远传电信5G实验室大揭密

1. 远传电信5G实验室:

远传电信的5G实验室位于板桥四川路上的远东通讯园区（T-Park）附近。该通讯园区除了将规划发展为“电信与软件研发中心”的科技研发软件园区之外，因与合作伙伴爱立信总公司有地利之便，远传电信历代的行动通讯实验室皆设立在此园区内，十多年来成绩卓越，包含2014年就展现了TDD/FDD 双网融合的领先技术。

远传电信与爱立信合作成立5G 实验室，主要是利用爱立信提供的5G PLUG-INS技术，包括：大规模阵列天线、多用户多天线、虚拟化RAN、降低时延技术及智慧连结等Plug-Ins作为5G前导技术。

台湾各电信业者目前预计导入的5G前导技术有5G Plug-Ins、Lora、NB-IoT、MEC..。其中，爱立信与远传合作的5G Plug-Ins是版主相当看好可以成为主流的5G技术之一(各5G前导技术介绍详见这里)。

5G服务最慢将在2020年正式商转，远传电信预计在5G的相关标准与研究技术纯熟后将逐步套用在现有的网络设备上，让远传用户就可以最先感受到网速的提升体验及不同影音感受，进而研发各项创新应用、云端技术、优化网络效能、建立物联网（IoT）核心平台以及先进无线技术等，让远传电信能够领先其他电信业者率先带领着台湾用户从4.5G进入5G时代。

 2.      现有的4G技术为何有办法展示1Gbps的网速呢?

由于目前主流的基地站与行动装置都是配置两组天线(2X2 MIMO)，每5 Mhz带宽以达到的理论最大峰值(Peak speed)为37.5 Mbps。在3GPP标准定义中，最大可以支援到连续三个20MHz带宽的载波进行载波聚合，达到60MHz的总传输带宽。 换言之，现行已商化的4G技术(R12版本Cat. 10)最大的网速就是利用【20+20+20Mhz带宽】 + 【3CA载波聚合技术】+【2X2 MIMO技术】达到下载450Mbps的理论最大峰值，刚上市的iPhone7/7+就是标榜最大可支援450Mbps的4G LTE网速。

现行已商化的4G技术最大峰值只有450Mbps，远传电信5G实验室所展示的最大峰值1Gbps，到底使用了哪些法宝而华丽变身的呢? 版主认为至少有4大法宝:

A.     法宝一: 4X4 MIMO多天线技术(150Mbps à 300Mbps):

现形4G基地台与装置主流是采用双天线(2X2 MIMO)来负责数据传输，远传5G实验室则采用四根天线(4X4 MIMO技术)来负责传输。天线数量加倍，负责传输的帮手加倍了，原本 2X2 MIMO 技术下的20Mhz带宽的最大峰值就可由150Mbps加倍变成为300Mbps。

不过，受限于手机内部空间有限，天线数量不能因要提升传输速度而无限制的增加。4X4 MIMO技术目前无法成为主流的原因就是现行手机要保持轻薄机构又要同时塞进四根天线，在技术上与成本上都有待克服才有办法成为商化的主流产品∘

B.   法宝二: 256-QAM 下行链路:

QAM (Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调变)是数字信号的一种调制方式。在调变过程中，同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码，把多进位与正交载波技术结合起来，进一步提高频带利用率。(QAM介绍详见这里)

QAM讯号星座点数越多，每个符号能传输的数据量就越大。将目前下行链路主流的【64-QAM】提升到【256-QAM 】就像将原本6人座的车(2的6次方)升级成8人座的车(2的8次方)，可以搭载的容量变大了，下行的峰值速度就可以提升33%。换言之，原本【20Mhz带宽】+ 【4X4 MIMO】的峰值传输速率为300Mbps，若再加上【256-QAM】，下行的峰值传输速率最可以变成400Mbps。

不过，如果在星座图的平均能量保持不变的情况下增加星座点，会使星座点之间的距离变小，会使误码率上升，将导致【256-QAM】的可靠性会比【64-QAM】要差，是目前5G实验室必须克服的课题之一。

C.  法宝三: CA载波聚合:

远传5G实验室所展示的1Gpbs乃是利用2个20MHz带宽的2600MHz基地台+4X4 MIMO+256QAM及1个20MHz带宽的1800MHz基地台+2X2 MIMO+256QAM，然后透过目前相当成熟的3CA载波聚合技术将下行峰值提高到1 Gbps。

【20Mhz带宽】+ 【4X4 MIMO】+【256-QAM】的下行峰值传输速率为400Mbps，为何远传电信不利用3 CA技术让下行峰值传输速率为1,200Mbps (3X400Mbps)呢?  目前全世界最快的调制解调器~Qualcomm Snapdragon SDX16 LTE Modem只能支援1Gbps的网速，所以4G/5G网速要再更上一层楼，提供调制解调器厂商也得扮演重要关键的角色。

D.    法宝四: 基地台Triple Band天线

目前的主流4G基地台都是分散式基地台(DBS)，采用天线塔、BBU和RRU分离式的设计。这次远传5G实验室所展示的1Gbps网速是在密闭的空间内，并没有透过行动基地台的无线天线来传播而是直接拉线并将讯号衰减后接上电脑来展示。

1Gbps的网速只是实验室装装样子，还是可以真正在实务上使用呢 ? 在远传5G实验室公开展示的空间里，有座AARC澳讯公司所研发的大型基地台天线，上面有十个天线接头来为配合2个4×4 MIMO及1个2×2 MIMO的设计需求。由此可见，远传5G实验室所展示的1Gbps网速不是装装样子表演给现场的媒体记者看看而已，远传5G实验室看来已经备齐所有该有的基地台装置设备了。

另外，版主也在通往5G实验室的走道的天花板发现Indoor Dome Antenna ( 室内圆顶天线)，这种微型化的天线已经普遍使用在补救室内环境4G讯号不佳的措施，对于未来预计使用3.5Ghz~60Ghz超高频段的5G服务应该是不可或缺的装置。

PS:  为避免被电磁波魔人锁定造成远传困扰，所以图片加以马赛克处理

这次远传电信邀约台湾媒体可以公开参访的地方只是其5G实验室的一小隅，真正攸关远传的5H技术的Knowhow与商业机密其实都还是深锁在大门深锁的墙壁里面。远传5G实验室还有哪些未曝光的法宝呢? 只能仰赖远传与爱立信日后一一展示其实验成果了！

3.远传电信为何斥钜资成立5G实验室呢?

5G技术规格目前仍在各大国角力下尚未定案，国内4G用户争夺如火如荼，为何远传电信要斥资初期3亿元率先在台湾第一个5G实验室呢? 把这些钱省下来降价、当行销费用或是多盖基地台，对用户不是更有感吗?

这次版主实际去参访远传电信的5G实验室后，有了很大的改观，深深觉得成立5G实验室是想要长期深根电信领域业者必要的投资。

A. 大多数5G关键技术是基于4G网络技术延伸而来:

虽然5G技术规格尚未定案但大规模天线阵列、毫米波技术、新型网络架构等许多5G关键技术绝大多数基于4G网络技术延伸而来∘提早布局5G关键技术，不但可以为迈向5G提前布局，更可以升级目前的4G服务，可以说是“一兼二顾，摸蚬仔兼洗裤”∘

 B.  技术升级并非捶手可得:

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】。相较过去3G/4G技术演化的重点在于如何提升网速，5G不但要将过去从Mbps的网速单位一口气拉升到Gbps，更要考量物联网(可连接终端的容量大幅提升..)、车联网(低延迟..)的运用。

光是将网速提升到符合5G服务最入门的网速门槛1Gbps，远传电信与其合作伙伴们至少要克服噪声干扰(interference)、降低QAM讯号的误码率、四根天线如何塞入手机中…等等棘手问题。

远传5G实验室向在场记者们展示几近完美的1Gbps网速，然而光是打开实验室大门，让室外各式无线电波、噪声干扰源得以进入实验室后，马上就把1Gbps完美网速大破功∘该如何让干扰的影响降到最低，就得靠远传实验室工程师们穷尽办法Trial and error 去找出可以对这些噪声与干扰更坚实(robust)的调变技术来一一克服，难度超乎想像∘

虽然离5G服务正式商转还有四年时间，但要突破目前面临的技术藩篱，一定得与时间赛跑∘远传5G实验室的成立目的就是尽早将5G前导技术可以在商化前将技术障碍排除，才能日后尽速提供给用户良好的服务体验∘  

C.  5G商机无限，现在不开始，以后会后悔:

5G服务不再只是局限在行动通讯领域，将在不同产业中扮演关键转型的角色，包括汽车、公用事业、公共安全、高科技制造、网络数位、医疗、金融、媒体和游戏..等，可谓之为2020年最重要的“破坏性创新的怪兽”。科技进步惊人，现代社会目前使用的食衣住行育乐科技大都是这半个世纪所发展出来的。过去2G花了10年取代类比，3G花了5年取代2G，4G花了2年多用户数就超车3G。虽然5G服务预计2020年商转但商机无穷，现在不开始，以后一定后悔。

根据资策会的最新调查发现，台湾民众平均每天花205分钟滑手机，几乎是看电视时间的两倍，可见行动数据已经深入国人的生活之中，成为不可或缺的一项服务。然而对于多数人而言，行动通讯与技术却是有种遥不可及的距离且因陌生而产生恐惧，伴随而来的是无穷尽的基地台抗争。

远传电信近期除了积极在全台扩建2600Mhz基地台让其他业者看不到车后灯并费了九年二虎之力终于向台湾大哥大取回5Mhz的1800Mhz带宽，这次广邀媒体记者与部落客参访过去被列为商业机密的电信实验室，可以看出远传电信对于未来投入5G服务展现舍我其谁的企图心。版主除了必须给予远传电信掌声外 ，也企盼政府与其他台湾科技/电信厂商能见贤思齐，应加快脚步做技术提升与转型，一起携手为台湾迈向5G时代打拼。