密切關注Test Café的讀者都知道,我最近集中討論5G無線技術,也就是第五代無線通訊系統的部署。我選擇在這個測試和測量的部落格集中關注5G的基本原因是:無線通訊是測試與量測產業最具影響的技術,且每一代通訊技術在市場佔有率和儀器架構都能產生大規模的轉移。無線通訊測試包含兩部分——任務關鍵和困難點,所以,當一個新的技術浪潮開始跨越地平線現身,我就會身處其中。

在我之前的專欄中,我曾經對於5G的時間點表示懷疑。畢竟,目前有許多用戶抱怨覆訊號蓋率是他們的主要問題,不是峰值速度(peak speed),創建一個技術,使其具備uber速度(uber-speed),但傳輸距離卻只能跨越200公尺,這樣有何意義?答案是:它沒有,至少在該使用情況下。對於反對者認為5G部署的速度非常快,正好可以讀一讀我最近的專欄文章「沒有那麼快(Not So Fast)」。一旦讀了,你可能會同意我的看法,這是推動相關應用發展的重要使用案例,然而,另一方面,本篇專欄現在提出可能推動5G推出一個使用案例。

提示:這不是行動通訊。

為什麼我會這樣說?因為我將5G定義為毫米波(mmWave)通訊。有鑑於此,我們知道30GHz及其以上頻段的傳播是如何地混亂,實際上,我們根本不知道使用哪個頻段較好,因為它實在是相當混亂。小波長的波束成(beamforming)需要在這些頻率進行,以補償衰減,這麼說來,波束這樣的需求真是一種「病態行為(ill-behaved)」。當然,他們在理論上的自由空間可以運作得很好,但把它們放在一個充滿離奇的反射和吸收(例如地球)的環境和波束成形會變得非常複雜。幸運的是,演算法在你所處的地方可以成為一個很好的波束到一個客戶端(Client)——但若是客戶端是正在移動的呢?

國際微波研討會(International Microwave Symposium,IMS)時,我參加了由Keysight網路基礎設施解決方案事業群副總裁暨總經理Mark Pierpoint主講的研討會主題演講。其中Mark秀出許多有趣的圖表之一是,伺服(servo)一個波束到一個運動物體的可行性,若是你考慮到干擾圖案(interference pattern),四分之一波形運動可大大改變訊號的組合幅度(combined amplitude);再加上實際的閉鎖迴路(closed loop)伺服時間和延遲,Keysight做出下表說明什麼速度/頻率組合是可行的(任何5G的1ms延遲目標):

20160712NT0P1
可行的速度與頻率組合。(註:綠色代表好、紅色代表差。這樣做的摘要是,汽車的行駛速度對於毫米波訊有問題,沒有接近1ms的5G延遲目標被送達。圖片來源:Keysight Technologies)



這裡做一個小摘要:對於高速運動物體的即時波束成形,僅利用5G通訊會遭遇加倍的困難。

因此,自動駕駛車(self-driving car)並非殺手級應用,至少在一開始就不是。

然而,目前也有一些非移動姓的應用程式,但只是種小伎倆。我會選擇一種:作為一個網際網路服務供應商(ISP)的最後一個環節。如果我們能夠波束資料到收件人,那為什麼我們需要光纖到戶(或公寓)?

20160712NT0P2
一個城市的鳥瞰圖。星狀圖顯示從單一基地台的覆蓋區域,為同心藍灰色圓圈,客戶端則顯示為橙色的原點。



事實上,這更應用程式是專為城市量身訂做。從接取點200公尺圓圈涵蓋了大量用戶,特別是高樓層公寓的住戶,無須破壞街道或牆壁以鋪設光纖,實際上已有一個啟動計畫已經這樣做:Starry。現在第一個試行區域已開始,就在波士頓(Boston),用戶設置他們在服務範圍內的窗戶旁接取點(access point),就可以獲得高達1Gbps的傳輸速率。對許多無線營運商來說,這是一個提供給新客戶的全新服務,其不僅可以滿足當前用戶需求,試想,中國從農村到都市的的人口遷移,這將會需要什麼樣的電信基礎設施來服務他們?光纖到路口,然後加上毫米波到公寓,這看起來似乎是一個完美的架構。

新服務、新收入,更易於設計和實現。如果我不得不把我的賭注放在第一個5G毫米波殺手級應用,我不認為這個殺手級應用會為行動領域所打造,我敢打賭會是固定網際網路接取。