淺談5G前導技術~5G Plug-Ins、Lora、NB-IoT、MEC

遠傳電信與愛立信合作斥資三億元在板橋成立全台第一座 5G 實驗室,並於9月19日首度對外展示。遠傳電信的5G實驗室是全球與愛立信成功展示的第 9 個實驗室,也正式宣告台灣電信業「5G On The Road」!

雖然目前5G相關技術尚未標準化,包含美、歐、韓、中、日等大國,都有意搶奪5G主導權,競相合縱連橫下,預計最快2017年(美國Verizon)就可以推出5G服務,2020年則是全球5G正式商轉年。為順利由目前4G網路過渡到5G網路,各種5G前導技術都正在發展中包含5G Plug-Ins、Lora、NB-IoT、MEC..。台灣5大電信業者為跟上全球5G市場腳步,今年陸續宣布與國際通訊設備大廠合作,並各自宣示所採行的5G前導技術,包含遠傳電信與愛立信的5G Plug-Ins技術、台灣大哥大與Nokia 及亞太電信與英特爾/高通/研華的Lora技術、台灣之星與Nokia的NB-IoT、中華電信與Nokia的MEC技術

5G Plug-Ins、Lora、NB-IoT、MEC技術是什麼? 整理如下:

台灣5g進度  

 

雖然各方對未來5G服務應用情境與需求的想像或多或少有所不同,但都一致強調5G網路至少具備四項特點:

一是網速的進化,從Mbps為單位躍升為Gbps,短期必須達到1Gbps,正式商轉後短距離傳輸速率能夠達到10~20Gbps,是目前LTE的100倍以上。

二是高容量,為達到萬物可連的物聯網應用,5G必須突破過去蜂巢式基地台的限制可以容納更多裝置連結使用,可以支持的設備數量是 4G 網絡的 1,000 倍。

三是低延遲,關鍵5G應用如智慧車輛、手術遠端遙控..都必須具備即時網路存取及更頻繁的資訊傳輸,這將縮短內容呈現時間(time-to-content),低延遲將是必要的技術。

四是低功耗5G萬物互聯不僅包括室內可供電的場合,也得包含下水道、野外無持續物互聯。在這些極端條件下,所需要續航時長求達10年之久,這對5G技術本身以及晶片、電池等元器件都提出了更高低功耗的要求

為順利由目前4G網路過渡到5G網路,各個5G聯盟紛紛研發各種前導技術,其中最熱門的5G前導技術說明如下:

 

1.5G Plug-Ins:

5G Plug-ins是Ericsson愛立信為協助推動 5G 接取網路的快速演進及 5G 服務的成功應用所推出以軟體驅動的擴充套件,包括大規模陣列天線 (Massive MIMO Plug-in 、多用戶多天線(Multi-User MIMO Plug-in)、虛擬化 RAN  (RAN Virtualization Plug-in) 、智慧連結(Intelligent connectivity Plug-in)及降低時延(Latency Reduction Plug-in)等。這些擴充套件將支援多元 5G 應用,包括 HD 高畫質行動視訊、無人駕駛公車和支援觸覺回饋的無人機及與光纖等效(fiber-equivalent )的住宅無線接取。

fet 5g plug ins  

圖片來源: Ericsson

 

A.大規模陣列天線(Massive MIMO):

Massive MIMO為單用戶MIMO(SU-MIMO)和波束成形(beamforming)之組合,並透過具備大量可操控之進階天線提供支援。Massive MIMO不僅能改善使用者體驗,還可以提升網路容量以及網路覆蓋。

fet m mimo  

 

B.多用戶多天線(Multi-User MIMO):

架構於大規模陣列天線之上,MU-MIMO 運用相同時間與頻率資源將數據資料傳輸給多個使用者終端裝置,並同時協調波束成形。MU-MIMO能提供更好的使用者體驗,增強網路容量和覆蓋,並降低干擾。

fet 多戶多天線  

 

C.虛擬化RAN:

虛擬化RAN將虛擬網路功能(Virtual Network Functions)集中於支援4G與5G的共同平台上,進而提升網路效率與性能

FET RAN  

 

D.智慧連結:

在5G和4G覆蓋重疊的區域,智慧連結能協助網路根據應用需求和網路資源可用性,以4G技術作為基礎錨點,智慧地進行數據資料傳送,以提高4G和5G資源的整合數據傳輸量。

FET智慧連結 

 

E.降低時延:

此外掛程式縮短了存取程序並調整碼框結構,能夠實現即時網路存取及更頻繁的資訊傳輸。這將縮短內容呈現時間(time-to-content),實現即時通訊,並進一步用於關鍵5G應用如:智慧車輛。

FET延遲  

 

 

 2. LoRa技術:

LoRa技術(Long Range) 乃基於線性Chirp擴頻調製,延續了移頻鍵控調製的低功耗特性,但是大大增加了通信範圍。LoRa技術屬於LPWAN(低功耗廣域網),有別於2G/3G/4G蜂窩通信技術是一個可以工作在非授權頻段的技術被喻為是物聯網的Wi-Fi

LORA  

圖片來源: 網路

 

LoRa對於物聯網裝置的好處是具備傳輸距離遠( 1-20公里)、電池低功耗運行(>10年)及低成本批量部署的優點,可以做為企業的私有物聯網網路不過LoRa技術可以最大缺點是無法一次傳輸較大的資料(且使用非授權頻段不是由電信商所能主導,將導致電信業者琵琶別抱同屬LPWAN(低功耗廣域網)的NB-loT技術

LORA優點  

 

3.NB-IoT:

NB-IoT即窄帶物聯網 (Narrow Band -Internet of Things),是NB-CIoT和NB-LTE兩種標準的融合,是3GPP R13階段LTE的一項重要增強技術屬於LPWAN(低功耗廣域網)網路可以直接部署於現有2G/3G/4G的網絡,只消耗大約180KHz的帶寬,具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構優等特點。

NB LOT  

 

NB-IOT與LoRa都是屬於LPWAN(低功耗廣域網),在應用範圍上大同小異,但NB-IOT採用的是由電信商統一部署覆蓋全國的網絡進行運用收費運營的方式,預計將會較受到電信商的強力支持。相較於LoRa已經有成熟的商用且耗電量只有1/5,NB-IOT仍屬於後起之秀,鹿死誰手必須持續觀察下去。

 

4.MEC:

MEC( Mobile Edge Computing行動網路邊緣計算)是指在靠近終端用戶的基地台移設資料處理、保管、管理功能,構建開放式平台以植入應用,對LTE無線網絡與業務進行融合,將傳統的LTE無線基地台升級為智能化基地台,面向於行業提供定製化、差異化服務,進而提升網絡利用效率和增值價值。MEC是由歐洲電信標準協會ETSI所提出是一種在5G演進的架構下將基地台與網際網路業務深度融合的技術

mec  

圖片來源: 網路

 

MEC可直接從基地台站傳輸內容,加快媒體服務的傳輸速度具有在地化、近距離、低時延、位置感知、能夠獲取網絡上下文信息的特點,可以支援多元應用服務發展,包含影像分析、導航、物聯網(IoT)、擴增實境、移動辦公室、智慧安全防護,普遍用於距離使用者終端最近的網路環境內執行服務運算,能提升網路營運效率、增強資料傳送能力,提供使用者更好的應用服務體驗。

中華電信日前攜手諾基亞與職棒球隊Lamigo桃猿隊,利用MEC技術所提供的「行動網路邊緣計算─多重影視協作服務」(MEC-EVO,MEC-Edge Video Orchestration)推出「賽場多視角手機直播」服務,讓用戶可經由手機或平板,任意切換球場內包括Lamigo TV主播球評室、啦啦隊LamiGirls、球員休息室,及牛棚現場,這四大視角的直播畫面

 mec 陳金鋒  

 圖片來源: 數位時代

 

根據目前MEC的定義,中國電信無線創新中心副主任楊峰義在「2016年移動邊緣計算MEC技術論壇」上提出MEC技術的商業模式不清晰、網路分散與集中的一些問題、計費與管控存疑惑、僅支持單個經營商的用戶…提出質疑。版主這次在蒐集5G前導技術資料時MEC相關報導算是目前5G前導技術中最有限是一個MEC作為網路還是業務平台? 業界似乎尚無共識MEC是否能成為未來5G主流技術有待觀察。

 

5G是什麼呢? 簡單講就是10Gbps的最高速度+1000x的容量提升+1000億+的連接支持+1ms以下的延遲】+10年以上電池續航力隨著5G服務將在2020年正式商轉的腳步逐漸逼近5G Plug-Ins、Lora、NB-IoT、MEC…等等技術鹿死誰手,誰能脫穎而出最慢2018年就能看出端倪就版主觀點,未來的5G應該還是由電信業者主導居多,可以與現有4G接軌的5G Plug-Ins或NB-IoT技術出線機率較高

5g是什麼      

 

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