近十年间拜智能手机成长与科技进展之赐，改变了人类使用网络的习惯。在可预见的将来，万物联网、自驾车上路、云端大数据进入生活等趋势，必定会加深人们对于网络传输速度的需求。5G 的发展能解决庞大流量的问题，而要实现 5G 传输，还有许多挑战等着我们。
为了探讨目前市场最先驱的技术发展，是德科技（Keysight）于日前（6/14）举办了 2017 夏季电子量测论坛。是德科技行销处副总经理罗大钧针对趋势面表示，“电子零组件在车用、家庭与医疗等各场域的应用，带动半导体制程提升；而 5G 对于数据和即时性的需求，将引领通讯传输技术进步”，同时也驱使新的量测产品线提供越来越高的带宽及频率。由于 5G 商用化很可能在 2020 年逐步落实，在 2018~2019 年间许多厂商会先从小型应用开始着手，是德科技也将持续与国外大型零组件与系统厂密切合作，提供一系列量测解决方案，以协助完成 5G 商用化蓝图。
▲ 是德科技行销处副总经理罗大钧说明是德科技因应趋势的市场布局。（Source：《科技新报》摄）
5G 生态圈的建立
针对目前无线通讯最夯的 5G 议题，是德科技应用工程部副总经理陈俊宇指出，当同一时间地点出现大量的移动网络使用者，例如车站或大型演唱会，该如何解决多装置连线复杂性，以及单位面积内更大资料流量需求？光靠搭建行动基地台来分流已经不够，因此发展 5G 才能提供更高的连网速度、因应更多的物联网装置连结。
然而 5G 的作用远不止于此。根据思科 （CISCO）在 2015 年针对上网行为的调查显示，所谓行动上网，其实仍有 83% 发生并结束于同一地点的房间或空间之内，根本还称不太上是“行动”。因此 5G 最重要的一点，在于带来更多更复杂的应用，并大幅改变我们对于数据资料、及行动上网的使用形式。
陈俊宇强调，一切新技术的普及，都必须基于可达成的商业模式。假设你必须花上 20 万元才能拥有一支支援 5G 传输并配备相关应用的手机，那你一定会想说还是先用 4G 手机就好了。因此当务之急是建立 5G Ecosystem，才能下一步去谈 5G 的应用。
▲ 是德科技 2017 夏季电子量测论坛参加者众。（Source：《科技新报》摄）
在这块生态圈当中，参与者从芯片、感测器、行动装置，到网络基地台、核心网络、数据中心等不一而足。目前 3GPP 也已经发布三项 5G 目标：整体系统容量提升、大规模互联、超可靠与低延迟。为了达成上述目标，5G 技术发展将区分成三大主轴，分别是提供更高的行动宽频 eMBB（enhanced Mobile Broadband）、专为大规模物联网应用而发展的 mMTC (massive Machine Type Communications）以及符合各种即时通讯需求且可靠度更高的 URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communications）。
这三种应用场景锁定的情境不同，相关发展技术也不一样。像是 eMBB 追求最高速率，除了在 6GHz 以下频谱增加新频段，拓展带宽来达到更高传输速率，也必须往 6GHz 以上的频谱研发毫米波等技术。mMTC 的大规模联网不追求传输极速，但强调最低功耗，且得承受大量装置传送资料，可预见的发展将是 NB-IoT 或 LoRa 等技术。URLLC 的应用则会在无人车、远端手术或智慧工厂方面，无数感测器将传输资料到网络上进行演算，还要把网络延迟压低在 1ms 以内，因此 TCP/IP 的网络架构也将产生变化。
2017 年，离 5G 还有多远？
在稍早进行的世界通讯行动大会（MWC 2017）前，包括爱立信、华为、中兴、高通、Intel 等技术供应商，以及 AT&T、KT Corp.、NTT Docomo、SK Telecom 等电信业者，共同发表了“非独立 5G（non-standalone 5G）”计划，宣布支援非独立 5G 新无线电技术（New Radio，NR），而 3GPP 也已经宣布要加速审核这份草案，并在 2017 年底前通过规范。
“非独立 5G NR”是以 4G 为基础的“准”5G 模式，利用现有的 LTE 无线电并发展封包核心网络，让业者在 2019 年就能开始试营运并布署 5G NR，同时也可以添加新的 5G 无线电接取载波，支援 2019 年之后的 5G 使用情境。
在某些电信营运商如 Verizon、Korea Telecom 的 5G 版本超越其他竞争对手、已经着手进行 pre-5G 商务的时候，支持非独立 5G 的厂商均希望 3GPP 能尽可能以最快的速度完成 5G NR 规格的订定，让 5G 标准的时间表更加确立，包括 Release 15 的独立 5G NR，以免出现更多的 pre-5G 预先标准。
此外，2018 年在俄罗斯举办的世界杯足球赛以及 2020 年的东京奥运，也势必会成为 5G 的重要实验场所。
关键技术的测试挑战与布局
在今年度的夏季电子论坛中，是德科技还展示了“新兴无线通讯”、“高速数位及车电”以及“通用方案及服务”三大领域的实机测试。其中像是“新兴无线通讯”领域，是德科技便设置亚洲第一套 5G 天线阵列测试系统，应用工程部资深专案经理张式先也亲自操作，模拟 Verizon 测试 pre-5G 技术如何达到高速移动中的低延迟的场景。
由于 5G 需要使用大规模多重输入多重输出（Massive MIMO）的波束成形（Beamforming），但具有指向性的波束虽然越窄讯号增益越大，可是一旦偏离接收方就会错失讯号，因此需要不断测试天线。张式先强调，在测试时往往面临的困难，是远场可以找出波束模式，但不知道天线哪个小部件有问题；近场则可以找出天线中哪个小部件有问题，却又看不出模式。因此是德科技针对这一点推出解决方案，利用任意波形产生器，产生出天线阵列的讯号，能即时测量近场，同时利用量到的相位及间隙，依据每个部件的相对关系推算出波束模式。
▲ 是德科技展示亚洲第一套 5G 天线阵列测试系统。（Source：《科技新报》摄）
除了具体的测试场景，是德科技也展示自身产品，如信号分析仪最高单机可测量 3Hz~110GHz 的频率范围，内建 1GHz 分析频寛（使用外部中频输出可达 5GHz），为业界最广；1GHz 时的 DANL（平均噪声位准）可低至 -171dBm，使噪声无所遁形。
在市场布局方面，是德科技先前并购了开发 IP 性能测试系统厂商 Ixia，以及无线测试量测领导厂商 Anite，往后能提供给客户更完善的 M2M 解决方案。另外，是德科技也与诸多厂商展开合作，如窄频物联网（NB-IoT）射频效能测试解决方案获瑞迪科微电子（RDA）采用，协助该公司加快 NB-IoT 芯片组测试；而 Qualcomm Technologies 也使用是德科技的新款 UXM 5G 无线测试平台网络模拟解决方案，以验证 5G 芯片组技术及更高层协定。
当前各家厂商最重要的课题，依旧在于如何让 5G 能够更快速完成上线，并降低营运商初期建置设备的成本，这当中的环节很大一部分就有赖专业的讯号测试。而将来 5G 开创出更多的应用，也将为不同装置连线带来更多的量测挑战。
▲ MSOV334A 混合信号示波器：33 GHz，4 个类比通道和 16 个数位通道，更低的噪声底线（50 mV/格时为 2.09 mVrms）和量测抖动位准（100 fs），可实现出色的信号完整性。（Source：《科技新报》摄）
（首图来源：Shutterstock）
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