浅谈5G前导技术~5GPlug-Ins、Lora、NB-IoT、MEC

虽然各方对未来5G服务应用情境与需求的想像或多或少有所不同，但都一致强调5G网络至少具备四项特点:

一是网速的进化，从Mbps为单位跃升为Gbps，短期必须达到1Gbps，正式商转后短距离传输速率能够达到10~20Gbps，是目前LTE的100倍以上。

二是高容量，为达到万物可连的物联网应用，5G必须突破过去蜂巢式基地台的限制，可以容纳更多装置连结使用，可以支持的设备数量是 4G 网络的 1,000 倍。

三是低延迟，关键5G应用如智慧车辆、手术远端遥控..都必须具备即时网络存取及更频繁的资讯传输，这将缩短内容呈现时间（time-to-content），低延迟将是必要的技术。

四是低功耗，5G万物互联不仅包括室内可供电的场合，也得包含下水道、野外无持续物互联。在这些极端条件下，所需要续航时长求达10年之久，这对5G技术本身以及芯片、电池等元器件都提出了更高低功耗的要求。

为顺利由目前4G网络过渡到5G网络，各个5G联盟纷纷研发各种前导技术，其中最热门的5G前导技术说明如下:

1.5G Plug-Ins:

5G Plug-ins是Ericsson爱立信为协助推动 5G 接取网络的快速演进及 5G 服务的成功应用所推出以软件驱动的扩充套件，包括大规模阵列天线 （Massive MIMO Plug-in 、多用户多天线（Multi-User MIMO Plug-in)、虚拟化 RAN  （RAN Virtualization Plug-in） 、智慧连结（Intelligent connectivity Plug-in）及降低时延（Latency Reduction Plug-in）等。这些扩充套件将支援多元 5G 应用，包括 HD 高清行动视讯、无人驾驶公车和支援触觉回馈的无人机及与光纤等效（fiber-equivalent ）的住宅无线接取。

图片来源: Ericsson

A.大规模阵列天线(Massive MIMO):

Massive MIMO为单用户MIMO（SU-MIMO）和波束成形（beamforming）之组合，并透过具备大量可操控之进阶天线提供支援。Massive MIMO不仅能改善使用者体验，还可以提升网络容量以及网络覆盖。

B.多用户多天线（Multi-User MIMO):

架构于大规模阵列天线之上，MU-MIMO 运用相同时间与频率资源将数据资料传输给多个使用者终端装置，并同时协调波束成形。MU-MIMO能提供更好的使用者体验，增强网络容量和覆盖，并降低干扰。

C.虚拟化RAN:

虚拟化RAN将虚拟网络功能（Virtual Network Functions）集中于支援4G与5G的共同平台上，进而提升网络效率与性能。

D.智慧连结:

在5G和4G覆盖重叠的区域，智慧连结能协助网络根据应用需求和网络资源可用性，以4G技术作为基础锚点，智慧地进行数据资料传送，以提高4G和5G资源的整合数据传输量。

E.降低时延:

此插件缩短了存取程序并调整码框结构，能够实现即时网络存取及更频繁的资讯传输。这将缩短内容呈现时间（time-to-content），实现即时通讯，并进一步用于关键5G应用如：智慧车辆。

 2. LoRa技术:

LoRa技术(Long Range) 乃基于线性Chirp扩频调制，延续了移频键控调制的低功耗特性，但是大大增加了通信范围。LoRa技术属于LPWAN(低功耗广域网)，有别于2G/3G/4G蜂窝通信技术，是一个可以工作在非授权频段的技术，被喻为是物联网的Wi-Fi。

图片来源: 网络

LoRa对于物联网装置的好处是具备传输距离远( 1-20公里)、电池低功耗运行(>10年)及低成本批量部署的优点，可以做为企业的私有物联网网络。不过，LoRa技术可以最大缺点是无法一次传输较大的资料(且使用非授权频段不是由电信商所能主导，将导致电信业者琵琶别抱同属LPWAN(低功耗广域网)的NB-loT技术。

3.NB-IoT:

NB-IoT即窄带物联网 （Narrow Band -Internet of Things），是NB-CIoT和NB-LTE两种标准的融合，是3GPP R13阶段LTE的一项重要增强技术，属于LPWAN(低功耗广域网)，网络可以直接部署于现有2G/3G/4G的网络，只消耗大约180KHz的带宽，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。

NB-IOT与LoRa都是属于LPWAN(低功耗广域网)，在应用范围上大同小异，但NB-IOT采用的是由电信商统一部署覆盖全国的网络进行运用收费运营的方式，预计将会较受到电信商的强力支持。相较于LoRa已经有成熟的商用且耗电量只有1/5，NB-IOT仍属于后起之秀，鹿死谁手必须持续观察下去。

4.MEC:

MEC( Mobile Edge Computing，移动网络边缘计算)是指在靠近终端用户的基地台移设资料处理、保管、管理功能，构建开放式平台以植入应用，对LTE无线网络与业务进行融合，将传统的LTE无线基地台升级为智能化基地台，面向于行业提供定制化、差异化服务，进而提升网络利用效率和增值价值。MEC是由欧洲电信标准协会ETSI所提出，是一种在5G演进的架构下将基地台与互联网业务深度融合的技术。

图片来源: 网络

MEC可直接从基地台站传输内容，加快媒体服务的传输速度，具有在地化、近距离、低时延、位置感知、能够获取网络上下文信息的特点，可以支援多元应用服务发展，包含影像分析、导航、物联网（IoT）、扩增实境、移动办公室、智慧安全防护，普遍用于距离使用者终端最近的网络环境内执行服务运算，能提升网络营运效率、增强资料传送能力，提供使用者更好的应用服务体验。

中华电信日前携手诺基亚与职棒球队Lamigo桃猿队，利用MEC技术所提供的“移动网络边缘计算─多重影视协作服务”（MEC-EVO，MEC-Edge Video Orchestration）推出“赛场多视角手机直播”服务，让用户可经由手机或平板，任意切换球场内包括Lamigo TV主播球评室、啦啦队LamiGirls、球员休息室，及牛棚现场，这四大视角的直播画面。

 图片来源: 数位时代

根据目前MEC的定义，中国电信无线创新中心副主任杨峰义在“2016年移动边缘计算MEC技术论坛”上提出MEC技术的商业模式不清晰、网络分散与集中的一些问题、计费与管控存疑惑、仅支持单个经营商的用户…提出质疑。版主这次在搜集5G前导技术资料时，MEC相关报导算是目前5G前导技术中最有限是一个。MEC作为网络还是业务平台? 业界似乎尚无共识，MEC是否能成为未来5G主流技术，有待观察。

5G是什么呢? 简单讲就是，【10Gbps的最高速度】+【1000x的容量提升】+【1000亿+的连接支持】+【1ms以下的延迟】+【10年以上电池续航力】。随着5G服务将在2020年正式商转的脚步逐渐逼近，5G Plug-Ins、Lora、NB-IoT、MEC…等等技术鹿死谁手，谁能脱颖而出最慢2018年就能看出端倪。就版主观点，未来的5G应该还是由电信业者主导居多，可以与现有4G接轨的5G Plug-Ins或NB-IoT技术出线概率较高。