NSA标准释出商机起 5G基础建设快马加鞭

5G NR NSA标准于2017年底发布，是实现5G商业化目标的重要里程碑。目前产业已积极发展相关基础建设，期能在2018年底至2019年，实现5G网络试营运与后续商业部署，5G商用时程已加速迈进。

科技界将5G视为一项颠覆性技术，不仅将掀起产业革命，也让未来生活截然不同。你能想像，未来进商店购买商品不再需要店员结帐，靠「刷脸」就能付款；或是自驾车在街上随处可见，城市交通彻底智能化，车祸伤亡率大幅降低；又或是戴上虚拟实境(VR)装置，你就能「瞬间移动」到奥运会场、NBA、MLB等运动殿堂观赏精彩赛事。

这一切的一切，在有了5G之后，似乎已不再那么遥不可及。那么，产业界殷殷期盼的5G究竟何时能够实现？在国际电信标准制定组织3GPP发布5G非独立(Non-Standalone, NSA)的5G NR规格后，这个答案，可说是「近在眼前」。

5G NSA标准底定基础建设热潮急升

3GPP于2017年底，释出5G NR NSA规格(图1)，这对下世代5G网络而言，可说迈出了一大步。此一官方协议完成后，意味着半导体商、电信营运商，以及网络设备业者可以开始准备推出标准化技术，5G商用时程，就此加快步伐。

图1 3GPP标准制订时程示意图资料来源：Nokia

工研院资讯与通讯研究所副所长周胜邻(图2)表示，现今电信营运商的基础建设规画，大概都会以NSA架构为主，以抢在2019年预先推出商用服务。跟正式的5G架构相较，NSA的架构是使用4G核心网络(Evolved Packet Core, EPC)，并透过LTE的基地台(eNB)或5G的基地台(gNB)与终端连结，而5G核心网络的建置，则须等到独立式(SA)的标准出炉后，业者才会逐步将4G核心网络更换为5G核网。

图2 工研院资讯与通讯研究所副所长周胜邻表示，目前电信营运商大都会以NSA架构为主要规画。

3GPP目前提出多种5G连结架构供业界参考(图3)，诺基亚(Nokia)台湾暨香港澳门/大中国区客户营运部技术总监陈铭邦(图4)指出，在NSA标准释出后，目前业界的发展架构大多朝Option 3进行。也就是资料与讯令都先从4G EPC传送到LTE E-UTRA，再将部分讯令与资料传送到终端，而其余资料则传到5G基地台，再传送到终端。

图3 3GPP提出的各种5G连结架构资料来源：Nokia

图4 Nokia台湾暨香港澳门/大中国区客户营运部技术总监陈铭邦指出，待5G SA标准确定后，营运商便会逐步更换5G核心网络并增设基地台。

陈铭邦说明，待5G SA标准确定，营运商开始更换5G核心网络并增设基地台之后，便会朝着Option 7架构发展；在Option 7架构当中，资料和讯令传送方式类似Option 3的方式，不过讯息是直接从5G核心网络发出。

总而言之，3GPP首版5G标准制定完成，是实现5G商业化目标的重要里程碑。事实上，早在标准确定前，诸如高通(Qualcomm)、英特尔(Intel)、爱立信(Ericsson)，以及诺基亚(Nokia)等大厂早已摩拳擦掌，准备抢占先机；在标准释出后，便相继加快5G NSA部署进度，期在2018年底，或是2019年初即能展开5G网络试营运或商用服务。

爱立信携手Verizon于美国部署5G商用网络

为加速合乎3GPP标准的5G商用解决方案铺路，爱立信携手Verizon将在2018年下半年，于美国部分地区部署预标准5G商用无线网络及5G核心网络。目前双方正着手完成向5G推进的目标，共同促进行动生态合作体系，加速实现5G商用服务。

自2017年起，爱立信与Verizon已在多个城市和住宅区，针对不同的地域和住宅密度，进行了毫米波频段的固定无线5G网络试验，这成为Verizon部署固定无线宽频网络计画的关键一步。

这些试验将有助于了解Verizon 5G技术论坛(Verizon 5GTF)和3GPP 5G NR中使用的5G技术和毫米波技术。这些新技术有望满足消费者对新兴网络、行动网络和固定无线网络宽频体验日益增加的联网需求，如高画质影音、身临其境的AR/VR体验，以及物联网与云端运算等。

诺基亚/T-Mobile/英特尔携手建置首座28GHz 5G商用基站

诺基亚、T-Mobile及英特尔则是三方合作，于美国华盛顿州贝尔维尤市(Bellevue)的繁忙市区，部署28GHz户外型5G商用无线系统。此一系统运用诺基亚的5G商用AirScale解决方案和英特尔5G行动测试平台(MTP)，在28GHz的无线频段上进行数据传输，帮助T-Mobile部署第一个跨供应商之间的5G网络。

据悉，为实践5G愿景，从600MHz到毫米波的所有频谱资源均须纳入规画环节。5G背负着提升超宽频体验与连结万物的愿景，因此必须将提供行动能力的大范围网络覆盖纳入全国性的网络布建策略。

此次合作让此三家公司朝推动5G标准化、改善晶片与设备5G生态系统，以及为非电信商客户提供最佳网络体验的目标再迈进一步。同时，此里程碑也意味着将5G毫米波(mmWave)无线效能及传输测试朝真实环境的第一步，让5G技术由实验室跨入实地应用；而此一测试也有助于T-Mobile以及诺基亚了解5G毫米波技术如何与现有网络整合，并与LTE共存。

华为完成第三阶段NSA 5G核心网测试

在5G NSA标准释出之后，已经有许多领先营运商选择采用5G NSA快速实现5G商用部署，提供AR/VR等增强型行动宽频通讯(eMBB)新业务。像是华为(HUAWEI)宣布已完成由IMT-2020(5G)推动组织实施的中国5G技术研发试验第三阶段，基于NSA的核心网关键技术与业务流程测试。

本次测试基于华为在2018年世界行动大会上发布的商用5G核心网解决方案，完成了包括核心网CUPS(控制面与用户面分离)架构下的闸道选择、支持5G超高频宽、支持5G NR独立计费、支援终端LTE与NR双连接、终端接取能力管理等关键功能的验证，并且同时验证了基于5G NSA标准的终端注册、业务请求、行动性管理、会话管理等业务流程。

5G技术研发试验由IMT-2020(5G)推动组织实施，其中5G网络部分的测试在5G试验工作组中，由中国资讯通信研究院与中国移动、中国电信、中国联通三家营运商组成的测试组共同完成。验证测试共分为三个阶段，在此前第一和第二阶段华为5G核心网均率先顺利完成，包括核心网服务化架构、网络切片技术、行动边缘运算等技术方案以及样机设备的验证。

韩国电信宣布2019提供5G商用服务

韩国电信KT则是直接宣布，要于2019年3月实现首个5G商用化服务；KT预计2019年3月的5G商用服务将从B2B服务开始，而B2C商业服务将在2019年第二季度推出。

据国外媒体「NETMANIAS」报导，KT将透过「E2E Orchestrator网络虚拟化整合控制系统」，计划将5G从简单的网络发展到统一平台，以振兴5G生态系统。

借助E2E Orchestrator，可以根据业务需求快速重新配置/改变虚拟化网络设备，实现高效的网络营运并为用户提供各种5G服务。

目前KT正为2019年的5G商业化开发五种网络解决方案，分别为5G时槽整合结构(5G Slot-integrated Structure)、5G-LTE互通结构(5G-LTE Interworking Structure)、智能多波束追踪解决方案(Intelligent Multi-beam Tracking Solution)、建筑内解决方案(In Building Solutions)，以及基于人工智能的网络优化解决方案(AI-based Network Optimization Solution)；这些解决方案预计于2018年第三季完成。

5G NSA布建如火如荼进行，然而，5G和4G LTE最大的不同，便是新增了网络切片(Network Slicing)功能，使5G的核网能够运用网络切片，因应各种应用案例需求进行设置。

网络切片功能不可或缺虚拟化为重要步骤

周胜邻指出，为了满足各种应用，例如物联网(IoT)、大频宽上网或是低延迟，需要不同网络功能适应多样需求。因此，5G核网增添了网络切片功能，让营运商利用软体定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV)进行网络切片，划分数个不同应用服务情境，提供客制化的网络服务。

举例而言，物联网装置的传输速率需求不会太高，但须支援大量联网设备；而当5G网络要支援eMBB应用场景时，吞吐量(Throughput)一定要高，但用户数不见得庞大。从技术层面来讲，这两种是截然不同的应用，而过往的4G LTE核网无法对此作出灵活分配。因此，标准组织在订定5G架构时，便提出网络切片的概念，以妥善、动态的调整资源分配；而要实现网络切片，网络虚拟化为第一步骤。

网络虚拟化意指在资料中心内所需求的网络与安全功能，能够以内建于虚拟化软体(Hypervisor)中，或是以网络虚拟机器(Network Virtual Machine)的方式，提供服务所需的网络与安全功能。透过网络虚拟化，网络与电信营运商得以更为节省成本、弹性与灵活地处理客户网络建置需求，或适应不断变革的网络应用服务。

陈铭邦解释，网络虚拟化是目前营运商发展5G的一个明确方向。因5G SA标准还未订定，目前营运商大部分都先由NSA架构做起，在核网部分还是以LTE为主，并不具备网络切片功能。因此，透过网络虚拟化后，能更灵活的调配网络资源提供服务，且将LTE核网虚拟化之后，日后再升级至5G核网也较为容易。

而针对网络「切片」后，不断增加的传输量与新创的服务和应用，诺基亚也备有相关解决方案--5G Future X。该产品是一套可以有效扩充、满足电信商需求的解决方案。

诺基亚5G核心网络解决方案，例如云端封包核心(Cloud Packet Core)，同时兼具了云端原生架构的概念如网络功能软体解构(Disaggregation)、具有状态式高效处理机制和共用资料层的无状态功能软体元件，以及自动化云端网络技术和动态的生命周期管理。

提升5G系统容量小型基地台角色有所转换

小型基地台并非是全新的概念，但其在5G时代的重要性可说有增无减。周胜邻说明，过往小型基地台的功能是覆盖(Coverage)，比如说大基地台有无法涵盖到的范围，便建置小型基地台来「补洞」，填补大型基地台网络范围无法覆盖的区域。

周胜邻指出，小型基地台之所以不易普及，撇除其本身布建成本较高，以及会造成大小基地台讯号相互干扰的问题外，另一个原因便在于其以往的功能是在「补洞」，而这种使用方式使得小型基地台的普及率不如想像。

过去的小型基地台大概都扮演这样的角色。不过，5G标准订出了三个使用情境，分别为增强型行动宽频服务、巨量多机器型态通讯(mMTC)、超高可靠度和超低延迟通讯(URLLC)三大方向。

其中，增强型行动宽频涵盖多种不同服务应用案例(如AR/VR、UHD/Hologram、高移动性等)，对于网络系统需求，将着重在高传输速率、高密度、广域覆盖率、高移动性、多种高传输速率终端、固定行动融合网络、小型基地台布建等。

对此，周胜邻表示，eMBB十分适合小型基地台的布建，其角色也开始转变。举例来说，如果一个大型基地台的传输速率是1Gbps，覆盖范围是1平方公里，而在这1平方公里内，不管有多少人使用，整体传输速率还是1Gbps，若人数众多的话，网络容量可能会不敷使用。

然而，若是布建10个小型基地台，每个传输速率为1Gbps，整体的系统容量便可增加十倍，达到10Gbps，如此一来，每个使用者所获得的网络容量就会更多。

换言之，如今的小型基地台，其功能可说是在于提升系统容量，藉由小型基地台的建置改善用户的服务品质；小型基地台的功用已从过往的Coverage，转变成为现今的组合关系( Composition)。

陈铭邦补充说明，小型基地台在5G高频应用(如毫米波)时，也有着画龙点睛的效果。由于高频讯号容易受到阻拦，大型基地台传播有限，而且由外部送讯号至室内的方式在高频段难以实施，因此便可部署小型基地台，应用于室内讯号传送，未来若是发展高频应用时，小型基地台的部署密度会更高。

因应此一趋势，工研院研发超高密度小基站组网技术，运用自行开发的八个小基地台，以超高密度、覆盖区域高度重叠的方式布建后，基地台可在系统同步上达到>1ppb的频率精确度，并搭配超高密度网络伺服器的协调运作进行多基地台间的合作传输，整体系统可达到接近4~8倍的系统效能成长。

此一技术的特色包括：采用集中式UDN Server来协调各基地台之干扰消除及协同传输服务；经由UDN Server高效的计算能力，协助基地台端进行精准的干扰消除计算来提升偕同传输效能；透过时间与频率的精确同步，使基地台间的讯号形成建设性合成波，提升手机收到的讯号强度；以及透过工研院的即时干扰补偿技术，在基地台传送讯号前，根据Radio变化即时补偿相位与震幅、消除干扰讯号、提升手机收到的讯号品质。

华为/爱立信纷推新款小型基地台

如上所述，小型基地台功能已有所转变，重要性也与日俱增。华为指出，5G时代，有70%的业务都会发生在室内，室内场景的容量密度也将在未来5年内成长8倍之多。由此，高频C-band及4T4R多天线技术将成为提升室内5G用户体验的关键手段和技术。也因此，小型基地台遂成为5G基础布建的要素之一，网络设备商、电信营运商等也持续研发新一代产品。

像是华为发布面向室内覆盖场景的新一代小基地台--5G LampSite(图5)。该产品为首款同时支援5G NR和4G LTE的多频一体化室内小基地台，其可基于4G LampSite部署时铺设的CAT6A网线或光纤，并配备4T4R能力确保5G LampSite与原4G LampSite同点位部署，实现4G/5G共覆盖，减少营运商二次规画。

图5 华为发表新一代小基地台--5G LampSite，满足5G室内覆盖需求。

除了华为之外，爱立信也推出新一代5G小基地台解决方案，于城市里增加了一款名为街道型基地台(Street Macro)的新型无线产品。此产品是介于大型基地台和小型基地台之间的无线基地台，可部署在建筑外墙上，占用空间非常小，但可提供足够的网络效率和覆盖率。

待高频段确认5G发展可望再冲高点

高频毫米波应用为5G另一重点，不过，于2017年所释出的5G NR NSA标准中，尚未订出高频频段。对此，资策会智能系统研究所前瞻行动通讯系统中心资深工程师蔡宗谕(图6)指出，目前营运商多以6GHz以下频段进行布建为主，但高频段同样也是5G发展关键，能拓展许多创新应用。因此订定高频频段将是标准组织接下来的重点，可能于2019年的世界通讯大会(WRC 19)，就会决定6GHz以上的频段。

图6 资策会智能系统研究所前瞻行动通讯系统中心资深工程师蔡宗谕预估高频段可能会以28GHz为主。

目前高频频段有许多候选频段，除了常见的28GHz外，也包含39GHz、73GHz等。蔡宗谕认为，未来高频频段可能以28GHz最有机会，不仅业界较有共识，且技术挑战较低，也较容易实现，不过仍是要等WRC 19过后，才会较为明朗。等到高频频段确认之后，营运商的布建速度会加快许多，届时会以5G NR SA的架构为主。

简而言之，在5G高频段尚未决定之前，营运商布建会先以6GHz以下频段和NSA架构为主，再逐步转向SA架构与高频发展。而不论采用何种方式，不变的是5G炽热的商机，以及半导体商、网络设备商和电信商积极的企图心；力拼2018年底到2019年间，进行区域网络试营运与商业部署， 5G，即将迈入大规模商转阶段。