如果你像我一樣每天早上閱讀電子產業媒體,一定不會錯過越來越多的5G相關新聞;5G承諾能提供更大網路容量、更高傳輸速度、更低的延遲,還有讓空氣變得更好…嗯,至少前面三項。此通常包含一些嚴格說起來不是5G的擴展功能,例如物聯網(IoT)應用所需的低功耗、與較長通訊距離。

5G主要聚焦於利用毫米波(mmWave)頻譜(技術上是30GHz以上,不過5G試驗是採用15GHz以下頻率)實現更高的資料傳輸速率;該頻譜十分充裕但傳播雜亂無章。

筆者仍然認為5G具備顛覆性,該類技術基本上是多通道的,因此與模組化量測儀器非常契合;此外,訊號處理頻寬需要與PXI與AXIe提供的峰值頻寬一致,只有模組化儀器跨越在儀器本身(或相關DSP/FPGA模組上)執行的使用者產生FPGA/DSP演算法鴻溝,這又是其顛覆性的一次展現。

也就是說,我不完全相信5G商業化佈署預測時程(在2020年以前),雖然該預測時程與3G與4G的演進相符,但並沒有硬性規定5G佈署必須要依循相同的時程;在通訊技術演進週期也曾出現「暫停」的案例,如2000年代初期的光纖通訊技術。

從1999年到2000年代中期,光學放大器的顛覆性技術加上分波多工(WDM),導致光纖佈署的爆炸性成長,並達到前所未見的容量。將每個波長的連結速度乘以波長(通常高達80),供應商很快就以單股光纖達到Terabit/sec的速率。

為了競爭,骨幹網路服務供應商想要更多波長以及更快的連結;而網路設備製造商(NEM)如Lucent、Nortel等樂觀其成。事實上,市佔率的大洗牌都是在速度升級時發生。在1990年代初期,典型的連線速度是625Mb/sec,Lucent在1990年代末期將速度升了四倍達到2.5Gb/sec,並因此取得了龐大的市佔率;到了2000年代初,Nortel推出了配備10Gb/sec連結的系統,又讓市佔率排名再次大幅轉變。

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5G毫米波承諾更高的資料傳輸速率,但其傳播行為雜亂無章;圖中的通道量測系統(channel sounding system)顯示,當使用者站在磚牆旁邊、窗戶旁邊或是窗戶與窗戶之間的空間,都會有不同的傳播特性。(圖片來源:Keysight Technologies)



整個光纖通訊產業都看到了這種發展模式,而隨著下一代40Gb/sec技術競賽開跑,每家大型NEM都有自己的「40G」開發專案,服務供應商則是紛紛投入40G試驗,不是在實驗室進行特徵化,就是實地測試。聽起來很熟悉吧?這跟今日5G技術領域的情況幾乎一模一樣。

不過40G技術並沒有按照預期時程被佈署─當然,該技術現在已經隨處可見,但在它成為主流之前,至少延遲了一整個週期甚至更久。

為何會如此?這需要了解任何一種既定技術的使用情境以及價值主張。事實證明,光學連線速度的關鍵商業推手是位元成本(cost/bit),並非不計成本達到最高速度;2.5G連結的成本是625Mb連結的2.5倍,但傳輸速率是4倍,因此位元成本下降了,這是為什麼2.5G會成功。相同的,10G連結成本是2.5G的2.5倍,位元成本再次下降。

但是40G連結技術採用了非常特別的收發器設計,成本是10G技術的5倍,還需要加計額外的光學調變器成本、以及每個通道的色散補償(dispersion compensation),導致40G的位元成本超過10G。最終40G還是達到了成本上的優勢,但在那之前,10G技術稱霸市場。

這就是為什麼我沒有百分之百相信5G毫米波的時機已經來臨,也是為什麼我在國際微波會議(International Microwave Symposium,IMS)上,儘可能問每個人:究竟什麼樣的價值主張能激勵服務供應商在一種被限制於200公尺距離、行為不良的行動通訊技術上投資數百億美元?

在今日,就像40G技術,每一家NEM與服務供應商都感覺被迫進軍5G領域並展示他們具備毫米波「武力」,但這並不代表將有大規模佈署,我們以前也見過類似的情況。不過公平來說,5G測試的數量以及多樣化如此驚人,幾乎每天都會看到新試驗或是新合作計畫的訊息。

在IMS的一場座談會上,有講者表示5G是他看過被最快、最廣泛接受的新技術。當然,他們做出了投資,所以我願意信任他們,但仍需經過驗證。