5G將為全球通訊產(chǎn)業(yè)帶來嶄新的發(fā)展契機(jī)。為搶占5G市場(chǎng)先機(jī)，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)、3GPP皆已投入5G標(biāo)準(zhǔn)先期制定，而歐盟、北美、中國(guó)大陸、日本、韓國(guó)及臺(tái)灣的通訊標(biāo)準(zhǔn)管理機(jī)構(gòu)也正馬不停蹄擬定相關(guān)研究計(jì)畫，在在促進(jìn)5G行動(dòng)寬頻革命浪潮升溫。

　　第四代(4G)行動(dòng)通訊系統(tǒng)的建置與應(yīng)用，從2009年瑞典運(yùn)營(yíng)商TeliaSonera推出全球第一個(gè)長(zhǎng)程演進(jìn)計(jì)畫(LTE)上網(wǎng)服務(wù)，至今大約五年，但較普遍性使用，還是過去兩年的事；而臺(tái)灣也才在2014年中進(jìn)入4G LTE時(shí)代。4G LTE系統(tǒng)擁有相當(dāng)優(yōu)異的通訊能力，一般預(yù)期此4G系統(tǒng)將可滿足人類在2020年前，行動(dòng)上網(wǎng)快速成長(zhǎng)需求。

　　行動(dòng)上網(wǎng)需求主要是蘋果電腦在2007年底推出iPhone智慧型手機(jī)，建立App應(yīng)用軟體下載機(jī)制之后，才帶動(dòng)全面性、鋪天蓋地的行動(dòng)上網(wǎng)應(yīng)用。經(jīng)過幾年來迅速發(fā)展，行動(dòng)上網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)從資訊交換、娛樂活動(dòng)，逐漸擴(kuò)充至購(gòu)物、社交、交通、教育、居家生活安全、環(huán)保、醫(yī)療照護(hù)等日常生活活動(dòng)，且成長(zhǎng)趨勢(shì)似無停歇，且日甚一日。一般預(yù)測(cè)，在2020年之后，目前的4G系統(tǒng)將逐漸無法支撐此快速成長(zhǎng)需求，這也是通訊產(chǎn)業(yè)界在過去兩三年開始探討第五代行動(dòng)通訊系統(tǒng)(5G)，并將其商用化目標(biāo)設(shè)定在2020年的最主要原因。圖1、2顯示一些現(xiàn)在與未來，行動(dòng)上網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，以及對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?，這些現(xiàn)象都是驅(qū)動(dòng)5G發(fā)展的原動(dòng)力。

　　圖1　行動(dòng)通訊產(chǎn)業(yè)未來的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì) 

　　圖2　未來的智慧化生活型態(tài)驅(qū)動(dòng)5G技術(shù)之發(fā)展 

　　早在2012年初，負(fù)責(zé)制訂全球行動(dòng)通訊系統(tǒng)規(guī)范的ITU-R就啟動(dòng)發(fā)展“IMT for 2020 and Beyond”的計(jì)畫，希望繼其IMT-Advanced(4G系統(tǒng)規(guī)范)后，制訂下一代行動(dòng)通訊系統(tǒng)規(guī)范。此一決定，開啟全球投入5G研究風(fēng)潮，并將成果反饋至ITU-R，爭(zhēng)取將成果與觀點(diǎn)納入“IMT for 2020 and Beyond”下一代行動(dòng)通訊系統(tǒng)規(guī)范中。

　　歐盟METIS與5G研發(fā)計(jì)畫

　　歐洲一向是行動(dòng)通訊系統(tǒng)技術(shù)主導(dǎo)者，這次也是全球最先投入5G研究的區(qū)域；在2012年底，歐盟就推動(dòng)METIS計(jì)畫(Mobile and Wireless Communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society)，希望在2015年上半年計(jì)畫結(jié)束時(shí)，能為未來5G系統(tǒng)發(fā)展，不論在未來的需求、應(yīng)用情境、系統(tǒng)概念，以及技術(shù)基本需求與發(fā)展趨勢(shì)等，建立共識(shí)提供后續(xù)5G技術(shù)研發(fā)計(jì)畫必要的發(fā)展平臺(tái)。

　　METIS計(jì)畫針對(duì)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)未來2020年的行動(dòng)通訊網(wǎng)路，在2013年四月提出以下幾項(xiàng)具體的5G基本需求，包含項(xiàng)目及成長(zhǎng)需求(圖3)：

　　圖3　EU METIS 計(jì)畫之5G系統(tǒng)能力需求

　　．單位面積內(nèi)行動(dòng)通訊數(shù)據(jù)資料量：成長(zhǎng)一千倍。

　?。B結(jié)系統(tǒng)的終端設(shè)備數(shù)目：成長(zhǎng)十到一百倍。

　　．使用者資料量(或上網(wǎng)速率)：成長(zhǎng)十到一百倍。

　?。蘖繖C(jī)器型態(tài)通訊(Massive Machine Type Communication, MMC)的電池壽命：延長(zhǎng)十倍。

　　．端對(duì)端的通訊延遲時(shí)間(Latency)：降低五倍。

　　在此同時(shí)，為了要滿足上述這些需求，METIS亦勾勒出未來5G系統(tǒng)的若干挑戰(zhàn)：

　　．Amazingly Fast--如何滿足未來使用者高速行動(dòng)上網(wǎng)的需求。

　?。瓽reat Service in a Crowd--如何提供使用者愉悅的行動(dòng)寬頻上網(wǎng)體驗(yàn)，即使在壅塞的網(wǎng)路環(huán)境。

　?。甎biquitous Things Communicating--如何有效率處理不同通訊型態(tài)需求巨量的通訊終端設(shè)備。

　?。瓸est Experience Follows You--如何提供移動(dòng)中使用者高品質(zhì)的通訊體驗(yàn)。

　?。甋uper Real-time and Reliable Connections--針對(duì)特定新應(yīng)用，滿足其嚴(yán)峻低延遲及高可靠度需求。

　　另外，METIS計(jì)畫亦針對(duì)未來應(yīng)用情境，提出多種不同5G系統(tǒng)概念，包含端對(duì)端直接通訊(Direct Device-to-device Communication, D2D)、巨量機(jī)器通訊(Massive Machine Communication, MMC)、移動(dòng)網(wǎng)路(Moving Networks, MN)、超高密度網(wǎng)路(Ultra-dense Networks, UDN)，以及超高可靠度通訊(Ultra-reliable Communication, URC)。這些水平分割系統(tǒng)概念并非彼此獨(dú)立不相干，而是這些系統(tǒng)概念實(shí)現(xiàn)在5G系統(tǒng)中，在彼此交互作用之下，系統(tǒng)就應(yīng)該要達(dá)到滿足前述5G基本需求。

　　在2014年，歐盟就啟動(dòng)5G研發(fā)計(jì)畫5G PPP(Public Private Partnership)，預(yù)計(jì)在2014年到2020年，透過Horizon2020計(jì)畫投入至少70億歐元，鼓勵(lì)歐洲廠商配合投入5G技術(shù)研究，并訂定兩大具體產(chǎn)業(yè)目標(biāo)：一是在未來5G的標(biāo)準(zhǔn)制訂中，歐洲掌握20%之標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專利(Standards Essential Patents, SEP)，第二則是在5G設(shè)備產(chǎn)業(yè)中，歐洲至少占有35%之市占率。

　　其他國(guó)家5G發(fā)展計(jì)畫

　　除歐盟外，一些國(guó)家在過去幾年也積極投入5G的研發(fā)，如中、日、韓等，而臺(tái)灣也在2013年開始討論，建立共識(shí)，并在2014年啟動(dòng)5G研發(fā)計(jì)畫。

　　中國(guó)在2013年2月，在工信部、發(fā)改委及科技部的共同支持下，成立IMT-2020(5G)推進(jìn)組，建立5G發(fā)展平臺(tái)，整合運(yùn)營(yíng)商、制造商、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的力量，共同推動(dòng)中國(guó)第五代移動(dòng)通信技術(shù)研究和國(guó)際交流合作。經(jīng)過一年的研究，IMT-2020(5G)推進(jìn)組在2014年5月發(fā)布第一份《5G愿景與需求白皮書》，闡述移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來5G移動(dòng)通信發(fā)展的兩大主要驅(qū)動(dòng)力，預(yù)測(cè)到2020年中國(guó)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將增長(zhǎng)三百倍以上，移動(dòng)終端(不含物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備)數(shù)量將超過二十億。

　　為滿足此等需求，5G系統(tǒng)在各方面關(guān)鍵能力，包含連接數(shù)密度(Connection Density)、端到端延遲(End-to-end Latency)、移動(dòng)性(Mobility)、峰值速度(Peak Data Rate)、流量密度(Traffic Volume Density)、用戶體驗(yàn)速率(User Experience Data Rate)都將大幅改進(jìn)，其特定需求則如圖4所示。

　　圖4　中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組之5G系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求

　　在2015年2月，IMT-2020(5G)推進(jìn)組再度發(fā)表5G概念白皮書，提出“Gbps用戶體驗(yàn)速率”標(biāo)志性能力指標(biāo)，以及關(guān)鍵技術(shù)，包括大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)路架構(gòu)，以滿足上述5G系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求。

　　日本電波產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(Association of Radio Industries and Businesses, ARIB)在2013年成立5G研究工作組，由NTT DOCOMO主導(dǎo)與其他數(shù)十家成員加速推動(dòng)5G通訊。2015年初發(fā)表其5G白皮書：《面向2020年及未來的行動(dòng)通訊系統(tǒng)》(Mobile Communications Systems for 2020 and Beyond)，闡述2020年代應(yīng)用情境、資料量成長(zhǎng)、分析成本結(jié)構(gòu)、頻譜探討等，并提出具體5G系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求(圖5)。

　　圖5　日本ARIB之5G系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求

　　韓國(guó)在發(fā)展5G上，不論是政府或者是業(yè)者都展現(xiàn)強(qiáng)烈企圖心。在2013年韓國(guó)政府就制定“5G移動(dòng)通信促進(jìn)戰(zhàn)略”，推動(dòng)5G技術(shù)發(fā)展，計(jì)畫在2015年之前實(shí)現(xiàn)Pre-5G技術(shù)，并在2018年平昌冬奧時(shí)，對(duì)全球展示5G雛型系統(tǒng)，2020年正式商用。事實(shí)上，三星電子早在2013年5月就對(duì)全球展示號(hào)稱全球第一的5G雛型系統(tǒng)，操作在28GHz，通訊能力為1Gbps毫微米波通訊系統(tǒng)；在2014年10月再度展示系統(tǒng)升級(jí)，在靜態(tài)提供7.5Gbps以及在100km/h移動(dòng)環(huán)境提供1Gbps系統(tǒng)關(guān)鍵能力。圖6所示為韓國(guó)提出的5G系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求。

　　除歐中日韓外，ITU-R在發(fā)展其5G愿景以及制訂“IMT for 2020 and Beyond”下一代行動(dòng)通訊系統(tǒng)規(guī)范過程中，其他組織亦提出不同的觀點(diǎn)與需求，如圖7至圖9所示。

　　圖8　Ericsson提出之5G系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求

　　ITU-R制定5G規(guī)范進(jìn)展

　　基本上ITU-R是各世代行動(dòng)無線通訊的游戲規(guī)則制定者，其IMT-2000、IMT-Advanced就是第三代(3G)與第四代(4G)行動(dòng)通訊的規(guī)范；而目前正在制定中的IMT-2020 and Beyond就會(huì)是未來第五代(5G)行動(dòng)通訊系統(tǒng)規(guī)范(目前正式的IMT名稱仍未底定，可能選項(xiàng)有IMT-2020、以及IMT-Connect2020等，本文仍以IMT-2020 and Beyond或IMT-2020稱之)。ITU-R之下的WP5D小組已經(jīng)召開過多次會(huì)議，征求5G系統(tǒng)規(guī)范提案，前文提到各國(guó)家或組織所提出的5G系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求，都是提交至WP5D做為其制定IMT-2020 and Beyond的討論提案。在2015年2月WP5D21次會(huì)議，已經(jīng)針對(duì)IMT-2020 and Beyond規(guī)范，確立八項(xiàng)關(guān)鍵能力項(xiàng)目，并對(duì)個(gè)別需求達(dá)成初步共識(shí)。

　　以下針對(duì)這八項(xiàng)關(guān)鍵能力做說明：

　?。甎ser Experience Data Rate是指一個(gè)移動(dòng)用戶在系統(tǒng)涵蓋范圍內(nèi)的任一地方，系統(tǒng)必須提供的上網(wǎng)速率，其值為100M－1Gbps。

　?。甈eak Data Rate是指一個(gè)使用者在理想情況下能體驗(yàn)到的最高上網(wǎng)速率，其值為20Gbps。

　　．Mobility是指在維持服務(wù)品質(zhì)(QoS)與無縫換手情況下，使用者能移動(dòng)的最高速度，其值為500km/h。

　　．Latency是指?jìng)魉驼咚鸵环獍浇邮照咴跓o線網(wǎng)路所耗費(fèi)之時(shí)間，其值為1ms。

　?。瓹onnection Density是指單位面積范圍內(nèi)，直接連結(jié)上系統(tǒng)的終端設(shè)備數(shù)目，其值是每平方公里內(nèi)一百萬個(gè)。

　?。瓻nergy Efficiency的定義包含兩個(gè)構(gòu)面：在網(wǎng)路端，是指無線電接取網(wǎng)路(RAN)耗用單位能源所能傳送/接收資料位元數(shù)；在終端方面，則是指通訊模組在耗用單位能源所能傳送/接收資料位元數(shù)，此方面需求則是要比IMT-Advanced系統(tǒng)要改善一千倍。

　　．Spectrum Efficiency是指一個(gè)基地臺(tái)在使用單位頻譜資源所能達(dá)到的平均資料傳輸量，其單位一般是bps/Hz，目前WP5D IMT-2020規(guī)格中則是暫定為IMT-Advanced的二至五倍。

　?。瓵rea Traffic Capacity是指單位面積內(nèi)，系統(tǒng)所能提供的通訊服務(wù)容量，其值為每平方公尺10Mbps。

　　以上八項(xiàng)關(guān)鍵能力指標(biāo)最后確切的需求值，仍待下一次ITU-R WP5D22次會(huì)議最后定案。

　　在IMT-2020關(guān)鍵能力需求規(guī)范即將底定之際，WP5D也針對(duì)未來5G系統(tǒng)發(fā)展時(shí)程，訂出初步方案(圖10)。

　　在此時(shí)程中，規(guī)定在2017年底開始接受IMT-2020系統(tǒng)提案，在2018年底開始進(jìn)行評(píng)估審，并在2020年中完成審查，確定正式5G系統(tǒng)。

　　這是一個(gè)非常積極的發(fā)展時(shí)程，因?yàn)檫@意味著產(chǎn)業(yè)界必須在接下來不到3年時(shí)間，產(chǎn)出符合IMT-2020系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求規(guī)范的5G標(biāo)準(zhǔn)方案，才來得及在2017年底前，提交ITU-R成為正式5G系統(tǒng)候選方案。

　　3GPP提出5G標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)程

　　在ITU-R確定IMT-2020(5G)的愿景、關(guān)鍵能力需求規(guī)范與發(fā)展時(shí)程后，接下來就是全球通訊業(yè)者，要開始忙著開發(fā)系統(tǒng)解決方案，并將其標(biāo)準(zhǔn)化。在過去3G時(shí)代百家爭(zhēng)鳴，多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)成為3G標(biāo)準(zhǔn)，包含寬頻分碼多重存取(WCDMA)、分重多碼接取(CDMA)、以及分時(shí)-同步分碼多重存取(TD-SCDMA)等；到IMT-Advanced時(shí)代，則有國(guó)際電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)所制訂的WiMAX Advanced(802.16m)與3GPP所制訂的LTE-A(LTE-Advanced)兩種技術(shù)獲得ITU-R認(rèn)可，成為正式4G標(biāo)準(zhǔn)。

　　不過，在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上，WiMAX-Advanced并沒有獲得產(chǎn)業(yè)界的青睬，LTE-A成為全球?qū)嶋H唯一采用的4G標(biāo)準(zhǔn)。因此，接下來5G系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，預(yù)期只會(huì)剩下3GPP這個(gè)集結(jié)全球重量級(jí)設(shè)備商與運(yùn)營(yíng)商的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展舞臺(tái)，以演進(jìn)性(Evolution)與革命性(Revolution)并進(jìn)方式，發(fā)展出唯一一個(gè)產(chǎn)業(yè)界5G系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然也會(huì)成為ITU-R核可的唯一5G標(biāo)準(zhǔn)。

　　事實(shí)上，3GPP已針對(duì)ITU-R IMT-2020的愿景提出對(duì)策，制訂出SA與RAN兩個(gè)工作小組的工作時(shí)程，希望在2018年上半年產(chǎn)出初步結(jié)果，提交初步的5G系統(tǒng)方案至ITU-R，并于2020年初提交確定版本(圖11)，從時(shí)程緊迫性來看，以及目前產(chǎn)業(yè)界對(duì)革命性新技術(shù)仍尚未有共識(shí)的情況下，預(yù)期3GPP針對(duì)5G的第一個(gè)版本中具體標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該會(huì)是以演進(jìn)式的成分居多，再輔以較具革命性、架構(gòu)面的共識(shí)，做為未來持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展基礎(chǔ)。

　　目前，3GPP正進(jìn)行其LTE-A Rel-13的標(biāo)準(zhǔn)制訂，主要涵蓋一些較先進(jìn)的技術(shù)課題，如FD MIMO(Full Dimension MIMO)、LAA(Licensed Assistance Access)、32CC CA(32Carrier Component，Carrier Cggregation)等，其他M2M、D2D也是持續(xù)的重要課題。

　　5G系統(tǒng)挑戰(zhàn)相當(dāng)全面，從無線電接取網(wǎng)路，超高密度組網(wǎng)、超可靠度通訊到超低延遲等。不過，一千倍系統(tǒng)容量的成長(zhǎng)大概是其中最具挑戰(zhàn)，涵蓋面最廣的一個(gè)項(xiàng)目。此項(xiàng)需求大致引導(dǎo)未來RAN技術(shù)發(fā)展，以及超高密度組網(wǎng)趨勢(shì)。

　　5G技術(shù)挑戰(zhàn)解決之道

　　如何滿足一千倍的挑戰(zhàn)，大致可從三個(gè)維度來尋求解決之道；一是改善頻譜效率(Spectrum Efficiency)，假設(shè)過去效率是10bps/Hz，若提升至40bps/Hz，那系統(tǒng)容量就提升四倍。在實(shí)作上有多種技術(shù)可以提升頻譜效率，例如MIMO、提高M(jìn)odulation、干擾消除、同頻同時(shí)雙工(CCFD)等，不過，此等改善有它物理上的極限。

　　第二維度是增加使用的頻譜寬度(Bandwidth)，頻譜是相當(dāng)珍貴的資源，像臺(tái)灣去年拍賣4G頻譜，政府總共騰出270MHz的頻譜寬度(位于700MHz、900MHz、1,800MHz頻帶)，做為拍賣標(biāo)的，每家最多限制35MHz。增加頻譜寬度有其先天限制，因?yàn)樵谶m合做為行動(dòng)通訊的頻帶(例如：3GHz以下)，大都已經(jīng)分配給3G/4G使用，如何找到足夠大且適合行動(dòng)通訊使用的頻帶并不容易。事實(shí)上，為適應(yīng)在全球已經(jīng)被凌亂分配的頻譜情況下找到可運(yùn)行頻帶，LTE系統(tǒng)就制訂超過四時(shí)個(gè)運(yùn)行頻帶，以利系統(tǒng)能在擁有不同頻帶的國(guó)家都可以適用。

　　換句話說，一個(gè)通訊系統(tǒng)要適用到全球各國(guó)已經(jīng)很難找到共同頻帶；除非往高頻頻帶尋找。針對(duì)此，ITU-R已經(jīng)開始在探討利用6GHz以上頻帶做為行動(dòng)通訊用之可行性。一般預(yù)期，未來在高頻應(yīng)該要可以找到共通的1GHz頻帶，做為未來5G使用。如此，相較于4G LTE-A的100MHz運(yùn)作頻譜寬度，就有十倍成長(zhǎng)。

　　由于訊號(hào)在高頻傳遞，其傳遞衰減、雨衰、受地形地物阻擾等影響，品質(zhì)會(huì)變得非常差，因此愈高頻愈不適合作長(zhǎng)距離的行動(dòng)通訊之用。不過，由于在高頻波長(zhǎng)極短，可使用及小天線，因此可以大量天線形成陣列天線(Array Antenna)，加上技術(shù)的進(jìn)展，如Massive MIMO，波束成型(Beamforming)、波束追蹤(Beam Tracking)等，讓大家對(duì)高頻用于行動(dòng)通訊的應(yīng)用抱著樂觀態(tài)度，也因此過去幾年，國(guó)際大廠紛紛投入毫微米波(Millimeter Wave, mmWAVE)通訊系統(tǒng)研究。

　　韓國(guó)三星電子，早在2013年5月就發(fā)表號(hào)稱全球第一個(gè)5G系統(tǒng)，運(yùn)作在28GHz的毫微米波通訊系統(tǒng)，并在2014年10月再度展示系統(tǒng)的升級(jí)，系統(tǒng)能力達(dá)到7.5Gbps(靜態(tài))與1.0Gbps(100km/h移動(dòng)環(huán)境)。其他大廠亦鴨子劃水，開始投入毫微米波通訊技術(shù)研發(fā)。目前高頻率行動(dòng)通訊的可行性仍未有爭(zhēng)論，不過隨著系統(tǒng)廠商公開展示其愈來愈成熟的系統(tǒng)，可預(yù)期未來5G系統(tǒng)運(yùn)作應(yīng)該涵蓋低中高頻帶，可以分別是用在不同環(huán)境與應(yīng)用情境。

　　事實(shí)上，運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開始在進(jìn)行此方面的可行性研究。日本NTT DOCOMO在去年結(jié)合阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)、富士通(Fujitsu)半導(dǎo)體、恩益禧(NEC)、愛立信(Ericsson)、三星(Samsung)與諾基亞(Nokia)六大系統(tǒng)設(shè)備商，啟動(dòng)5G研究計(jì)畫，除在既有3GHz以下頻帶，進(jìn)行M2M與超密度組網(wǎng)技術(shù)研究，更重要的是在5GHz、15GHz、28GHz、70GHz等頻帶進(jìn)行波束成型、相位陣列天線等技術(shù)的實(shí)用可行性研究。

　　在擴(kuò)增可使用頻譜以提升系統(tǒng)容量上，除尋找全新高頻帶頻譜外，動(dòng)態(tài)頻譜分享存取(Dynamic Spectrum Access, DSA)也是一種增加頻譜的方式。目前3GPP的標(biāo)準(zhǔn)活動(dòng)在討論LAA技術(shù)，就可歸類其中。LAA是希望將目前LTE系統(tǒng)只運(yùn)作在政府授權(quán)的頻帶(Licensed Band)，擴(kuò)充到一般不須授權(quán)公開使用頻帶(Unlicensed Band)，例如Wi-Fi在使用的2.4GHz、5.8GHz。另外，還有一類稱為ASA(Authorized Shared Access)方式，擴(kuò)充到另一授權(quán)使用的頻帶，該頻帶原來可能并非授權(quán)給運(yùn)營(yíng)商使用，例如軍用頻譜，而其平時(shí)使用率可能不高；因此，在適當(dāng)控制下可以再授權(quán)給運(yùn)營(yíng)商使用。

　　第三種解決系統(tǒng)容量提升一千倍挑戰(zhàn)的方法就是布建更多基地臺(tái)，即高密度組網(wǎng)技術(shù)。想當(dāng)然，在固定區(qū)域內(nèi)，多建置一個(gè)基地臺(tái)，該區(qū)域內(nèi)就多一個(gè)基地臺(tái)所能提供的上網(wǎng)容量；持續(xù)增建基地臺(tái)，系統(tǒng)容量就應(yīng)該跟著持續(xù)成長(zhǎng)?；旧希灰嘏_(tái)涵蓋范圍適當(dāng)控制，訊號(hào)不要彼此干擾，那系統(tǒng)容量是隨基地臺(tái)增加而呈現(xiàn)性成長(zhǎng)，這也是METIS計(jì)畫提出超高密度網(wǎng)路(Ultra Dense Network, UDN)想要達(dá)到的效果。UDN被認(rèn)為未來網(wǎng)路布建的主流趨勢(shì)，而小型基地臺(tái)(Small Cell)也因此很自然被視為未來將蓬勃發(fā)展的明日之星產(chǎn)品。

　　不過，即使在UDN布建中，大基地臺(tái)(Macro Base Station)還是必要，而且仍然還是整個(gè)網(wǎng)路控制者，此即所謂的異質(zhì)網(wǎng)路(HetNet)的布建。當(dāng)然，當(dāng)基地臺(tái)逐漸密集，尤其是未來小基地臺(tái)大多是使用者隨興設(shè)立，而非透過妥適的網(wǎng)路規(guī)畫所布建，基地臺(tái)間訊號(hào)互相干擾會(huì)是一個(gè)非常嚴(yán)重的問題，而系統(tǒng)整體表現(xiàn)也必然會(huì)受到嚴(yán)重影響。美國(guó)高通(Qualcomm)公司在2014年所做的UDN實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)將網(wǎng)路密度提升至相當(dāng)于每平方公里布建一千個(gè)小基地臺(tái)，而在不做任何干擾消除的情況下，系統(tǒng)容量只提升約四十倍(布建密度約提升五百倍)。因此，干擾消除勢(shì)將成為UDN系統(tǒng)表現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　在3GPP已針對(duì)基地臺(tái)間干擾問題，訂定ICIC(Inter Cell Interference Control)、eICIC(Enhanced ICIC)，以及FeICIC(Further Enhanced ICIC)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)針對(duì)大量小基地臺(tái)的布建制訂SON(Self Organizing Network)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些技術(shù)應(yīng)該是未來UDN基礎(chǔ)，而在眾多基地臺(tái)間，如何建立更多、更及時(shí)的跨基地臺(tái)溝通與協(xié)調(diào)，應(yīng)該是提升UDN系統(tǒng)效能的必要機(jī)制。

　　以上三個(gè)維度技術(shù)解決方向，每個(gè)維度能提升系統(tǒng)容量能力，各界看法不一，或由于實(shí)際技術(shù)發(fā)展瓶頸考量，或系統(tǒng)廠商基于其產(chǎn)品利基方向考量。不過此三維度能力彼此相干性很低，因此系統(tǒng)容量提升可以將此三維度提升倍數(shù)相乘。在相乘效果下要達(dá)到一千倍提升，并非遙不可及。

　　臺(tái)灣5G研發(fā)計(jì)畫啟動(dòng)

　　臺(tái)灣算是先期投入5G技術(shù)研發(fā)的國(guó)家之一。行政院在2014年初舉辦“5G發(fā)展產(chǎn)業(yè)策略會(huì)議(SRB)”，討論我國(guó)發(fā)展5G的戰(zhàn)略方向與策略，會(huì)后并由當(dāng)時(shí)行政院政務(wù)委員張善政宣布，將在未來5-10年政府將投入100-200億元進(jìn)行5G研究。接著政府就提撥4G執(zhí)照拍賣所得部分收入，在2014年下半年正式投入5G研究，由經(jīng)濟(jì)部與科技部共同執(zhí)行。計(jì)畫的定位是在5G發(fā)展尚未明朗之際，投入3-4年的先期技術(shù)研究，期望能建立能量，國(guó)際同步參與在第一時(shí)間參與接下來的5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)活動(dòng)，并協(xié)助產(chǎn)業(yè)開發(fā)與全球同步領(lǐng)先5G產(chǎn)品雛型，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。計(jì)畫的具體目標(biāo)則是開發(fā)5G雛型系統(tǒng)，對(duì)國(guó)際展示，建立相關(guān)智慧財(cái)產(chǎn)布局與系統(tǒng)、技術(shù)能量。

　　如前所述，歐盟在其5G計(jì)畫中明白指出，5G先期研究計(jì)畫的主要目標(biāo)之一，就是希望在5G標(biāo)準(zhǔn)制訂中，掌握20%標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專利(SEP)。臺(tái)灣在先期投入5G研究后，更應(yīng)鼓勵(lì)并整合產(chǎn)學(xué)研界，積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，建立足過能量標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專利，促成產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級(jí)。2015年年初經(jīng)濟(jì)部輔導(dǎo)，由業(yè)界主導(dǎo)成立的臺(tái)灣資通訊產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(Taiwan Association of Information and Communication Standards, TAICS)，將扮演整合平臺(tái)的角色，發(fā)揮整合綜效。

　　5G的發(fā)展，將在2015年上半年ITU-R WP5D22次會(huì)議確定其IMT-2020愿景與需求后，預(yù)計(jì)在2017年之前展開，同時(shí)已有多國(guó)規(guī)畫在2020年(或更早)展示5G產(chǎn)品雛型系統(tǒng)。

　　對(duì)臺(tái)灣而言，5G是一個(gè)絕新莫大挑戰(zhàn)，但也是嶄新的絕佳契機(jī)。在政府政策的先期投入，并鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)界帶頭，整合學(xué)研力量，掌握國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)活動(dòng)契機(jī)，同時(shí)在第一時(shí)間投入5G產(chǎn)品雛型開發(fā)，未來必能在2020年5G時(shí)代，為臺(tái)灣通訊產(chǎn)業(yè)帶來一番欣欣向榮的景象。