目前许多人所看的 5G 议题往往谈到的是其性能如何卓越，速度又多么快，经济规模多大，尤其又加进了许多新兴科技的词汇，如 AI、云端及大数据等，往往被部分人认为是夸大其词，但实务上，5G 到底是如何实现的呢？其真正带来的改变在哪里？
若谈到 5G 相关技术，通常想到的是，如大规模天线、先进通道编码、超密集组网、波形设计及新型多址技术等，而最常出现关于 5G 系统的探讨，往往也是指增强行动宽频（eMBB）、超可靠低延迟通讯（URLLC）及大规模机器通讯（mMTC）这三大标准。
但全球 5G 领导厂商诺基亚认为，实现 5G 最大的困难可能与一般人想像的并不太一样，许多人可能会有一些误解。从 4G 进步到 5G 并非只是今天研发出了一个新设备，然后让厂商淘汰掉旧有的设备而已，最困难之处，也不在于如何提高资料下载的速度。 5G 技术的确是一种改变网络及产业结构的飞跃性进步。
5G 网络架构的五大领域
科技新报这次访问了 Volker Ziegler 博士，他是 Nokia 5G 网络架构师及领导部门的主管，负责 Nokia E2E 5G 计划。他不仅是个工程师，还必须与业务部门协作推动 5G 差异化及发展蓝图，确保贝尔创新实验室技术的着陆，以及与合作伙伴们最大化 5G 的影响力。他指出，若要谈实现 5G 的关键技术可以分为五大领域。
当然首先是无线电（Radio）这是最常被谈及的，其中有许多耳熟能详的名词，但他认为其中最关键的部分其实是芯片，这就与比较常见的看法不同。所以诺基亚针对 5G 设备的需求研发设计了专用的芯片组 Reefshark，能更好的驱动各部件的运作并发挥出效能。
其次是机器学习，这通常不会直接与 5G 联想在一起，但这是必不可少的，因为机器学习是能从根本上促进 5G 效率的重要工具。不仅是在软件应用上，也能在硬件上促进无线电的效能，例如波束赋形技术（Beamforming），所以诺基亚利用过去 RFIC 的经验来研发自己的 5G 芯片组。
▲ Nokia ReefShark 芯片组。
第三，是云原生（Cloud Native），Ziegler 指出，对诺基亚而言，硬件上的障碍并不是什么最大的挑战，而是设计出能够适应产业需求的架构，包含硬件及软件都是如此。而在他们的构想中，5G 必然是一个云原生的概念，有着环境适应、自动化及效率提升等特性，将可以大幅降低厂商的成本，其中包含了共享数据层（Shared Data Layer）等技术。其芯片也同样在边缘运算上也很好的表现，并能更好的管理云端系统。
所以第四也就是网络切片技术（Network Slicing），不仅是网络功能虚拟化（NFV）的解决方案，更进一步的发展出零接触（Zero touch）及自动化（Automation）等性能，以带给客户更好的商业体验。网络功能的高度客制化，将能塑造新的价值典范。当然这些技术也并非只有诺基亚关注，其他业者也有类似的解决方案。
不过最后，Ziegler 提到了一个较为少见的议题，也就是开放度（Openess），他认为这是 5G 网络非常重要的特性，将能打造一个充满创新的生态环境。而这原本也算是诺基亚的传统，早在开发手机时期，就投入开源软件的倡议。所以如今诺基亚与产业伙伴，共同创设 Open Ecosystem Network，以进一步延伸诺基亚的数位方案。而主要用意也是要让软件开发能跟上更快的需求节奏，并补充现有 5G 标准之不足。
▲ Nokia 5G Future X 架构。
5G 并非只是夸夸其谈
诺基亚表示，5G 所带来的变革并不夸大，电信商转型“CSP to DSP”也不仅是口号而已，而是现实中的趋势。5G 商业化首重的还是产业需求而不是技术理想，网络建置及维护成本的降低，才更有说服力。所以 5G 的飞跃性是来自于整个操作模式以及网络架构的转变。如何结合软硬件及新兴科技，设计出最适合现今产业需求的网络架构，才是实现 5G 最困难的挑战。
当然最终要完成这样的网络架构，还是需要克服种种的技术任务。Ziegler 表示，诺基亚会构想并尝试数十种设计以符合标准，并把最好的方案最终转换成产品，但这对工程师而言，其实早就习以为常，越是艰难的挑战，就越是享受。尤其从商业角度来看，若能克服越难的技术障碍，也代表着获得更大的机会。他强调，诺基亚很有自信的认为，他们正走在正确的道路上。
且在 Release 16 之后 5G 进入了新的阶段，包含关键任务服务（MCS）必须普及至更广泛的商业部门，尤其是垂直应用场景。此前的讨论多半聚焦于 eMBB 等议题，也就是因为很难去概括这些垂直应用的问题。如诺基亚选择在德国的汉堡港，这个广达 8 千公顷犹如小型城市的地区，来开展诸如交通、物流及工业管理等各个领域的 5G 大范围应用实验。
诺基亚指出，5G 要实现必须应付各种繁杂的问题，简单地举个例，早期的 5G 设备相当庞大沉重，光部署设备就会是个障碍，这也是诺基亚一直去积极解决的。不同于 4G 时代，64×64 Massive MIMO 系统很多都重达数十公斤，而若要在如台北市的智慧路灯上挂载这么大型的设备就有相当的困难。
但若是传统的 4×4 天线就可能做不到波束赋形，性能也很难达到 5G 的标准，而这个问题就算从硬件材料下手，如陶瓷，能缩小的体积还是很有限。所以诺基亚当初在设计 Reefshark 芯片时，目标就是希望能有效减少设备体积及功耗。
▲ Nokia 5G AirScale 天线。
诺基亚基于射频积体电路（RFIC）技术所推出的解决方案，能打破原本天线矩阵排列的限制。RFIC 基本上超越了传统天线只能用物理跟电气相位来改变波束，增加天线增益并进一步降低总辐射功率（TRP）以及传导发射功率，也更易于线性化，如数位预失真技术（Digital Pre-Distortion），以应对 256QAM 等高阶调变技术所带来的挑战。缩小物理尺寸及更好的散热控制奠定了诺基亚通讯模组的优势。
不仅改变产业，也改变自己
而在软件方面，5G 网络的架构也是为了应付各种各样的想到或没想到的应用，所以要创造一个能快速开发的环境，让操作工程师能很快能导入新的应用来解决问题，所以这也是 5G Future X 为什么要强调，云原生跟开放度的原因。而最终都是为了实现 5G，并促进电信服务提供商（CSP）转型为数位服务提供商（DSP)。
Ziegler 强调，5G 真正的突破其实是在于引领产业的转型，包括诺基亚自己本身，从一家注重在硬件制造的公司转向提供效能服务的企业。这在诺基亚的 5G 策略上多有显现，包括发展各种技术，如自动化，来降低厂商的网络总体拥有成本（TCO），且幅度高达 30%。当然其他业者也有不同的方案，但同样都是为了降低成本，增进效率并使 5G 能真正的商业化。
还有更重要的资讯安全问题，虽然目前有许多客户愿意采用 5G 系统，但仍然会有顾虑，例如新的资安隐患。而对此诺基亚也早有预见，并推出了 NetGuard 虚拟防火墙及凭证管理等技术，以解决 NFV/SDN 等情境下的资安问题，不仅能侦测设备错误，甚至能预测未见的攻击，并透过与第三方的合作，由下而上的涵盖各种层面的问题。
诺基亚强调，他们对维护资讯安全相当的自信，包含欧盟推出的 GDPR 等有关隐私保护等规定，也都一直是关注的领域。
Nokia 不只是 Nokia
许多厂商对 5G 的发展仍抱有疑惑。Ziegler 指出，虽然很多人认为云原生将会造成很大的资安风险，但事实上它也拥有更大的潜力来面对层出不穷的资安问题。所以诺基亚非常重视 DevOps，意即软件开发人员和 IT 技术人员之间沟通合作的文化，例如自动化的软件交付及架构变更等流程，使构建、测试、发布软件能够更加地快捷、频繁和可靠。虽然 Nokia 不可能去接管客户的系统，但透过这样的方式将能更迅速地面对未知的问题。
“在客户之前问对的问题，就是诺基亚自信的来源。”Ziegler 强调，诺基亚的优势就在于拥有贝尔实验室，早一步发掘问题，并提出解决方案，不仅是制造通讯硬件，诺基亚其实已经是一家很优秀的软件公司，透过弹性的组织结构来研究 5G 应用在各个层面上的问题，并为客户提出最好的解决方案。
（图片及首图来源：Nokia）
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