放眼5G　各家無線技術(shù)空中交火

　　在近日于美國(guó)舉行的年度IEEE無線通訊與網(wǎng)路技術(shù)會(huì)議(Wireless Communications and Networking Conference，WCNC’17)上，針對(duì)各種無線技術(shù)的辯論涵蓋了行動(dòng)寬頻到物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用，也透露了這些新興領(lǐng)域的多樣化以及競(jìng)爭(zhēng)激烈程度。

　　在該場(chǎng)會(huì)議中有幾個(gè)新聞焦點(diǎn)：

　　一家新創(chuàng)公司認(rèn)為5G蜂窩式通訊標(biāo)準(zhǔn)的第一階段決策是「眼光短淺」;

　　一家電信營(yíng)運(yùn)商抱怨早期蜂窩式IoT網(wǎng)路被濫用;

　　各家廠商對(duì)5G在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域扮演的角色激烈爭(zhēng)論;

　　Wi-Fi支持者表示免執(zhí)照頻段的LTE面臨艱苦戰(zhàn)斗;

　　有六家新創(chuàng)公司展示了具競(jìng)爭(zhēng)力的無線資料網(wǎng)路。

　　新創(chuàng)公司Cohere Technologies副總裁Anton Monk表示，5G蜂窩式通訊規(guī)格的第一階段并沒有通盤考慮各種新技術(shù)選項(xiàng)，例如該公司提出的新空中介面架構(gòu)：「有部份大型供應(yīng)商想要讓某些東西快點(diǎn)完成、并在上面套個(gè)5G的名號(hào)──我們將會(huì)看到這些東西被如何廣泛佈署;」他最近才參加了在克羅埃西亞Dubrovnik舉行的3GPP標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議。

　　Monk描述第一階段5G規(guī)格是：「有大規(guī)模MIMO與波束成形的LTE──除了在控制通道採(cǎi)用華為(Huawei)的極化碼(polar codes)，以及到處採(cǎi)用低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)之外，沒其他真正的新技術(shù)?！?/p>

　　展望未來，3GPP將針對(duì)一些高性能使用情境展開研究，可望有助于第二階段的5G標(biāo)準(zhǔn)訂定，包括強(qiáng)化車用通訊，還有來自中興(ZTE)與其他中國(guó)廠商針對(duì)利用電源域(power domain)之非正交多工接取(NOMA)編碼、以提升頻譜效率的提案。

　　早期使用者涌入部份蜂窩式IoT網(wǎng)路

　　在蜂窩式IoT網(wǎng)路方面，根據(jù)一位Verizon的高層指出，有部份使用者涌入早期部署的LTE Cat-M1;他是在一場(chǎng)展示以LTE為基礎(chǔ)的IoT網(wǎng)路藍(lán)圖，并討論5G在IoT領(lǐng)域所扮演之角色的座談會(huì)后發(fā)表以上看法。

　　Cat-M1標(biāo)準(zhǔn)支援VoLTE (Voice-over-LTE)，能實(shí)現(xiàn)在某些應(yīng)用情境的自動(dòng)緊急電話通報(bào)等功能;現(xiàn)在有部份使用者對(duì)例如連結(jié)智慧手表與兒童腕戴式追蹤裝置之間的音訊串流功能有需求。因此該位Verizon主管表示，盡管有一些初期Cat-M1網(wǎng)路尚未最佳化，仍以效率不到一般LTE網(wǎng)路一半的情況下運(yùn)作;營(yíng)運(yùn)商正要求供應(yīng)商提供能為使用者網(wǎng)路節(jié)流的替代方案。

　　對(duì)此Ericsson Research的資深專員Eric Wang表示：「首先，我們一點(diǎn)也不認(rèn)為VoLTE (對(duì)IoT應(yīng)用來說)很重要，但現(xiàn)在大家都在問這個(gè)功能?！?/p>

　　3GPP定義了到2019年的蜂窩式IoT發(fā)展藍(lán)圖

　　上面LTE蜂窩式IoT網(wǎng)路發(fā)展藍(lán)圖，顯示了將在接下來兩年出現(xiàn)的數(shù)個(gè)新功能;不過高通(Qualcomm)首席工程師Hau Xu表示，那些新功能的成本不會(huì)降到比目前高階Cat-M1與低階NB-IoT規(guī)格技術(shù)的水準(zhǔn)更低。

　　明年將公佈的所謂Release 14版本規(guī)格，主要將添加對(duì)位置資料以及多點(diǎn)傳送(multicasting)的支援，好讓空中傳輸(over-the-air)升級(jí)更有效率。Xu指出：「我們才剛開始訂定Release 15，」不過功能集是固定的;在那之外：「人們正在針對(duì)更大的改變(Release 16~17)提案…內(nèi)容包括NOMA或是網(wǎng)狀網(wǎng)路(mesh networking)?！?/p>

　　在5G領(lǐng)域，供應(yīng)商們目前是意見分歧，有人呼吁對(duì)目前并行的高/低階4G標(biāo)準(zhǔn)提供漸進(jìn)式的強(qiáng)化，其他人則想要更純粹、革命性設(shè)計(jì)的單一規(guī)格;而與會(huì)專家認(rèn)為，一般來說，5G IoT網(wǎng)路可能會(huì)嘗試實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)單價(jià)1美元、10年電池壽命，以及每個(gè)蜂窩式基地臺(tái)支援?dāng)?shù)百萬裝置的目標(biāo)。

　　Ericsson的Wang指出，5G可能會(huì)把蜂窩式IoT帶到免執(zhí)照以及毫米波頻段，而因此催生新的使用情境。

　　今日蜂窩式IoT的升級(jí)，不會(huì)改變目前的成本動(dòng)態(tài)

　　至于已經(jīng)準(zhǔn)備好在免執(zhí)照頻段使用的LTE，似乎還沒準(zhǔn)備好成為消費(fèi)性服務(wù)…

　　現(xiàn)在已併入高通(Qualcomm)旗下的Atheros前任執(zhí)行長(zhǎng)Craig Barratt在年度IEEE無線通訊與網(wǎng)路技術(shù)會(huì)議(Wireless Communications and Networking Conference，WCNC’17)上表示，LTE已經(jīng)準(zhǔn)備好應(yīng)用于免執(zhí)照頻段，但還沒準(zhǔn)備好成為消費(fèi)性服務(wù)，而且可能為蜂窩式通訊營(yíng)運(yùn)商帶來「不公平的優(yōu)勢(shì)」。

　　Barratt指出，在先聽后送(listen-before-talk)的模式下，LTE能支援降階(fallback)的蜂窩式通訊服務(wù)，而這正是Wi-Fi技術(shù)缺乏的;舊有的Wi-Fi網(wǎng)路不支援先聽后送，兩種網(wǎng)路的佔(zhàn)空比(duty cycles)不同，使得在5GHz頻段進(jìn)行簡(jiǎn)單的分時(shí)(time-sharing)變得困難：「我的顧慮是，供應(yīng)商們的利益不一定符合消費(fèi)者的需求?！?/p>

　　此外他也表示，LTE缺乏內(nèi)建認(rèn)證(built-in authentication)以及其他Wi-Fi使用者期望的類乙太網(wǎng)路服務(wù);一般來說，蜂窩式網(wǎng)路支援更長(zhǎng)通訊距離、更廣覆蓋范圍，但Wi-Fi能達(dá)到更高的峰值速率，以及較低的每bps成本。

　　因此Barratt呼吁能促成在蜂窩式網(wǎng)路以及Wi-Fi網(wǎng)路切換之間更「無縫」的使用體驗(yàn)，這將會(huì)對(duì)于在兩種網(wǎng)路之間達(dá)到完整會(huì)議行動(dòng)性(session mobility)服務(wù)有幫助，但并沒有能提供支援的商業(yè)模式;他表示，Wi-Fi也需要在現(xiàn)有頻段與未來毫米波頻段之間移動(dòng)得更順暢體驗(yàn)。

　　在此同時(shí)，Wi-Fi陣營(yíng)的目標(biāo)是能在電信營(yíng)運(yùn)商的服務(wù)中佔(zhàn)有一席之地;無線解決方案供應(yīng)商Mimosa執(zhí)行長(zhǎng)Brian Hinman就提到以Wi-Fi取代DSL，做為蜂窩式網(wǎng)路營(yíng)運(yùn)商「最后一哩」解決方案的觀點(diǎn)。家用無線網(wǎng)路方案供應(yīng)商AirTies的執(zhí)行長(zhǎng)Metin Taskin則表示，他已經(jīng)看到至少8家營(yíng)運(yùn)商對(duì)支援全戶Wi-Fi的設(shè)備有需求，而該公司可提供網(wǎng)狀網(wǎng)路方案。

　　各家新創(chuàng)公司爭(zhēng)相投入無線寬頻領(lǐng)域

　　在WCNC’17上至少有5家新創(chuàng)公司展示了無線寬頻專有技術(shù)。Artemis創(chuàng)辦人暨執(zhí)行長(zhǎng)Steve Perlman展示了一款迷你版的pCell設(shè)計(jì)，能應(yīng)用于Gigabit乙太網(wǎng)路或是光纖電纜;該技術(shù)是在兩年前問世，原本裝置外觀尺寸較大，採(cǎi)用的獨(dú)特方案能大幅提升網(wǎng)路容量。

　　Perlman表示，該公司開發(fā)了一種能繞過政治問題的方法，讓電纜不需要取得額外的許可：「在過去兩年，有太多FCC與相鄰網(wǎng)路測(cè)試…因此我們盡可能把它打造成可以商業(yè)佈署。」

　　迷你版的pCell採(cǎi)用與Google預(yù)期會(huì)在美國(guó)舊金山率先佈署的家用裝置Webpass相同之10mm2尺寸FPGA;該家用裝置採(cǎi)用9支天線從一種在600MHz頻段運(yùn)作的服務(wù)聚合100Mbps之容量，Perlman預(yù)期諾基亞(Nokia)與蜂窩式裝置經(jīng)銷商會(huì)採(cǎi)用該技術(shù)。

　　Artemis創(chuàng)辦人展示迷你版pCell裝置

　　另一家新創(chuàng)公司Cambridge Communication Systems則展示了一種咖啡壺大小的固定式無線(fixed-wireless)系統(tǒng)，可在24~29GHz頻段提供500公尺傳輸距離、1.2 Gbits/s速率的無線連網(wǎng)，該系統(tǒng)採(cǎi)用Kintex FPGA以及雙核心ARM處理器，能自動(dòng)偵測(cè)并補(bǔ)償本地干擾，安裝容易。

　　Tarana Wireless則展示了在3.6GHz與5.8GHz頻段運(yùn)作的固定式無線系統(tǒng)，在裝置兩端都採(cǎi)用16支天線，能以FPGA上的專屬通訊協(xié)議，處理非視距(non-line-of-sight)通訊情況以及在超過1公里的距離提供200Mbps的傳輸速率。

　　Blue Danube將96支天線放進(jìn)一個(gè)LTE基地臺(tái)，支援波束成形且不需要遠(yuǎn)端無線電頭端(remote radio head);該系統(tǒng)目前正在亞洲與歐洲進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，號(hào)稱能提供更大的吞吐量以及訊號(hào)品質(zhì)，而價(jià)格則與現(xiàn)有的蜂蜂窩式天線相同。

　　Phazr這家新創(chuàng)公司採(cǎi)用了一種獨(dú)特方法，更改了一款來自硅谷公司的Wi-Fi ASIC用途，打造出低成本的固定式無線系統(tǒng);該系統(tǒng)號(hào)稱可在視距內(nèi)1公里、非視距200~800公尺的距離，達(dá)到30 Gbits/s資料傳輸速率，採(cǎi)用24GHz~40GHz頻段。

　　該系統(tǒng)基地臺(tái)內(nèi)含384支天線，客戶端裝置則採(cǎi)用64支;有一家英國(guó)服務(wù)供應(yīng)商在2月份測(cè)試了該系統(tǒng)，美國(guó)業(yè)者CableLabs將在4月于總部對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行為期兩周的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

　　Phazr 執(zhí)行長(zhǎng)Farooq Khan展示其客戶端裝置

　　還有兩家新創(chuàng)晶片設(shè)計(jì)公司──其中Maja開發(fā)支援60GHz~80GHz頻段的固定式無線收發(fā)器單晶片，以及內(nèi)含天線陣列的開發(fā)板，可在200公尺距離提供3.5 Gbits/s速率;該晶片以Globalfoundries與意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)的65奈米與40奈米製程生產(chǎn)，預(yù)期能搭配工業(yè)攝影機(jī)與機(jī)器手臂應(yīng)用。

　　Maja的60GHz~80GHz頻段無線單晶片

　　另一家公司NanoSemi的IP與演算法，則能支援?dāng)?shù)位預(yù)失真(pre-distortion)以及風(fēng)質(zhì)因數(shù)衰減(crest factor reduction)，號(hào)稱在功率放大器還有其他蜂窩式/Wi-Fi網(wǎng)路訊號(hào)鏈元件能達(dá)到20~30dB的改善;Lightport已經(jīng)採(cǎi)用該技術(shù)推出了一臺(tái)測(cè)試儀。