5G NR NSA標準的發(fā)布 將加速5G商用化的進程

5G NR NSA標準于2017年底發(fā)布，是實現(xiàn)5G商業(yè)化目標的重要里程碑。目前產(chǎn)業(yè)已積極發(fā)展相關基礎建設，期能在2018年底至2019年，實現(xiàn)5G網(wǎng)絡試營運與后續(xù)商業(yè)部署，5G商用時程已加速邁進。

科技界將5G視為一項顛覆性技術，不僅將掀起產(chǎn)業(yè)革命，也讓未來生活截然不同。你能想像，未來進商店購買商品不再需要店員結帳，靠“刷臉”就能付款；或是自駕車在街上隨處可見，城市交通徹底智能化，車禍傷亡率大幅降低；又或是戴上虛擬實境（VR）裝置，你就能“瞬間移動”到奧運會場、NBA、MLB等運動殿堂觀賞精彩賽事。

這一切的一切，在有了5G之后，似乎已不再那么遙不可及。那么，產(chǎn)業(yè)界殷殷期盼的5G究竟何時能夠實現(xiàn)？在國際電信標準制定組織3GPP發(fā)布5G非獨立（Non-Standalone， NSA）的5G NR規(guī)格后，這個答案，可說是“近在眼前”。

5G NSA標準底定基礎建設熱潮急升

3GPP于2017年底，釋出5G NR NSA規(guī)格（圖1），這對下世代5G網(wǎng)絡而言，可說邁出了一大步。此一官方協(xié)議完成后，意味著半導體商、電信營運商，以及網(wǎng)絡設備業(yè)者可以開始準備推出標準化技術，5G商用時程，就此加快步伐。

圖1 3GPP標準制訂時程示意圖

工研院資訊與通訊研究所副所長周勝鄰（圖2）表示，現(xiàn)今電信營運商的基礎建設規(guī)畫，大概都會以NSA架構為主，以搶在2019年預先推出商用服務。跟正式的5G架構相較，NSA的架構是使用4G核心網(wǎng)絡（Evolved Packet Core， EPC），并透過LTE的基地臺（eNB）或5G的基地臺（gNB）與終端連結，而5G核心網(wǎng)絡的建置，則須等到獨立式（SA）的標準出爐后，業(yè)者才會逐步將4G核心網(wǎng)絡更換為5G核網(wǎng)。

圖2 工研院資訊與通訊研究所副所長周勝鄰表示，目前電信營運商大都會以NSA架構為主要規(guī)畫

3GPP目前提出多種5G連結架構供業(yè)界參考（圖3），諾基亞（Nokia）***暨香港澳門/大中國區(qū)客戶營運部技術總監(jiān)陳銘邦（圖4）指出，在NSA標準釋出后，目前業(yè)界的發(fā)展架構大多朝Option 3進行。也就是資料與訊令都先從4G EPC傳送到LTE E-UTRA，再將部分訊令與資料傳送到終端，而其余資料則傳到5G基地臺，再傳送到終端。

圖3 3GPP提出的各種5G連結架構

圖4 Nokia***暨香港澳門/大中國區(qū)客戶營運部技術總監(jiān)陳銘邦指出，待5G SA標準確定后，營運商便會逐步更換5G核心網(wǎng)絡并增設基地臺

陳銘邦說明，待5G SA標準確定，營運商開始更換5G核心網(wǎng)絡并增設基地臺之后，便會朝著Option 7架構發(fā)展；在Option 7架構當中，資料和訊令傳送方式類似Option 3的方式，不過訊息是直接從5G核心網(wǎng)絡發(fā)出。

總而言之，3GPP首版5G標準制定完成，是實現(xiàn)5G商業(yè)化目標的重要里程碑。事實上，早在標準確定前，諸如高通（Qualcomm）、英特爾（Intel）、愛立信（Ericsson），以及諾基亞（Nokia）等大廠早已摩拳擦掌，準備搶占先機；在標準釋出后，便相繼加快5G NSA部署進度，期在2018年底，或是2019年初即能展開5G網(wǎng)絡試營運或商用服務。

愛立信攜手Verizon于美國部署5G商用網(wǎng)絡

為加速合乎3GPP標準的5G商用解決方案鋪路，愛立信攜手Verizon將在2018年下半年，于美國部分地區(qū)部署預標準5G商用無線網(wǎng)絡及5G核心網(wǎng)絡。目前雙方正著手完成向5G推進的目標，共同促進行動生態(tài)合作體系，加速實現(xiàn)5G商用服務。

自2017年起，愛立信與Verizon已在多個城市和住宅區(qū)，針對不同的地域和住宅密度，進行了毫米波頻段的固定無線5G網(wǎng)絡試驗，這成為Verizon部署固定無線寬頻網(wǎng)絡計畫的關鍵一步。

這些試驗將有助于了解Verizon 5G技術論壇（Verizon 5GTF）和3GPP 5G NR中使用的5G技術和毫米波技術。這些新技術有望滿足消費者對新興網(wǎng)絡、行動網(wǎng)絡和固定無線網(wǎng)絡寬頻體驗日益增加的聯(lián)網(wǎng)需求，如高畫質影音、身臨其境的AR/VR體驗，以及物聯(lián)網(wǎng)與云端運算等。

諾基亞/T-Mobile/英特爾攜手建置首座28GHz 5G商用基站

諾基亞、T-Mobile及英特爾則是三方合作，于美國華盛頓州貝爾維尤市（Bellevue）的繁忙市區(qū)，部署28GHz戶外型5G商用無線系統(tǒng)。此一系統(tǒng)運用諾基亞的5G商用AirScale解決方案和英特爾5G行動測試平臺（MTP），在28GHz的無線頻段上進行數(shù)據(jù)傳輸，幫助T-Mobile部署第一個跨供應商之間的5G網(wǎng)絡。

據(jù)悉，為實踐5G愿景，從600MHz到毫米波的所有頻譜資源均須納入規(guī)畫環(huán)節(jié)。5G背負著提升超寬頻體驗與連結萬物的愿景，因此必須將提供行動能力的大范圍網(wǎng)絡覆蓋納入全國性的網(wǎng)絡布建策略。

此次合作讓此三家公司朝推動5G標準化、改善芯片與設備5G生態(tài)系統(tǒng)，以及為非電信商客戶提供最佳網(wǎng)絡體驗的目標再邁進一步。同時，此里程碑也意味著將5G毫米波（mmWave）無線效能及傳輸測試朝真實環(huán)境的第一步，讓5G技術由實驗室跨入實地應用；而此一測試也有助于T-Mobile以及諾基亞了解5G毫米波技術如何與現(xiàn)有網(wǎng)絡整合，并與LTE共存。

華為完成第三階段NSA 5G核心網(wǎng)測試

在5G NSA標準釋出之后，已經(jīng)有許多領先營運商選擇采用5G NSA快速實現(xiàn)5G商用部署，提供AR/VR等增強型行動寬頻通訊（eMBB）新業(yè)務。像是華為（HUAWEI）宣布已完成由IMT-2020（5G）推動組織實施的中國5G技術研發(fā)試驗第三階段，基于NSA的核心網(wǎng)關鍵技術與業(yè)務流程測試。

本次測試基于華為在2018年世界行動大會上發(fā)布的商用5G核心網(wǎng)解決方案，完成了包括核心網(wǎng)CUPS（控制面與用戶面分離）架構下的閘道選擇、支持5G超高頻寬、支持5G NR獨立計費、支援終端LTE與NR雙連接、終端接取能力管理等關鍵功能的驗證，并且同時驗證了基于5G NSA標準的終端注冊、業(yè)務請求、行動性管理、會話管理等業(yè)務流程。

5G技術研發(fā)試驗由IMT-2020（5G）推動組織實施，其中5G網(wǎng)絡部分的測試在5G試驗工作組中，由中國資訊通信研究院與中國移動、中國電信、中國聯(lián)通三家營運商組成的測試組共同完成。驗證測試共分為三個階段，在此前第一和第二階段華為5G核心網(wǎng)均率先順利完成，包括核心網(wǎng)服務化架構、網(wǎng)絡切片技術、行動邊緣運算等技術方案以及樣機設備的驗證。

韓國電信宣布2019提供5G商用服務

韓國電信KT則是直接宣布，要于2019年3月實現(xiàn)首個5G商用化服務；KT預計2019年3月的5G商用服務將從B2B服務開始，而B2C商業(yè)服務將在2019年第二季度推出。

據(jù)國外媒體“NETMANIAS”報導，KT將透過“E2E Orchestrator網(wǎng)絡虛擬化整合控制系統(tǒng)”，計劃將5G從簡單的網(wǎng)絡發(fā)展到統(tǒng)一平臺，以振興5G生態(tài)系統(tǒng)。

借助E2E Orchestrator，可以根據(jù)業(yè)務需求快速重新配置/改變虛擬化網(wǎng)絡設備，實現(xiàn)高效的網(wǎng)絡營運并為用戶提供各種5G服務。

目前KT正為2019年的5G商業(yè)化開發(fā)五種網(wǎng)絡解決方案，分別為5G時槽整合結構（5G Slot-integrated Structure）、5G-LTE互通結構（5G-LTE Interworking Structure）、智能多波束追蹤解決方案（Intelligent Multi-beam Tracking Solution）、建筑內解決方案（In Building Solutions），以及基于人工智能的網(wǎng)絡優(yōu)化解決方案（AI-based Network Optimization Solution）；這些解決方案預計于2018年第三季完成。

5G NSA布建如火如荼進行，然而，5G和4G LTE最大的不同，便是新增了網(wǎng)絡切片（Network Slicing）功能，使5G的核網(wǎng)能夠運用網(wǎng)絡切片，因應各種應用案例需求進行設置。

網(wǎng)絡切片功能不可或缺虛擬化為重要步驟

周勝鄰指出，為了滿足各種應用，例如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、大頻寬上網(wǎng)或是低延遲，需要不同網(wǎng)絡功能適應多樣需求。因此，5G核網(wǎng)增添了網(wǎng)絡切片功能，讓營運商利用軟體定義網(wǎng)絡（SDN）與網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）進行網(wǎng)絡切片，劃分數(shù)個不同應用服務情境，提供客制化的網(wǎng)絡服務。

舉例而言，物聯(lián)網(wǎng)裝置的傳輸速率需求不會太高，但須支援大量聯(lián)網(wǎng)設備；而當5G網(wǎng)絡要支援eMBB應用場景時，吞吐量（Throughput）一定要高，但用戶數(shù)不見得龐大。從技術層面來講，這兩種是截然不同的應用，而過往的4G LTE核網(wǎng)無法對此作出靈活分配。因此，標準組織在訂定5G架構時，便提出網(wǎng)絡切片的概念，以妥善、動態(tài)的調整資源分配；而要實現(xiàn)網(wǎng)絡切片，網(wǎng)絡虛擬化為第一步驟。

網(wǎng)絡虛擬化意指在資料中心內所需求的網(wǎng)絡與安全功能，能夠以內建于虛擬化軟體（Hypervisor）中，或是以網(wǎng)絡虛擬機器（Network Virtual Machine）的方式，提供服務所需的網(wǎng)絡與安全功能。透過網(wǎng)絡虛擬化，網(wǎng)絡與電信營運商得以更為節(jié)省成本、彈性與靈活地處理客戶網(wǎng)絡建置需求，或適應不斷變革的網(wǎng)絡應用服務。

陳銘邦解釋，網(wǎng)絡虛擬化是目前營運商發(fā)展5G的一個明確方向。因5G SA標準還未訂定，目前營運商大部分都先由NSA架構做起，在核網(wǎng)部分還是以LTE為主，并不具備網(wǎng)絡切片功能。因此，透過網(wǎng)絡虛擬化后，能更靈活的調配網(wǎng)絡資源提供服務，且將LTE核網(wǎng)虛擬化之后，日后再升級至5G核網(wǎng)也較為容易。

而針對網(wǎng)絡“切片”后，不斷增加的傳輸量與新創(chuàng)的服務和應用，諾基亞也備有相關解決方案--5G Future X。該產(chǎn)品是一套可以有效擴充、滿足電信商需求的解決方案。

諾基亞5G核心網(wǎng)絡解決方案，例如云端封包核心（Cloud Packet Core），同時兼具了云端原生架構的概念如網(wǎng)絡功能軟體解構（Disaggregation）、具有狀態(tài)式高效處理機制和共用資料層的無狀態(tài)功能軟體元件，以及自動化云端網(wǎng)絡技術和動態(tài)的生命周期管理。

提升5G系統(tǒng)容量小型基地臺角色有所轉換

小型基地臺并非是全新的概念，但其在5G時代的重要性可說有增無減。周勝鄰說明，過往小型基地臺的功能是覆蓋（Coverage），比如說大基地臺有無法涵蓋到的范圍，便建置小型基地臺來「補洞」，填補大型基地臺網(wǎng)絡范圍無法覆蓋的區(qū)域。

周勝鄰指出，小型基地臺之所以不易普及，撇除其本身布建成本較高，以及會造成大小基地臺訊號相互干擾的問題外，另一個原因便在于其以往的功能是在「補洞」，而這種使用方式使得小型基地臺的普及率不如想像。

過去的小型基地臺大概都扮演這樣的角色。不過，5G標準訂出了三個使用情境，分別為增強型行動寬頻服務、巨量多機器型態(tài)通訊（mMTC）、超高可靠度和超低延遲通訊（URLLC）三大方向。

其中，增強型行動寬頻涵蓋多種不同服務應用案例（如AR/VR、UHD/Hologram、高移動性等），對于網(wǎng)絡系統(tǒng)需求，將著重在高傳輸速率、高密度、廣域覆蓋率、高移動性、多種高傳輸速率終端、固定行動融合網(wǎng)絡、小型基地臺布建等。

對此，周勝鄰表示，eMBB十分適合小型基地臺的布建，其角色也開始轉變。舉例來說，如果一個大型基地臺的傳輸速率是1Gbps，覆蓋范圍是1平方公里，而在這1平方公里內，不管有多少人使用，整體傳輸速率還是1Gbps，若人數(shù)眾多的話，網(wǎng)絡容量可能會不敷使用。

然而，若是布建10個小型基地臺，每個傳輸速率為1Gbps，整體的系統(tǒng)容量便可增加十倍，達到10Gbps，如此一來，每個使用者所獲得的網(wǎng)絡容量就會更多。

換言之，如今的小型基地臺，其功能可說是在于提升系統(tǒng)容量，藉由小型基地臺的建置改善用戶的服務品質；小型基地臺的功用已從過往的Coverage，轉變成為現(xiàn)今的組合關系（ Composition）。

陳銘邦補充說明，小型基地臺在5G高頻應用（如毫米波）時，也有著畫龍點睛的效果。由于高頻訊號容易受到阻攔，大型基地臺傳播有限，而且由外部送訊號至室內的方式在高頻段難以實施，因此便可部署小型基地臺，應用于室內訊號傳送，未來若是發(fā)展高頻應用時，小型基地臺的部署密度會更高。

因應此一趨勢，工研院研發(fā)超高密度小基站組網(wǎng)技術，運用自行開發(fā)的八個小基地臺，以超高密度、覆蓋區(qū)域高度重疊的方式布建后，基地臺可在系統(tǒng)同步上達到》1ppb的頻率精確度，并搭配超高密度網(wǎng)絡伺服器的協(xié)調運作進行多基地臺間的合作傳輸，整體系統(tǒng)可達到接近4~8倍的系統(tǒng)效能成長。

此一技術的特色包括：采用集中式UDN Server來協(xié)調各基地臺之干擾消除及協(xié)同傳輸服務；經(jīng)由UDN Server高效的計算能力，協(xié)助基地臺端進行精準的干擾消除計算來提升偕同傳輸效能；透過時間與頻率的精確同步，使基地臺間的訊號形成建設性合成波，提升手機收到的訊號強度；以及透過工研院的即時干擾補償技術，在基地臺傳送訊號前，根據(jù)Radio變化即時補償相位與震幅、消除干擾訊號、提升手機收到的訊號品質。

華為/愛立信紛推新款小型基地臺

如上所述，小型基地臺功能已有所轉變，重要性也與日俱增。華為指出，5G時代，有70%的業(yè)務都會發(fā)生在室內，室內場景的容量密度也將在未來5年內成長8倍之多。由此，高頻C-band及4T4R多天線技術將成為提升室內5G用戶體驗的關鍵手段和技術。也因此，小型基地臺遂成為5G基礎布建的要素之一，網(wǎng)絡設備商、電信營運商等也持續(xù)研發(fā)新一代產(chǎn)品。

像是華為發(fā)布面向室內覆蓋場景的新一代小基地臺--5G LampSite（圖5）。該產(chǎn)品為首款同時支援5G NR和4G LTE的多頻一體化室內小基地臺，其可基于4G LampSite部署時鋪設的CAT6A網(wǎng)線或光纖，并配備4T4R能力確保5G LampSite與原4G LampSite同點位部署，實現(xiàn)4G/5G共覆蓋，減少營運商二次規(guī)畫。

圖5 華為發(fā)表新一代小基地臺--5G LampSite，滿足5G室內覆蓋需求

除了華為之外，愛立信也推出新一代5G小基地臺解決方案，于城市里增加了一款名為街道型基地臺（Street Macro）的新型無線產(chǎn)品。此產(chǎn)品是介于大型基地臺和小型基地臺之間的無線基地臺，可部署在建筑外墻上，占用空間非常小，但可提供足夠的網(wǎng)絡效率和覆蓋率。

待高頻段確認5G發(fā)展可望再沖高點

高頻毫米波應用為5G另一重點，不過，于2017年所釋出的5G NR NSA標準中，尚未訂出高頻頻段。對此，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（圖6）指出，目前營運商多以6GHz以下頻段進行布建為主，但高頻段同樣也是5G發(fā)展關鍵，能拓展許多創(chuàng)新應用。因此訂定高頻頻段將是標準組織接下來的重點，可能于2019年的世界通訊大會（WRC 19），就會決定6GHz以上的頻段。

圖6 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預估高頻段可能會以28GHz為主

目前高頻頻段有許多候選頻段，除了常見的28GHz外，也包含39GHz、73GHz等。蔡宗諭認為，未來高頻頻段可能以28GHz最有機會，不僅業(yè)界較有共識，且技術挑戰(zhàn)較低，也較容易實現(xiàn)，不過仍是要等WRC 19過后，才會較為明朗。等到高頻頻段確認之后，營運商的布建速度會加快許多，屆時會以5G NR SA的架構為主。

簡而言之，在5G高頻段尚未決定之前，營運商布建會先以6GHz以下頻段和NSA架構為主，再逐步轉向SA架構與高頻發(fā)展。而不論采用何種方式，不變的是5G熾熱的商機，以及半導體商、網(wǎng)絡設備商和電信商積極的企圖心；力拼2018年底到2019年間，進行區(qū)域網(wǎng)絡試營運與商業(yè)部署， 5G，即將邁入大規(guī)模商轉階段。