從5G通訊技術願景眺望5G終端技術

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從5G通訊技術願景眺望5G終端技術

自1979年全球行動通訊技術萌芽，至今已歷經30餘年。最初的通訊技術僅提供語音通話功能，2G時代開始導入簡訊服務，到3G時代大幅提升網路數據流量，多媒體影音串流與應用程式服務百花齊放。直到現階段的4G時代，則是行動網路走向IP化，並提供更高速（下載達150Mbps）之網路服務。

隨著智慧型行動電話與平板電腦的興起，使行動網路流量大幅增加。根據Ericsson估計，2009年第三季時全球流量每月僅約100PB（Petabyte），到2013年已突破每月1,600PB，大幅成長16倍以上，此外包括Cisco與Ericsson等國際網通大廠，更預測到2018年行動網路流量仍將較現今成長11倍以上。

未來在物聯網與雲端運算興起帶動之下，行動流量與網路終端數目之增加尚看不到盡頭，目前的4G技術將無法負荷此龐大的需求，國際網通大廠紛紛提出下世代5G行動通訊技術之願景。

2013年5月歐盟正式成立METIS科技研發項目，其成員包括Alcatel-Lucent、Ericsson與華為等29家重要網通、汽車廠商與學術研究機構，其提出的5G技術願景如下：行動網路流量成長1,000倍、網路終端數量成長10～100倍、下載速度成長10～100倍、延遲度降低至現今的五分之一、終端電池壽命為現在的10倍。

為了達到5G技術願景，目前在網路接取端大廠較關注的技術包括Massive MIMO、mmWave、3D Beamforming與HetNet等。行動裝置為了相容上述網路技術，接收從2G~5G等多種不同通訊標準之訊號，並兼容高低不同的多種頻段，在RF端較受關注的技術包括SDR（Software-Defined Radio）與Smart Antenna。

另外為了加強各類型終端裝置間之互動連結與社群功能，並降低網路基地台之負荷，行動網路D2D（Device to Device）技術亦為重點發展項目之一。

除了網路技術方面，未來行動終端包括物聯網的感測器、智慧穿戴式裝置等受到體積較小、形狀多元等挑戰，將無法搭載大體積高容量的電池。為此，長距離高效率且可同時為多款裝置充電的無線充電技術，與收集外界動能或太陽能等能源採集技術，亦為達到5G技術願景之重要研發項目。

參考過往行動通訊技術發展歷史來擬定5G研發進度表，以4G通訊標準為例，LTE技術概念於2004年提出，到2009年開始商用，而觀察目前國際主要電信大廠與組織之發展時間表，大都預設2020年為5G商轉年。台灣廠商若欲在未來行動通訊標準佔得一席之地，建議及早規劃5G研發，而SDR、Smart Antenna、D2D與無線充電等預估將為5G行動裝置之關鍵技術
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