電信/量測(cè)公司研發(fā)有成，5G網(wǎng)路原型設(shè)計(jì)加速成形

5G通訊網(wǎng)路發(fā)展鳴槍開(kāi)跑。電信營(yíng)運(yùn)商及量測(cè)儀器開(kāi)發(fā)商近來(lái)紛紛揭橥5G技術(shù)研發(fā)初步成果，包括成功建立5G虛擬化云端無(wú)線接取網(wǎng)路(C-RAN)平臺(tái)，以及推出相關(guān)技術(shù)的測(cè)試和驗(yàn)證解決方案，將有助加快5G網(wǎng)路原型設(shè)計(jì)，達(dá)成在2020年啟動(dòng)商用的目標(biāo)。

5G成為2015年全球行動(dòng)通訊大會(huì)(MWC)最大亮點(diǎn)。行動(dòng)寬頻網(wǎng)路頻寬需求不斷高漲，已刺激電信營(yíng)運(yùn)商/設(shè)備業(yè)者、晶片商和各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)研究組織提早投入 5G技術(shù)布局，包括中國(guó)移動(dòng)、澳洲電信(Telstra)、愛(ài)立信(Ericsson)與Altera等廠商皆在2015年MWC發(fā)布未來(lái)的5G研究計(jì) 畫，以及初期技術(shù)和場(chǎng)域測(cè)試成果，將為下世代行動(dòng)通訊網(wǎng)路發(fā)展端來(lái)牛肉。

5G浪潮席卷通訊產(chǎn)業(yè) 繼長(zhǎng)程演進(jìn)計(jì)畫(LTE)、LTE-Advanced之后，5G標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)網(wǎng)路接取技術(shù)發(fā)展也迅速浮上臺(tái)面，將成為通訊產(chǎn)業(yè)鏈未來(lái)幾年的投資和研發(fā)焦點(diǎn)。為搶占市場(chǎng)先機(jī)，全球主要電信業(yè)者和設(shè)備商無(wú)不積極卡位，正式引爆5G革命浪潮。

其中，中國(guó)移動(dòng)已攜手Altera在2015年MWC展示5G虛擬化云端無(wú)線接取網(wǎng)路(C-RAN)平臺(tái)，將有助加速下一代集中式、可協(xié)調(diào)的5G無(wú)線網(wǎng)路 成形，以大幅提高用戶在網(wǎng)路訊號(hào)邊緣時(shí)的聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的通道容量、頻譜效率，并降低網(wǎng)路功耗和布建復(fù)雜度。

中國(guó)移動(dòng)研究院首席科學(xué)家Chih-Lin I表示，中國(guó)移動(dòng)研究院(CMRI)首次發(fā)表C-RAN概念，至今已約5年時(shí)間，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)為此一方案是5G網(wǎng)路不可或缺的要素，而選擇Altera 做為關(guān)鍵合作夥伴，可引入先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)可編程閘陣列(FPGA)技術(shù)和設(shè)計(jì)支援，滿足新一代無(wú)線網(wǎng)路對(duì)功耗、運(yùn)算效能、靈活性和成本的嚴(yán)格要求，進(jìn)而加速邁 向5G世代。

據(jù)悉，中國(guó)移動(dòng)研究院和Altera在2014年即建立策略合作關(guān)系，雙方共同運(yùn)用FPGA優(yōu)化C-RAN系統(tǒng)資料處理、零組件互連和回程資料傳送，歷經(jīng)近1年的努力，方能在2015年MWC展出完整的5G虛擬化網(wǎng)路設(shè)計(jì)概念。無(wú)獨(dú)有偶，愛(ài)立信與澳洲電信亦看中MWC展會(huì)對(duì)通訊產(chǎn)業(yè)的指標(biāo)性意義，合作揭橥 5G無(wú)線接取及核心網(wǎng)路概念性架構(gòu)，并宣布將利用愛(ài)立信的云端系統(tǒng)、路由器 6000系列、演進(jìn)式封包核心(EPC)網(wǎng)路技術(shù)、軟體定義網(wǎng)路(SDN)控制器、IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)等核心要素，投入5G專案研究和場(chǎng)域測(cè)試。

澳洲電信集團(tuán)網(wǎng)路部門主管Mike Wright表示，雖然5G世界尚未來(lái)臨，但對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)者而言，立即著手標(biāo)準(zhǔn)及網(wǎng)路驗(yàn)證等基礎(chǔ)工作非常重要，以利縮短技術(shù)學(xué)習(xí)曲線。愛(ài)立信、澳洲電信除依循3GPP研擬的通用標(biāo)準(zhǔn)外，亦將定義可s完全符合澳洲電信未來(lái)的5G網(wǎng)路架構(gòu)和服務(wù)要求的規(guī)范。不僅如此，兩家公司計(jì)畫在今年下半年，于瑞典愛(ài)立信先進(jìn)技術(shù)中心進(jìn)行5G技術(shù)驗(yàn)證，隨后則將在澳洲當(dāng)?shù)卣归_(kāi)5G場(chǎng)域測(cè)試。

愛(ài)立信澳洲、紐西蘭及斐濟(jì)地區(qū)總裁洪凱申(Hakan Eriksson)強(qiáng)調(diào)，5G網(wǎng)路需要透過(guò)涵蓋設(shè)備、無(wú)線接取及核心網(wǎng)路在內(nèi)的端到端方式加以實(shí)現(xiàn)，該公司與澳洲電信垂直合作，將能深入了解各項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù) 對(duì)網(wǎng)路帶來(lái)的影響和效益，同時(shí)也能盡早部署5G機(jī)器類型通訊(MTC)，讓公共事業(yè)、物流及農(nóng)業(yè)亦能加入未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)通訊的一環(huán)。除電信營(yíng)運(yùn)商和設(shè)備廠外，羅德史瓦茲(RS)、國(guó)家儀器(NI)等量測(cè)儀器大廠也不遺余力推展5G相關(guān)測(cè)試技術(shù)，以尋求新一波發(fā)展高峰。

卡位5G商機(jī)　RS力推毫米波測(cè)試

看準(zhǔn)5G極有可能在毫米波(mmWave)頻段運(yùn)行，顛覆既有行動(dòng)通訊網(wǎng)路形式，RS已于2015年MWC率先發(fā)布一系列支援毫米波寬頻測(cè)試的解決方案，包含向量訊號(hào)產(chǎn)生器、數(shù)位示波器和訊號(hào)暨頻譜分析儀，協(xié)助通訊晶片商和設(shè)備制造商加速接軌5G設(shè)計(jì)。

RS表示，該公司積極參與韓國(guó)5G論壇(5G Forum)、英國(guó)5G創(chuàng)新研究中心(5G Innovation Centre)、NGMN 5G Initiative組織，以及德國(guó)德勒斯登工業(yè)大學(xué)(Technische Universitat Dresden)5G實(shí)驗(yàn)室，因而能掌握技術(shù)演進(jìn)方向，盡早部署合適的測(cè)試方案?，F(xiàn)階段，該公司訊號(hào)暨頻譜分析儀搭載特殊軟體方案，分析頻寬已可提升至 2GHz、支援高達(dá)67GHz頻率范圍，適用于當(dāng)前5G行動(dòng)網(wǎng)路原型設(shè)計(jì)，并可因應(yīng)未來(lái)可能面臨的測(cè)試挑戰(zhàn)。

此外，RS訊號(hào)產(chǎn)生器已能產(chǎn)制40GHz測(cè)試訊號(hào)，再搭配外部升頻器即可提供更高頻率范圍的訊號(hào);該公司在2015年MWC展出的測(cè)試配置即達(dá)成60GHz寬頻訊號(hào)產(chǎn)生效果，有助5G晶片和系統(tǒng)驗(yàn)證。

無(wú)庸置疑，5G毫米波頻譜研究已躍居產(chǎn)業(yè)焦點(diǎn)，相關(guān)廠商更特別著重于工業(yè)、醫(yī)療照護(hù)、機(jī)器人控制及其他行業(yè)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。例如德國(guó)5G實(shí)驗(yàn)室正著手研發(fā)行人 無(wú)線保護(hù)罩(Wireless Protective Bubble)，若車輛闖入這個(gè)保護(hù)罩中，煞車系則會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。諸如此類的情境對(duì)網(wǎng)路延遲有更高的要求，因而也帶動(dòng)高性能量測(cè)方案導(dǎo)入需求。

終端消費(fèi)者對(duì)高頻寬、高速網(wǎng)路的需求，加上2020年將有五百億部聯(lián)網(wǎng)裝置上線運(yùn)作，已讓5G技術(shù)發(fā)展迫在眉梢。隨著行動(dòng)、物聯(lián)網(wǎng)裝置數(shù)量遽增，電信營(yíng)運(yùn)商勢(shì)將推動(dòng)行動(dòng)網(wǎng)路往更高頻率、更大頻寬的方向前進(jìn)，讓高頻量測(cè)技術(shù)成為研發(fā)下一代通訊產(chǎn)品不可或缺的要素。

不讓RS專美于前，NI近期亦發(fā)動(dòng)新產(chǎn)品攻勢(shì)，透過(guò)結(jié)合軟體無(wú)線電(SDR)硬體和軟體設(shè)計(jì)流程的LabVIEW通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)組，可為工程師省下轉(zhuǎn)換不同程式語(yǔ)言的時(shí)間，加快5G系統(tǒng)原型的制作過(guò)程。

革新5G原型開(kāi)發(fā)　國(guó)家儀器軟硬兼施

國(guó)家儀器大中華區(qū)行銷總經(jīng)理郭皇志(圖1中)表示，過(guò)去網(wǎng)路從2G進(jìn)展到3G的時(shí)間距離相當(dāng)長(zhǎng)，而3G演進(jìn)至4G則僅花費(fèi)4~5年;至于5G則預(yù)計(jì)將在2020年問(wèn)世，顯見(jiàn)技術(shù)研發(fā)時(shí)間愈來(lái)愈緊迫，研發(fā)工程師也亟須導(dǎo)入更簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)工具，以加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證時(shí)程。

不僅如此，產(chǎn)業(yè)界對(duì)5G技術(shù)的定義尚未具體成熟，目前僅知大致將從發(fā)展大規(guī)模多重輸入多重輸出(Massive MIMO)天線、廣布基地臺(tái)、改良調(diào)變技術(shù)及運(yùn)用毫米波(mmWave)等方向著手研究;然而，每種技術(shù)要從演算法到原型(Prototype)完成，須 經(jīng)過(guò)相當(dāng)繁復(fù)的過(guò)程，因此亟需借助性能優(yōu)異的開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)驗(yàn)證技術(shù)可行性，并加快原型制作。

為了催生5G技術(shù)，國(guó)家儀器提出一套軟硬體高度整合的解決方案--LabVIEW通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)組，期能從系統(tǒng)層級(jí)的角度解決現(xiàn)今研發(fā)人員所面臨的問(wèn)題，并大幅縮減他們的開(kāi)發(fā)時(shí)間。

國(guó)家儀器技術(shù)行銷經(jīng)理潘建安(圖1右)進(jìn)一步解釋，SDR的硬體電路架構(gòu)，含括了中央處理器(CPU)/通用處理器(GPP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程閘陣列 (FPGA)/數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)，以及射頻前端(RF Front-end)等三大部分，因此往往須要?jiǎng)佑貌煌募夹g(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，加上FPGA和處理器所使用的程式語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)工具不同，造成系統(tǒng)映射 (Mapping)不易，使得從演算法開(kāi)發(fā)到原型完成，往往須耗費(fèi)長(zhǎng)達(dá)1年以上的時(shí)間。

有鑒于此，LabVIEW通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)組不僅強(qiáng)化不同演算法設(shè)計(jì)語(yǔ)言間無(wú)縫轉(zhuǎn)換的能力，同時(shí)提供硬體知覺(jué)設(shè)計(jì)環(huán)境，透過(guò)功能軟體圖，提供實(shí)體設(shè)定控制、硬體限制和系統(tǒng)建檔功能。如此便能讓設(shè)計(jì)人員致力于創(chuàng)新，不必為了實(shí)作細(xì)節(jié)而分心，進(jìn)一步提高原型制作的速度與品質(zhì)。

事實(shí)上，目前5G網(wǎng)路、量測(cè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)制定均同步開(kāi)跑，不僅電信、量測(cè)相關(guān)廠商蜂擁而至，標(biāo)準(zhǔn)研究組織也陸續(xù)冒出頭來(lái)，近期，5G全球聯(lián)盟(5G World Alliance)即在2015年MWC上正式啟動(dòng);該組織將致力于發(fā)展下一代無(wú)線網(wǎng)路技術(shù)，以滿足未來(lái)M2M、SDN及行動(dòng)云端運(yùn)算等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物相 連的聯(lián)網(wǎng)情境。

打造下世代行動(dòng)網(wǎng)路　5G全球聯(lián)盟正式成立

5GWA創(chuàng)辦主席暨IPv6論壇主席Latif Ladid指出，5G技術(shù)能夠?qū)⒚總€(gè)人和物品都納入物聯(lián)網(wǎng)世界;所謂的5G世界系將固定網(wǎng)路和行動(dòng)網(wǎng)路技術(shù)融合，如以IPv6架構(gòu)為基礎(chǔ)的M2M、行動(dòng)物 聯(lián)網(wǎng)、行動(dòng)云端運(yùn)算、SDN、網(wǎng)路功能虛擬化(NFV)等，以改變所有的生活和商業(yè)模式。5GWA不管對(duì)于專業(yè)組織，以及期待新興網(wǎng)路解決方案出現(xiàn)的使用 者和廠商而言，都是非常關(guān)鍵的角色。

5GWA還希望將5G技術(shù)推向不同產(chǎn)業(yè)類別。Ladid進(jìn)一步指出，2020年的世界將會(huì)融合許多重要的基礎(chǔ)建設(shè)，如衛(wèi)生醫(yī)療、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)，因此5GWA要開(kāi)始試圖進(jìn)入這些產(chǎn)業(yè)，才能將各行各業(yè)的需求從一開(kāi)始就導(dǎo)入5G框架。

目前，5GWA正和歐洲電訊標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)IPv6產(chǎn)業(yè)規(guī)范小組(ETSI IPv6 ISG)展開(kāi)密切合作，希望能整合電信和網(wǎng)際網(wǎng)路，并與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展組織如3GPP、ESTSI、網(wǎng)際網(wǎng)路工程工作小組(IETF)和國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)分享最佳實(shí)踐方式。