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南韓鮮京電信5G技術發展方向與量化指標

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科技產業資訊室 (iKnow) - 賴明豐 發表於 2015年4月28日
2014年10月,南韓鮮京電信(即SK Telecom,簡稱SKT)發表5G白皮書認為,5G技術發展需要考量的面向包括使用者層面、效能層面、架構層面、運作層面,以及管理層面等等相關議題。目前,5G Forum討論的量化指標有各小區使用頻譜的效率、峰值資料傳輸率、各小區邊際資料傳輸率、延遲狀況、交遞換手過程的中斷時間、區域容量與能源效率等等項目。

行動通訊服務的運作需要建基在多種不同網路元件技術上。因此,行動通訊系統的演進與發展核心,除了系統架構需要與時俱進之外,就是不斷研發新的網路元件技術。過去,一直到4G,系統架構與網路元件技術的發展都採取演進漸進模式發展。但是,一般認為,5G將會是過去不斷累積相關技術下的另一個跳躍式的創新成果(如圖一(a)所示),將能帶動發展更多創新的行動加值服務。鮮京電信在2014年10月發表的白皮書中認為,如果將每個不同世代的行動通訊新技術研發週期訂為十年,那麼,下世代新興通訊技術5G很有可能會在2020年左右出現。而且,隨著5G相關技術陸續出現(如圖一(b)所示),也將會大大提升整個行動通訊網路系統的運作效率。

圖一、新行動通訊技術的發展態勢
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雖然,目前還沒有技術規格號稱進入5G世代,但是,普遍認為,在超密集連網(super-dense networking)架構下,整個網路資料量會是LTE的千倍以上,而且也能為每個使用者提供1Gbps的上網速度。為了達到前述目的,5G技術發展需要考量的面向包括使用者層面、效能層面、架構層面、運作層面,以及管理層面等等相關議題(如表一所示)。

表一、5G技術發展的考量面向
考量面向 技術目標 需求項目
使用者層面 超高傳輸速度與低延遲 建構比LTE快上1000倍的資料傳輸速度、超低的延遲回應時間(需少於幾毫秒以內),以及實境內容(realistic contents)。
  • 毫秒級延遲與無線接軌服務
  • 1Gbps傳輸速度
  • 新興內容/使用者界面體驗感受
  • 服務品質管理
  • 更低的能源損耗
效能層面 大量密集的互通相連度 會有比現在還多上1000倍的裝置跟資料量在行動通訊網路上安全無縫的相互交流互通(4A級連接的挑戰-任何時間Anytime、任何地點Anywhere、任何人Anyone、任何物品Anything)。
  • 超高資料容量(每個小區的峰值資料傳輸率超過50Gbps)
  • 大量密集的互通相連
  • 4A級連接挑戰
架構層面 具備彈性且智能化旳網路 提供一個以軟體為基礎的架構、及時分析資料,以及智能化/個人化的服務。
  • 扁平化架構且能擴展
  • 以軟體為基礎的彈性與機敏性
  • 分析為基礎的智能化網路
  • 提供各式以網路為基礎的服務
操作層面 可靠而且安全的運行操作 確保達百分之九十九以上的網路可接取性與可信度,以及能夠自我療癒及重新組態。
  • 高可靠度與安全性
  • 自動優化與回復
  • 端對端體驗感受品質
管理層面 重視能源效率並強調性價比的基礎建設 建構比LTE技術好上50~100倍的高能源效率,以及低成本的基礎建設及裝置。
  • 基礎建設能源效率
  • 減少總體花費成本
  • 彈性的組態管理機制
參考資料:鮮京電信(2014,第七頁)  

有了技術目標,進一步就是研擬技術需求項目與量化指標。對使用者層面設定的需求項目包括毫秒級延遲與無線接軌的服務、在任何地方都能提供1Gbps的傳輸速度、規劃各式新興內容並加強使用者界面體驗感受、服務品質的管理、更低的能源損耗;對效能層面設定的需求項目包括超高資料容量(每個小區的峰值資料傳輸率超過50Gbps)、大量密集的裝置互通相連、4A級要求的互通相連水準;對架構層面設定的需求項目包括扁平化的系統架構且能視需求進行擴展、以軟體為基礎的彈性與機敏性便於相關網路元件技術的研發工作、分析為基礎的智能化網路、提供各式以網路為基礎的服務;對操作層面設定的需求項目包括高可靠度與安全性、能自動進行優化與備援回復程序、端點對端點的體驗感受品質;對管理層面設定的需求項目包括強化基礎建設的能源效率、減少建構者總體花費成本,以及具彈性的組態管理機制(包括負載平衡與無線資源使用效率)。

量化指標則是各家廠商在5G Forum中討論預設的項目與水準值,包括各小區使用頻譜的效率、峰值資料傳輸率、各小區邊際資料傳輸率、延遲狀況、交遞換手過程的中斷時間、區域容量與能源效率等面向,如表二所列:

表二、5G技術量化指標及水準值
指標項目 需求的水準值
各小區使用頻譜的效率 下行鏈結方向:10 bit/Hz/cell (@10/30 Km/h) 上行鏈結方向:5bit/Hz/cell (@10/30 KM/h)
峰值資料傳輸率 下行鏈結方向:50 Gbps 上行鏈結方向:25 Gbps
各小區邊際區資料傳輸率 下行鏈結方向:1 Gbps (@10/30 Km/h) 上行鏈結方向:0.5 Gbps (@10/30 Km/h)
延遲狀況 控 制 面 向:50 ms 使用者資料面向:1 ms
交遞換手中斷時間 10 ms
區域容量 FFS
能源效率 FFS
參考資料:鮮京電信(2014,第八頁)  

而鮮京電信在5G技術上的發展方向則是以前述使用者、效能、架構、運作與管理等層面為主,據此定出五大重點發展面向,包括使用者經驗(user experience)、網路效能(efficiency)、可信度(reliability)、智能化(intelligence)與連接度(connectivity),並比較目前已有技術水準後,確定各面向需要進一步強化研發能量的工作項目,包括:(1)使用者經驗:Gbps傳輸水準、毫秒級延遲時間、提供及時/實境服務、強化端點對端點的服務體驗品質、(2)網路效能:網路基礎建設能源效率、降低網路建構總體成本、強化運行操作效率、(3)可信度:網路可接取性/穩定性、自動進行檢查與回復機制、安全/加密、個資保護、(4)智能化:規劃新內容服務、透過軟體機制及時進行資料分析、減少新服務上市時間、提供以網路為基礎的資訊服務、(5)連接度:大量相互接連的裝置與資訊、在異質網路系統之間無縫接軌、個人化小區(含裝置對裝置),以及達成4A級的挑戰。(2202字;表2)


參考資料:SKT (2014/10),SK Telecom 5G White Paper。

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