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搶攻5G競局 台灣須先突破三關鍵

全球專利卡位戰 2020年將統一標準
文 / 林士蕙    
2016-09-29
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搶攻5G競局 台灣須先突破三關鍵
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今年6月落幕的台北國際電腦展上,最吸睛的不再是智慧手機或筆電,而是琳琅滿目的智慧家庭、車聯網、機器人、穿戴、VR∕AR等裝置。這些創新硬體都說明著一件事:比4G更先進的5G,也就是第五代行動通訊技術,已經來勢洶洶。

有沒有搞錯?台灣各家電信台才開台4G兩年,現在就要談5G?不妨先想像一下,未來這樣的生活情境:

早上9點,你在家裡剛起床,不遠處的廚房,早已設定好你早餐時段啟動的咖啡機,正冒出香濃的咖啡香。智慧空調也依照今日天氣預測數據調整到最佳模式。想好好享受早餐的你,不巧發現最新一代的華碩Zenbo機器人走過來,告訴你主管錄了一段留言訊息,需要馬上回覆。說著,Zenbo投放出你主管的全息投影,只見他栩栩如生般在面前告訴你,因為消費者渴望一個新功能改款,需要緊急調整東南亞一處工廠的商品製作流程;接著他手一揮,這條生產線也以虛擬成像顯現眼前。他說,一切就等你用專業做調整,這個智慧工廠裡的機器手臂,才有辦法馬上依新流程動作……。

台灣發展5G落後 不在全球前十

想一想,當你家、辦公室、工廠之間每天都有這麼多物聯網裝置、虛擬實境內容來回溝通,光靠4G行嗎?

「未來的行動網路建設要容納這麼多裝置,勢必要更多頻寬、更快速度、也更省電,可惜,4G只是用來設計給手機、行動裝置上網,也只給人類用!沒有想過要分享給機器,」

目前全球5G核心專利排名居冠的晶片大廠高通,資深行銷總監彼得‧卡森(Peter Carson)強調,5G是因應4G無法應付物聯網時代才應運而生。

另一個5G領頭羊、瑞典電信大廠愛立信(Ericsson),早在2014年就初步展示5G測試聯網的成果。研究發現,2021年全球聯網裝置,將高達一半是來自物聯網,網路流量規模,也將比4G時大上1000倍!

也因此,根據國際電信聯盟(ITU)表訂的進度,2020年會制定出全球統一的5G標準。不過,許多國際大廠與政府,早就開打5G前哨戰,搶著制定標準。

這其中,最積極的有中國工信部,已在2016年提出5G白皮書,呼籲當地產官學界攜手在2020年推向商用。雖然工信部沒有提出預算數字,通訊大廠華為則早在去年決定跟進,宣布將在2018年前投資6億美元在5G。

另外,南韓政府已宣布將投入近450億台幣;日本政府則規劃投入15億美元(約465億台幣)在5G建設,花錢都不手軟。歐盟方面,網通技術總署則以5G主題式徵案方式開放全球專家爭取研發合作,總預算500萬歐元,連台灣工研院也積極提案加入。其他正投入研發的企業,還包括韓國三星、日本NEC、芬蘭諾基亞、美國大廠高通、英特爾等業者。

相對其他國家,台灣在5G方面的發展落後。現在全球5G核心專利申請比例的排名中,高通、愛立信分居一與二名;三星是第四名;華為則擠進第十,頗有後起之秀的拚勁。台灣卻沒有一間公司擠進前十名。

工研院資通所所長闕志克憂心地說:「日本、南韓、中國大陸,每個政府都早就重金砸下去。台灣不能再等別人標準出來,現在就要動了!」

產官學因應 加速轉型腳步

關鍵1〉 傳輸速度比4G快上百倍

況且,5G將啟動一些新科技潮流,也和台灣科技業轉型息息相關。

首先,5G第一大升級要件是得比4G最少快上100倍的資料傳輸速度,以專業術語界定,就是一秒必須能傳輸10Gbps(1G=10億,意即每秒傳輸100億個資料位元),沒達到都不能稱為真正的5G。

實際上,如果用5G下載一部3D電影,只需要花5到6秒。但是,光讓影片下載快一點就做5G,太浪費了。急需這樣飆速的正是來自擴增實境、虛擬實境等應用。

根據估算,VR∕AR需要的影像運算,也正比消費者現在常用4G手機看高畫質影片的狀況,還要多100倍的速度才夠。

VR∕AR的應用相當廣泛,除了最夯的遊戲,未來還包括遠距開刀、遠距施工,以及不需要打造原型機,就能開發新商品的虛擬開發,華碩、宏碁與宏達電都已瞄準這方向研發新品。

另外,智慧影像監控,也需要夠快的資料上載速度,可以把影片即時上傳雲端。最近發展智慧公車的研華指出,目前作公車司機行為監控,只能傳送感測器的簡單訊息,完美境界是即時用高畫質影像上傳雲端,監控中心透過影像辨識發指令,勢必得等5G技術成熟。

關鍵2〉訊息延遲只容一毫秒

談到車聯網,另一個考驗,就是訊息延遲的問題。試想前述的智慧公車,如果遠端的監控中心,發現它和其他車靠太近,要即時發出警訊,才來得及阻止。這時候若遇上網路卡卡,問題就大條!因此,5G若要實現機器聯網,只能容忍一毫秒內的訊息延遲。

這也是它必備的第二大升級要件。

除了車聯網,還有智慧工廠的機器手臂運作、無人車、遠端醫療照護機器人等,都不容訊息延遲過久,才能展現完美效果,也急需5G發展改善。

關鍵3〉提升網路覆蓋率

5G第三大升級要件,則是必須擁有能涵蓋1000億個聯網裝置的網絡覆蓋能力。這主要是為了實現智慧城市、智慧工廠背後,將讓無數智慧聯網裝置遍地開花。

但是,問題來了,依照電磁波運作原理,在一特定頻段範圍內,只能給某一個特定的通訊用途使用,多了就會產生磁場互相干擾。像是,2G通訊頻率範圍,一旦被規劃好了,就不容衛星、無線收音機或3G、4G來分享使用,就是為了防干擾。可是如今,電信頻譜已經快被占滿,有限的頻譜,該如何分配給愈來愈多裝置,又不會互相打架?

一個解決方式是把以前只給衛星使用的極高頻毫米波(millimeter wave)頻段,釋放給5G。另外,也可以用創新的通訊網絡設計改善。像是高通等大廠研發的MIMO(Multi Input∕Multi Output,意即多重輸入∕多重輸出)技術,就是一例,高通資深行銷總監卡森比喻,它的效果有點像是在一個吵鬧的派對裡,你只聽得到你旁邊朋友講話。因此可以讓一個基地台裝上幾十個天線,同時間支援多種裝置傳訊,由於每個天線都會選擇性接收訊息,就不至於造成干擾。

上述的新技術,韓國三星、英特爾早就瞄準研發,以便奠定在未來通訊晶片的競爭力。他們都是台灣的競爭對手。

看來,從台積電、聯發科到雙A都在喊的物聯網革命,沒有5G配合,等於少關鍵配角。但是闕志克認為,台灣不可能像鄰國砸錢,選擇合作伙伴一起分擔研發,是比較好的做法,工研院選擇加入歐盟5G合作開發陣容,就是一例。

轉機仍有。10月中主導5G標準的3GPP組織,將率領近400位各國電信業人士來台辦5G工作會議,其中就包括中國移動。就看台灣產官學界如何因應。

【關於5G,你必須知道的5件事】

問題1〉為何5G一定要在2020年正式推動?

因應全球網路流量將暴增一千倍的未來:

.280億個聯網裝置傳訊量,一半因物聯網而生

.比2015年多11倍的手機通訊量

.比2015年多14倍的行動影音使用量

問題2〉5G比4G升級在哪裡?

.資料傳輸效率至少快一百倍

.訊息延遲只容一毫秒內

.網絡更綿密,須覆蓋全球1000億個聯網裝置

問題3〉哪些國家拚5G最積極?

中國:中國工信部於2016年提出「5G白皮書」,呼籲中國各界攜手實現2020年商用目標,已吸引中國移動投資100億人民幣;通訊大廠華為投資6億美元在5G研發上。

日本:由政府宣布投入15億美元研發,預計2020年東京奧運面世,電信商NTTDoCoMo、NEC是領頭羊。

南韓:由政府宣布投入近450億台幣,三星也加入布局毫米波、MIMO相關5G專利。

歐盟:歐盟政府提出「展望2020(Horizon 2020)」計畫,向全球專家提出主題式開放徵案方式做5G合作研發,總預算為500萬歐元。

瑞典:由愛立信發起「5G for Sweden(瑞典5G)」專案,引領Volvo建築設備公司等企業伙伴與當地多所大學一起發展5G相關創新技術。

問題4〉全球哪些企業,掌握最多5G核心專利?

.高通75項

.愛立信74項

.諾基亞67項

.三星47項

.樂金與英特爾皆39項

.阿爾卡特(Alcatel Lucent)30項

.黑莓機(RIM)與日商Docomo皆25項

.華為24項

問題5〉5G啟動將最先點燃 哪些新潮流?

.VR∕AR

.智慧工廠與智慧城市

.車聯網

.機器人革命

(資料來源:愛立信、高通、經濟部智財局103年度委託研究計畫「103年通訊產業專利趨勢與專利訴訟分析」結案報告)

本文出自 2016 / 10 月號

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