启动频谱拍卖。 产业生态圈力推 5G技术/应用并进发展 由此可见，5G频谱资源的配置与拍卖作业将于2018年更加积极开展，好让电信营运商们有更多时间做准备，以求2019年5G商用网络布建能更进一步提升速度，应用服务部署也能更为完善。 芯片大厂5G商用基频数据芯片出炉5G商用终端最快2018年底亮相 在2017年11月17日，英特尔(Intel)正式推出面向商用化的首款多模5G调制解调器芯片Intel XMM 8060，并完成5G端到端的通话测试。该芯片特色是可在sub-6GHz与mmWave频段运作，同时符合完整5GNR NSA/SA标准，支持包含多种2G、3G(含CDMA)，以及4G既有各模式之多模连接，支持包含PC、手机、固网CPE及汽车等多种装置接取至5G网络。预计2019年将Intel XMM 8060搭配客户端设备出货，期望2020年5G广泛布建前，加速5G设备的渗透部署。 无独有偶的是，Qualcomm早在2016年10月下旬，于其举办的4G/5G Summit中便公布其Snapdragon X50 5G基频数据芯片，但该芯片当时仅针对在28GHz频谱条件下设计。面对后续Intel祭出可支持sub-6GHz与mmWave频段运作的Goldridge 5G数据芯片解决方案，Qualcomm随即于同年度MWC展会中展出更新规格的Snapdragon X50 5G Modem多模芯片组解决方案，不但支持在6GHz以下和多频段毫米波频谱运行，且符合3GPP 5G NR全系统，并且整合Gigabit LTE Modem，以致于单芯片可支持2G/3G/4G/5G多模功能。并于2017年10月17日，展示该Snapdragon X50数据芯片借助数个100MHz载波实现1.24Gbps传输下载速度之成果；同时向相关合作伙伴公布整合Snapdragon X50数据连接能力的手机参考设计。 2018年的MWC展会中，进一步地提出Qualcomm Snapdragon 5G模块解决方案，将超过千个零件整合成少数几个经优化设计的模块，关键零件包括应用处理器(AP)、基频调制解调器(Baseband Modem)、内存、电源管理集成电路(PMIC)、射频前端(RFFE)、天线及被动组件，涵盖数字、射频、联网及前端等功能。同时也和手机大厂达成合作协议，锁定后续5G智能型手机的研发设计与市场布局。 而最值得注意的是华为海思，虽然在推出时程上仍稍微落后Qualcomm与Intel，但该公司在2018年MWC发表自行研发的Balong 5G01商用5G基频数据芯片，以及同场加映采用Balong 5G01的华为5G CPE，预计2019年下半年推出使用该芯片组的智能型手机，彰显出华为在5G这个兵家必争之地上，针对基频数据芯片领域已直接对Qualcomm与Intel发下战帖。  图6 Qualcomm、Intel、华为引领5G芯片商用布局 数据源：各业者，MIC整理 至于同样积极进行通讯数据芯片研发的三星(Samsung)，现阶段尚未正式推出其5G基频数据芯片，虽然曾于2018年度的CES中的非正式会议，展示其多模、可支持5Gbps传输速率的Exynos 5G数据芯片，并预计2018年下半年送样，2019年量产，但仍只闻楼梯响(图6)。 系统设备大厂结合电信商开展5G技术与应用验证成果斐然 现阶段全球各国主要电信商已陆续开展5G技术与应用的验证作业，整体而言可发现，系统设备大厂与电信商、垂直应用业者跨界合作，现阶段多聚焦eMBB及uRLLC场景下的技术与应用，进行以5G网络支撑的UHD影视串流、AR-VR-MR/' target='_blank'>VR/AR服务、车联网/无人车、同步远程遥控于工业、医疗应用、工业物联网等验证(图7)。  图7 聚焦eMBB与uRLLC相关5G关联应用验证 数据源：MIC 以日韩两国为例，日本NTT DoCoMo主导布局并拉拢合作伙伴则包含爱立信(Ericsson)、Samsung、NEC、诺基亚(Nokia)、华为、东武天空树公司、日本电信电话株式会社、东武铁道、Fujitsu、富士电视网络公司、和歌山县公立大学法人和歌山县立医科大学、综合警备保障株式会社等日本产学研机构与国际大厂共同合作。于2017年6月至2018年3月底，进行各类型5G应用综合测试场域的部署，主要验证应用包含娱乐应用、智慧城市/区域，以及医疗保健(图8)。  图8 NTT DoCoMo 5G智能城市/区域 数据源：MIC 韩国的电信公司KT则在平昌冬奥的大规模5G应用验证中大放异彩。启用的5G创新应用，包含提供与参赛者同一视角的影像串流的同步视角(Sync View)；多角度、全景实时现场影视串流的360o VR；进行立体全息虚拟图像投影的实时访问之全息影像现场(Hologram Live)；在会场安装大量摄影机，从各角度拍摄选手动作，让观众能够从不同角度一窥选手的运动细节的时间切片(Time Slice)等应用。另外，也和韩国现代汽车合作打造5G无人驾驶巴士KT 5G Bus，在奥运场区内运行，接送选手团与一般观赛来宾(图9)。  图9 KT平昌冬奥5G应用展示 数据源：KT，MIC整理 有了平昌奥运的经验，韩国KT规划加速进行5G网络部署，预计建设全国性基础设施以提供「完美的5G」服务，并于2019年3月推出「5G移动服务」。但实际上，KT也不讳言，消费端客户不见得能在届时使用相关服务，毕竟无论是5G芯片或是智能手机的研发设计与制造量产，都要在2018年下旬至2019年上半年才就定位。 至于欧美地区，现阶段虽然由各系统设备大厂联合电信商已经开始进行各类5G创新应用场景的测试，但其中值得注意的是，美国Verizon所进行的5G固定无线宽带(Fixed Wireless Access, FWA)服务却是最先宣布将进行商用化的应用；并且预计2018年下半年于包含加州Sacramento的5个城市提供5G FWA商用服务。 电信/芯片/设备商携手打群架 备战5G时代 5G时代的应用情境，不单单仅是超高速、大带宽的移动联网，更因5G技术所能提供的低延迟、高可靠以及大规模联网的特性，将造就更多以往难以达成的应用服务、或是更为创新型态的应用情境。现阶段5G相关测试验证已陆续进行，整体而言可发现多是针对需增强型移动宽带以及高可靠低延迟的相关应用，显示出现阶段业者们测试的5G技术与应用符合3GPP于2016年27日宣布针对5G标准在Release 15的详细工作规划中所确立的两大5G应用场景eMBB及uRLLC。要实现eMBB及uRLLC场景下包含沉浸式、高画质AR/VR、远距机器人手术、工业自动化等创新应用服务，确保5G技术的妥善发展是毫无疑问的，而这也是大厂们正汲汲营营投入之处。 2017年已是5G发展的加速期，非独立式5G NR规格标准之底定，促使各国以2019年为基准点，进行大规模的5G试营运与商用化的部署。电信商与通讯芯片、系统大厂在2018年更呈现全面备战的状态。尤其面向2018年中，3GPP将正式推出完整的Release 15 5G NR技术标准。从2017年底开始，国际大厂、电信商基于3GPP新批准的非独立式5G NR规格标准，合作进行符合3GPP标准的5G NR空中接口多厂商OTA互操作性开发测试(IODT)。此意味着，主要电信商们将持续扮演业界领导者的角色，协同关键芯片大厂、系统设备业者，拉拢垂直产业巨擘，藉由尽早进行IODT以打造强健5G生态系，推广未来5G多重服务的连结，更进一步接近5G移动服务商业化的目标。 而2018年2月由韩国率先以平昌冬奥展现第一次大规模5G应用测试与展示，以及随后联合大厂与电信商进行的5G技术与应用的测试验证将在此年度密集且加速布局，更彰显出大厂们正紧锣密鼓地，务求在技术与应用并行发展态势下，让5G时代的应用可行性能提前实现；并且能真的于2019年开展5G，不仅如Verizon所规划的以固定无线宽带商用服务为先，更是如韩国KT所宣示，将提供真正的5G移动宽带服务的商用。 作者为资策会MIC资深产业分析师 
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