當 4G 費率屢屢掀起價格大戰，就喻示新一代通信正緊鑼密鼓備戰。盡管曾有人爭論 5G 就架構來看是個全新的概念，不應視為 4G 繼承者；但對終端使用者而言，當人們生活逐漸＂無網不利＂，如何營造＂無縫連網＂環境才是關注焦點。于是，電信系統的 3GPP 與電子工程的 IEEE，競相在下世代通信標準卡位；預估將在今年定案的 3GPP release 14，重點放在強化 Mission Critical、車聯網 (V2X) LTE 支持、增強型授權輔助接入 (eLAA)、四頻及頻間載波聚合 (CA) 先期研究，而 IEEE 持續在 802.11 基礎上發展 802.11 ac / ad / ah / ax 等進階規格。
LTE- M 將略勝 NB- IoT 一籌？
于 2011～2015 連續五年在機器對機器 (M2M) 通信模塊市場掄元 (根據 ABI Research 研究資料)、在物聯網市場表現亮眼的司亞樂 (Sierra Wireless)，該公司 M2M 營銷及市場策略副總裁 Olivier Pauzet 表示，新一代通信技術通常須花費數十年時間才能漸臻成熟，將前一代技術取而代之。現階段而言，4G LTE 將與 5G 共存好一段時間；至于對短距傳輸的看法，Pauzet 直指：LoRa / SigFox 等規格皆非國際標準規范、亦非專利技術，僅因特定區域的特定需求或私有網絡而生，但 3GPP 技術是全球移動網絡運營商 (Mobile Network Operator, MNOs) 的共識。
于 2011～2015 連續五年在機器對機器 (M2M) 通信模塊市場掄元 (根據 ABI Research 研究資料)、在物聯網市場表現亮眼的司亞樂 (Sierra Wireless)，該公司 M2M 營銷及市場策略副總裁 Olivier Pauzet 表示，新一代通信技術通常須花費數十年時間才能漸臻成熟，將前一代技術取而代之。現階段而言，4G LTE 將與 5G 共存好一段時間；至于對短距傳輸的看法，Pauzet 直指：LoRa / SigFox 等規格皆非國際標準規范、亦非專利技術，僅因特定區域的特定需求或私有網絡而生，但 3GPP 技術是全球移動網絡運營商 (Mobile Network Operator, MNOs) 的共識。
照片人物：司亞樂 (Sierra Wireless) M2M 營銷及市場策略副總裁 Olivier Pauzet
Pauzet 實地觀察到，所有電信業者正將 4G 網絡進化成可支持 LTE- M 和 NB- IoT 的架構；＂尤其 LTE- M 可涵蓋大部分物聯網應用，極可能成為主流技術；NB- IoT 則將局限于極低量傳輸＂。他信心十足地認為，即使 3GPP 標準與業界通用規格將呈共存之勢，但 3GPP 標準終究是電信業者心之所系、傾向采用的技術，且這股牽引力量正逐漸加大，即將大規模展開部署。具體應用包括：足以收集數據及升級空中接口 (over-the-air) 的帶寬、低延遲、邊緣運算 (Edge Computing) 的 IP、端到端保全，以及語音支持。
為此，Sierra Wireless 開發多樣化的通信模塊和網關 (gateway)，使其與邊緣運算的功耗取得最佳平衡。Sierra Wireless 于 2015 年推出基于 Linux 的開源嵌入式平臺＂Legato＂，就是為簡化＂設備到云＂的嵌入式 M2M 應用程序而開發，已與 Wind River Linux 整合，采用 Yocto Project 開源架構，具備 M2M 應用程序框架并內建連接、安全性和管理功能。Legato 可無縫與 AirVantage M2M 云平臺接軌，獲取穩定的應用程序編程接口 (API)，并經由有線／無線硬件接口連接至接口設備、網絡和第三方云服務。
圖1：NB- IoT 與 LTE- M 為低功耗局域網的兩大主流技術
資料來源：Sierra Wireless 提供
NB- IoT 可謂全新投資，考驗傳統電信商的投資意愿
全球移動供貨商協會 (GSA) 日前所發布的報告，卻似乎另有解讀。該報告顯示，已有 59 家公司加入 NB- IoT 論壇，全球有包括 Verizon、AT & T、Vodafone、中國電信、中國聯通等在內的 21 家運營商，已承諾部署 NB- IoT，預計至今年年底，將有 25 個 NB- IoT 商用網絡問世。GSA 報告指出，美國運營商已在 2016 年底推行符合增強型機器類通信 (eMTC) 定義的 LTE- M (Cat. M1) 之商用部署，將在 2017 年底覆蓋全美；隨后，將繼續布建 NB- IoT (Cat. M2)。有趣的是，歐洲和亞洲或因考慮頻譜可用性之故，有些運營商選擇直接以 NB- IoT 為切入點。
全球移動供貨商協會 (GSA) 日前所發布的報告，卻似乎另有解讀。該報告顯示，已有 59 家公司加入 NB- IoT 論壇，全球有包括 Verizon、AT & T、Vodafone、中國電信、中國聯通等在內的 21 家運營商，已承諾部署 NB- IoT，預計至今年年底，將有 25 個 NB- IoT 商用網絡問世。GSA 報告指出，美國運營商已在 2016 年底推行符合增強型機器類通信 (eMTC) 定義的 LTE- M (Cat. M1) 之商用部署，將在 2017 年底覆蓋全美；隨后，將繼續布建 NB- IoT (Cat. M2)。有趣的是，歐洲和亞洲或因考慮頻譜可用性之故，有些運營商選擇直接以 NB- IoT 為切入點。
整體而言，基于＂分頻＂(FDD) 的 NB- IoT 擁有獨立載波，在覆蓋率、容量和延遲性表現皆優于基于＂分時＂(TDD) 的 LTE- M；但 LTE- M 擁有以下好處：首先，傳輸率上限約 1 Mbps，約是 NB- IoT 的五倍，不僅可支持車載、移動 POS 機等移動性場景；其次，可通過既有 LTE 網絡軟件升級、不必額外增加新的頻段和硬件投資，即可支持海量物聯網的無線設備接入。更重要的是，能與普通 LTE 用戶＂共載波＂、更平順地實現網絡演進，對電信業者似乎較 NB- IoT 更具誘因；系統可靈活分配 LTE / LTE- M，最大化利用現有 LTE 網絡資源，節省建網成本。
在 5G 先期研究進度居前的中興通訊，就提出＂融合組網、優勢互補＂概念，主張 LTE TDD / FDD 的融合組網是緩解 FDD 頻譜資源稀缺且昂貴、網絡再投資成本過高的折衷手段。在局域網方面，IEEE 也不落人后；自從將WiGig 聯盟的未授權 60 GHz 頻段納入成為新一代 802.11 ad 標準后，目前高通 (Qualcomm)、英特爾 (Intel) 和 Peraso 是其三大芯片供貨商。數據傳輸率理論值達 7Gbps 的 802.11 ad 因高頻信號易衰減的＂軟肋＂，有效傳輸距離與覆蓋率都將受限，于是，與固網、電信蜂巢網絡或個人短距網絡 (PAN) 互補是較可行的方式。
IEEE 力拱 WLAN 802.11 ad / ax
意欲取代有線傳輸、瞄準室內高畫質娛樂應用的 802.11 ad，在 4K、8K 影音內容未普及前，實際應用又另有一番景象。有組件代理商私下透露，802.11ad 雖已導入 HP、Dell 等高階 NB 機種，但銷售狀況并不熱絡，當下反而較常用作戶外連網的輔助設備，在 1 公里內實現 1 Gbps 傳輸率。據其所述，主要是因為 802.11 ad 模塊比 11 ac 4X4 MIMO 價格略低，且非授權頻段不須強制經 NCC 等主管機關送樣檢測，具有一定誘因；話雖如此，他也提到若目標市場是歐美地區，基于服務質量 (QoS) 的品保考慮，供貨商還是會主動或應區域要求送測。
意欲取代有線傳輸、瞄準室內高畫質娛樂應用的 802.11 ad，在 4K、8K 影音內容未普及前，實際應用又另有一番景象。有組件代理商私下透露，802.11ad 雖已導入 HP、Dell 等高階 NB 機種，但銷售狀況并不熱絡，當下反而較常用作戶外連網的輔助設備，在 1 公里內實現 1 Gbps 傳輸率。據其所述，主要是因為 802.11 ad 模塊比 11 ac 4X4 MIMO 價格略低，且非授權頻段不須強制經 NCC 等主管機關送樣檢測，具有一定誘因；話雖如此，他也提到若目標市場是歐美地區，基于服務質量 (QoS) 的品保考慮，供貨商還是會主動或應區域要求送測。
至于在消費市場，由于內建 802.11 ad 模塊的筆記本電腦，每臺成本會多 500～600 美元，若是購買成對收發模塊則上看 800 美元，對市場接受度仍具挑戰。與此同時，鎖定擴增網絡容量并提高 Wi-Fi 頻譜利用率、數據傳輸率是現有 801.11ac 四倍之多的 802.11 ax，日前也傳出實作佳音——高通宣布推出首款端對端 802.11 ax Wi-Fi 產品組合，包括針對網絡基礎設施的 IPQ8074 系統單芯片 (SoC) 以及面向用戶終端裝置的 QCA6290 解決方案，成為首家推出支持 802.11ax 端到端商用解決方案的供貨商，預計將于今年上半年送樣。
隨著連網裝置不斷增加、數據流量的多樣化以及重迭網絡的密集，導致 Wi-Fi 頻譜超載，嚴重影響連接體驗。為解決此問題，高通技術公司的 802.11ax 解決方案支持 12 個數據串流 (8 個 5GHz 和 4 個 2.4GHz) 8x8 MU-MIMO、80 MHz 通道，以及多項增加網絡容量與覆蓋范圍的特性。該解決方案善用＂正交分頻多任務存取＂(OFDMA) 與流量調度等蜂巢式技術，以提供更高效率、更大的用戶吞吐量與更加一致的性能表現。這種資源分配的管理方式與喚醒時間的優化功能，能降低 2/3 的 Wi-Fi 功耗，并在無負面影響下延長終端裝置的電池續航時間。
圖3：高通以交通流量意象比喻 OFDM vs. OFDMA 的差異
資料來源：Qualcomm 官網
https://www.qualcomm.com/products/features/80211ax
量測儀器商群雄并起
正如高通技術公司資深副總裁暨連接技術業務總經理 Rahul Patel 所說，＂網絡容量與可擴展性，遠比峰值速率更具意義，已成為衡量網絡能力最重要的指標＂；MU- MIMO、Wi-Fi SON 和 802.11 ad / 802.11 ax 皆是著眼于充分利用容量的商用解決方案。此外，低延遲、大吞吐量和低網絡封包遺失率，將關系到游戲、影音串流和下載的用戶體驗。在芯片、模塊與設備大廠相繼投入下世代通信研發之際，量測儀器廠商在其間也擔綱關鍵角色；特別是在先期研發階段，可為應用情境的實作提供重要參考依據。
正如高通技術公司資深副總裁暨連接技術業務總經理 Rahul Patel 所說，＂網絡容量與可擴展性，遠比峰值速率更具意義，已成為衡量網絡能力最重要的指標＂；MU- MIMO、Wi-Fi SON 和 802.11 ad / 802.11 ax 皆是著眼于充分利用容量的商用解決方案。此外，低延遲、大吞吐量和低網絡封包遺失率，將關系到游戲、影音串流和下載的用戶體驗。在芯片、模塊與設備大廠相繼投入下世代通信研發之際，量測儀器廠商在其間也擔綱關鍵角色；特別是在先期研發階段，可為應用情境的實作提供重要參考依據。
邁入下世代通信，帶寬、頻率的應用區間甚廣，而組件微型化加上指向性波束成形 (beamforming) 等調制要件，皆讓實作難度與量測復雜性大增。想當然爾，一線量測大廠無不卯足全力、在最短時間搶推新品，爭取與上述供貨商合作。可別小看這區區幾個月的技術領先，一旦正式宣布合作有成，期間所研發的測試規范將具有示范領頭作用，會對后進者及下游供應鏈形成仿效標竿，影響力極為深遠，類似 IC 業者口中的＂Design Win＂效果。在此背景下，模塊化或軟件套件就成最佳的產品型態，既兼顧時效、又能分攤測試設備的整體擁有成本 (TCO)。
順帶一提的是，對于終端市場胃納量大的組件／設備商來說，就算并非品牌廠，亦不吝于砸錢投資在量測設備上；但若是規模較小的品項，＂專業測試實驗室＂或許正可填補其需求缺口。也難怪不少量測儀器廠的官方信息，都要強調自己的產品是屬于實驗室等級的！
