5G NSA核心標準于2017年年底確定，5G NR SA緊接著也要在2018提出，意味著5G商業(yè)化目標已不遠矣。 為搶攻5G市場商機，半導體業(yè)者新一代解決方案紛紛出籠，再掀新一波軍備競賽。
3GPP第一個5G版本Rel.15已經(jīng)于2017年12月份正式凍結，即非獨立組網(wǎng)(NSA)核心標準已經(jīng)凍結，這意味著5G新無線電(5G NR)第一個版本第一階段協(xié)議已經(jīng)完成，相較于原計劃提前了半年。
另一方面，按照中國5G技術研發(fā)試驗第三階段測試計劃安排：2018年完成5G NSA和5G獨立(SA)架構規(guī)范制定，以及5G NSA架構的室內(nèi)測試和外場測試；2018年Q2完成室內(nèi)和外場環(huán)境建設 ；2018年Q3至2018年Q4完成5G SA架構的室內(nèi)和外場測試；2018年Q4啟動5G終端和互操作測試。 由此可見，5G的商用時程可說馬不停蹄，而半導體商也快馬加鞭，競相推出新一代解決方案，加強市場布局力道，掀起新一輪的5G軍備競賽。
調制解調器芯片送樣/網(wǎng)絡仿真 高通搶5G市場動作頻頻
為搶攻5G NR商機，高通(Qualcomm)繼2017年發(fā)布Snapdragon X50 5G調制解調器芯片后，又于2018 MWC上宣布，Snapdragon X24 LTE調制解調器芯片進行送樣。 該產(chǎn)品為全球首個Category 20 LTE調制解調器芯片，不僅可支持高達2Gbps下載速度，也強化在LTE基礎架構之上的5G新無線電多重模式裝置與網(wǎng)絡發(fā)展。
Snapdragon X24于下行鏈路支持高達7個載波聚合，在多達5個聚合的LTE載波上支持4×4 MIMO，總計高達20個LTE共存空間流，讓搭載Snapdragon X24 LTE調制解調器芯片的裝置， 能夠利用所有行動電信營運商所提供的頻譜資源，無論是授權頻譜或是授權輔助接取(LAA)。
除此之外，透過支持全維度多重輸入多重輸出(FD-MIMO)大規(guī)模天線技術，Snapdragon X24能夠為未來5G新無線電網(wǎng)絡奠定基礎，從而進一步提升系統(tǒng)容量。 另外在上傳鏈路當中，該產(chǎn)品可以支持Category 20、256-QAM調變、3×20MHz載波聚合。
另一方面，高通也進行兩項獨立網(wǎng)絡仿真實驗。 第一項實驗仿真在德國法蘭克福的一個NSA 5G新無線電網(wǎng)絡，于帶寬為100MHz的3.5GHz頻譜上運行，底層則是搭配Gigabit等級LTE網(wǎng)絡跨5個LTE頻段運作。
第二項實驗仿真則是在加州舊金山的一個假定NSA 5G新無線電網(wǎng)絡，在帶寬為800MHz的28GHz毫米波頻譜上運行，底層Gigabit等級LTE網(wǎng)絡跨4個LTE授權頻段以及多個授權輔助接取(LAA)頻段運行。
上述兩項網(wǎng)絡仿真均利用位于法蘭克福和舊金山的現(xiàn)有基地臺，實現(xiàn)5G新無線電基地臺與現(xiàn)有的真實LTE基地臺共同并行能力。
滿足5G通訊需求 ADI強化射頻芯片效能
由于5G采用大規(guī)模天線數(shù)組技術，對于射頻組件的整合度、帶寬和成本具有更高的要求。 對于高頻毫米波頻段，基于SiGe SOI制程的射頻鏈路組件將取代GaAs制程而成為主流，其優(yōu)勢在于能提高方案整合度并降低成本。
另一方面，對于5G低頻的射頻前端設計，整合度和成本也是主要的挑戰(zhàn)之一；而新分配的4.9GHz頻段，相關射頻組件的性能和成熟度則仍然有待提高。
ADI通訊基礎設施業(yè)務部中國區(qū)策略市場經(jīng)理解勇(圖1)表示，高頻毫米波主要的技術特點為頻帶寬，其適用于各種寬帶訊號處理；天線尺寸小、波束窄、方向性佳，空間分辨力高，以及追蹤精度也較高。 至于缺點方面，則主要是容易受到大氣衰減和吸收的影響；高頻毫米波由于波長小，在空間傳播很容易被阻擋和吸收，也因而導致其作用距離不可能太遠。
圖1 ADI通訊基礎設施業(yè)務部中國區(qū)策略市場經(jīng)理解勇表示，整合度和成本為5G低頻的射頻前端設計主要挑戰(zhàn)。
因此，PA、LNA、RF Switch、RF filters/Duplexers，以及天線等都是5G射頻訊號鏈路不可或缺的關鍵組件，其性能指針的好壞，將直接影響5G基地臺的無線指針如發(fā)射雜散和接收靈敏度， 進而影響到系統(tǒng)的性能和容量。
為此，ADI在5G高頻和低頻領域同時著力，持續(xù)加大研發(fā)投入，以推出創(chuàng)新性的射頻解決方案引領市場并推動5G的商用進程。 目前在高頻領域基于SiGe制程推出針對5G需求的更高整合度和更優(yōu)性價比的毫米波射頻方案；針對大帶寬則推出了28nm CMOS制程的射頻采樣數(shù)據(jù)轉換器；而在低頻領域，則推出更高整合度、更低功耗的射頻全訊號鏈整合方案。
解勇指出，行動通訊發(fā)展的趨勢和市場驅動力為大容量、大連接以及智能化。 因應網(wǎng)絡連接需求的急速成長，5G技術的連接是跨產(chǎn)業(yè)、跨領域的；而基于大規(guī)模機器型通訊(mMTC)、超可靠度和低延遲通訊(URLLC)和增強型行動寬帶通訊(eMBB)這三種應用場景，5G創(chuàng)建了一個豐富的市場機會， 以因應全體消費者和各類經(jīng)濟體。
解勇進一步說明，5G發(fā)展的早期階段將改變行動寬帶，營運業(yè)者將積極尋求增量機會，并且拓展關鍵的企業(yè)級垂直市場；而后期的主要影響力，將會展現(xiàn)在新智能自動化的工業(yè)驅動力上。 對于射頻組件，則須要考慮共平臺的設計來同時支持這三種場景。
解勇認為，2018年是5G標準、技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)成熟關鍵的一年，也是5G走出實驗室，更多因應準商用轉型的過程。 在2018年，5G關鍵技術標準化將日趨成熟，端對端成為熱點；Rel-15走向完善，Rel-16縱深討論；eMBB之后，高頻技術及因應更低時延和更高可靠性的技術將成為聚焦熱點；新型5G核心網(wǎng)SBA架構更進一步完善， 網(wǎng)絡切片則從切片能力朝向自動化管理擴展；以支持更廣泛的應用場景。
新一代5G NR調制解調器助力 英特爾將于2019年發(fā)布5G計算機
為加速5G布建，英特爾則是備有5G NR多模調制解調器--Intel XMM 8000系列及Intel XMM 8060。 Intel XMM 8000系列可于中低頻6GHz以下以及高頻毫米波頻段運行，將多種裝置連接至5G網(wǎng)絡，包括PC、手機、固定無線客戶端設備(CPE)，甚至車輛等。
至于Intel XMM 8060則提供多模支持，包括完整5G NSA與SA、多種2G、3G網(wǎng)絡(包括CDMA)，以及4G既有模式。 該產(chǎn)品預計于2019年中搭配客戶端裝置出貨，預期在2020年廣泛布建5G網(wǎng)絡之前，加速5G裝置的部署。
與此同時，英特爾也致力透過5G調制解調器加速5G發(fā)展腳步，宣布現(xiàn)正與戴爾(Dell)、惠普(HP)、聯(lián)想(Lenovo)以及微軟(Microsoft)合作，運用Intel XMM 8000系列，將5G聯(lián)網(wǎng)功能導入Windows PC，預估首臺內(nèi)含5G聯(lián)網(wǎng)功能的高效能個人計算機將在2019下半年問市。
英特爾指出，個人計算機是處理驚人數(shù)據(jù)量的中央樞紐，5G世代即將到來，不僅會帶來大量的待處理數(shù)據(jù)，也將為個人計算機用戶帶來嶄新的體驗。 想象一下在任何地方享受沒有線路束縛的虛擬現(xiàn)實；或者是在停車場以每秒250MB的速度下載文件；甚至在乘坐自駕車到學校的途中還能持續(xù)玩多人游戲等。 隨著這波數(shù)據(jù)轉型的前進，個人計算機勢必得為迎接5G做好準備。
高通/華為紛出擊 強推5G智能手機2019年問世
5G商用時程持續(xù)加快，在各家芯片業(yè)者積極布局之下，首款5G智能手機，更有可能于2019年亮相。 根據(jù)Gartner研究指出，距離高通公布第一款5G調制解調器芯片組已有一段時間，并在2017年10月完成首次行動裝置的5G聯(lián)機測試。 雖然高通的調制解調器體積已經(jīng)小到可裝進智能型手機里，但離5G產(chǎn)品的商品化與正式推出還有一段距離。
Gartner認為2018年預期將會針對5G調制解調器進行更多測試并重新加以設計，而商業(yè)化的5G產(chǎn)品則將在2019年問世，且預估2019年5G智能型手機出貨量將達到900萬支，2021年將達1.5億支。
看好5G手機市場潛力，華為、高通相繼加快5G手機部署腳步。 華為不久前發(fā)布了該品牌首款3GPP標準的5G商用芯片巴龍5G01(Balong 5G01)，以及基于該芯片的首款3GPP標準5G商用終端設備。 并預計將于2019年第四季度推出首款5G智能手機。
至于高通，則是宣稱已有多家無線網(wǎng)絡營運商采用旗下Snapdragon X50 5G調制解調器芯片，在6 GHz以下和毫米波(mmWave)頻段上進行現(xiàn)場空中傳輸(Over-the-air)5G新無線電行動試驗；包括AT&T 、英國電信(British Telecom)、中國移動(China Mobile)、韓國電信(KT Corporation)、NTT DOCOMO等，都將基于3GPP Release 15版本的5G新無線電標準展開試驗。
高通表示，該公司將在2018年至2019年初與營運商展開5G新無線電實地試驗，預計在2019年開始5G新無線電網(wǎng)絡的商用布建，以及推出多模智能型手機。
5G手機來勢洶洶，資策會智能系統(tǒng)研究所資深項目經(jīng)理林奕廷(圖2)表示，在5G基礎建設尚未到位的情形下，2019年所推出的5G智能手機，較可能是采「雙模塊」的方式，也就是手機內(nèi)包含4G LTE與5G模塊；同時， 由于高頻段還未確定，因此5G手機會先朝6GHz以下的頻段發(fā)展。
圖2 資策會智能系統(tǒng)研究所資深項目經(jīng)理林奕廷指出，未來市場上推出的5G手機，可能會先采「雙模塊」的設計方式。
林奕廷提醒，雖然目前各大芯片商紛紛投入5G智能手機市場，不過，過高的單價或將成影響5G智能型手機發(fā)展的關鍵之一。
林奕廷進一步解釋，目前4G手機對大多數(shù)消費者而言，已經(jīng)足以使用，而5G手機雖然具備更佳的運算能力和傳輸效率，但其高昂的價格，可能成為消費者望而卻步的關鍵因素。 消費者會愿意花多少額外的費用購買5G手機，享受那些是否真正需要的高效能功用，將會是未來手機芯片制造商的思考重點。
物聯(lián)網(wǎng)為5G部署重點 URLLC商用發(fā)展利多
5G商機龐大，半導體業(yè)者競相發(fā)布相關解決方案，力拼2019年推出終端商用產(chǎn)品。 資策會智能系統(tǒng)研究所前瞻行動通訊系統(tǒng)中心工程師李穎芳(圖3)指出，5G和4G最大不同在于，5G的應用范圍不僅僅限于手機上，更延伸到物聯(lián)網(wǎng)各種領域，像是工業(yè)、醫(yī)療、家庭等。 也因此，國際行動通訊組織(IMT)制定了eMBB、URLLC及mMTC三大應用方向。 其中，URLLC因符合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)低延遲需求，目前已有業(yè)者積極投入該領域發(fā)展。
圖3 資策會智能系統(tǒng)研究所前瞻行動通訊系統(tǒng)中心工程師李穎芳說明，5G的應用范圍已從手機擴展到物聯(lián)網(wǎng)各種領域。
資策會智能系統(tǒng)研究所前瞻行動通訊系統(tǒng)中心資深工程師蔡宗諭表示，目前針對eMBB的建設多以6GHz以下為主，但eMBB要在5G高頻頻段訂出后，才會發(fā)揮更大的效用，因此其商用服務大概會在2020年或2021年之后才開始萌芽。
mMTC的應用特征為連接大量組件設備，發(fā)送數(shù)據(jù)量較低，并且須要具備較低的制造成本以及很長的電池壽命。 此一特征跟NB-IoT、Sigfox或LoRa相似，所面臨的競爭對手較多，因此營運商須先觀望，待找到合適的商用模式，再投入發(fā)展。
至于URLLC，其標準包括用戶平面的延遲部分需低至0.5ms以下，錯誤率(Block Error Rate, BLER)在1ms的延遲與封包大小為32bytes的情況下要達到10-5以下(TR 38.913)，才能符合如IIoT 、V2X等高可靠度(錯誤率低于10-5)且低時間延遲(低于1毫秒)的應用。
李穎芳說，工業(yè)4.0是市場熱門議題，而URLLC的規(guī)格正好符合IIoT的布建需求，且其頻段應該是落在3.4GHz~3.8GHz之間，不像eMBB還須等高頻段頻譜制定完成；因此，現(xiàn)已有多家業(yè)者開始進行URLLC的相關測試， 例如華為、高通等。
總結來說，隨著5G NSA核心標準底定之后，市場掀起新一輪的軍備競賽，半導體業(yè)者紛推出相關解決方案，改善網(wǎng)絡容量、極大化頻譜效率，期能帶來更驚艷用戶體驗，如沉浸式360度影片、聯(lián)網(wǎng)云端運算等， 力求2019年就能邁入5G商用階段。
01月07日 18:14
