在聯邦通訊委員會(FCC)於上週投票一致通過分配近11MHz的毫米波頻段給5G通訊之後,美國政府相關主管機關以及民間企業立即動起來,準備在接下來七年投入總金額4億美元的經費,進行5G蜂巢式網路技術研發。

支持者聲稱,此舉將讓美國在全球競賽中領先,提供從低於1GHz到超過60GHz頻率的廣泛新一代蜂巢式服務;不過其實中國、歐洲、韓國與日本等國政府以及企業,在幾年前就已經成立了類似的結合官方與民間資源之聯盟。

參與美國5G研發的產業專家們對相關行動表示讚許,並對於全球在5G頻段與研發工作的一致協調表示樂觀;此隸屬於美國國家科學基金會(NSF)旗下、名為「先進無線技術研發倡議(Advanced Wireless Research Initiative,AWRI)」的新專案,目標是建立四個大型5G測試平台,讓企業、政府機構以及學術研究機構能進行下一代蜂巢式技術與服務的開發。

那些測試平台將由AWRI下一個名為「先進無線技術研發平台(Platforms for Advanced Wireless Research,PAWR)」專案的美國官方-民間聯盟負責打造,有五年8,500萬美元的預算;其中NSF提供了5,000萬美元,其餘的3,500萬美元現金、設備與人力則是由20家企業合資提供。

PAWR將自2017財務年度開始營運,將進行四套尺寸規模等同於美國小型城市之5G測試平台的定義與建立;參與PAWR的企業將扮演董事會成員,針對測試平台的需求徵求提案,並從接收到的建議中選擇適當的解決方案。

該聯盟的工作目標包括以下的5G技術:

  • 資料傳輸速率達到100 Gbits/second、傳輸範圍可跨越數個城市街廓,利用小型基地台(small cells)的毫米波方案;
  • 利用sub-6GHz頻段的動態頻譜;
  • 邊緣為無線技術的有線資料網路架構;
  • 針對大規模行動網路的架構與管理技術;
  • 利用「空白頻段」透過長距離無線網狀網路提供Gbit/s連結的技術;
  • 量測與監測無線網路性能、安全性與可靠性的新方法;
  • 未來的蜂巢式技術應用與服務。

將為PAWR貢獻資源的企業包括AT&T、Carlson Wireless Technologies、CommScope、HTC、Intel、InterDigital、Juniper Networks、Keysight Technologies、National Instruments、Nokia Bell Laboratories、Oracle、Qualcomm、Samsung、Sprint、T-Mobile、Verizon與Viavi Solutions等。

非營利組織US Ignite則將扮演聯盟協調者的角色,而監督者則是NSF轄下的PAWR專案辦公室;NSF將在接下來七年花費3.5億美元──佔據整體5G計畫經費的大部分──用於將在PAWR打造之新測試平台上運作的學術與政府研究專案。NSF目前每年在無線技術研發上的支出超過5,000萬美元,鎖定在未來3~6年問世的技術。

US Ignite執行總監William Wallace在一份新聞聲明中表示:「我們期望最新的行動將加快實現來自研究機構之創新想法、以提供產業終端使用者利用的速度,克服有時候被稱為“死亡之谷”的基礎研究與商業化之間的鴻溝。」

其他美國政府機構也趁機宣佈各自在5G技術方面的努力,例如美國國防部高等研究計畫署(DARPA)表示將在新打造的測試平台上舉行「頻譜協作挑戰賽(Spectrum Collaboration Challenge)」,競賽的目標是找出讓無線網路能自動推論如何分享頻譜的方法。

美國國家標準與技術研究院(NIST)在6月份宣佈正在編纂「未來世代通訊藍圖(Future Generation Communications Roadmap)」,標示出無線技術研發需要填補的空白,其完整版本預計10月發表,涵蓋波形、天線、通訊協議、安全性、頻譜與架構等議題。

NIST還成立了5G毫米波頻道模型聯盟(5G mmWave Channel Model Alliance),其初步成果將在12月份舉辦的IEEE GLOBECOM大會上進行討論。

Intel、Qualcomm呼籲5G頻譜一致性

對於美國的5G研發起跑與頻譜分配底定,來自Qualcomm與Intel的專家們表示讚許;他們指出,針對在從1GHz以下到60GHz以上的低、中、高頻段提供的不同5G服務,全球一致的共識正在形成。他們也樂觀認為,各國主管機關將會確定每種頻率的5G頻段,使其不至於像LTE那般分散;因為目前的4G在全世界使用了超過40個不同頻段。

負責政府事務的Qualcomm資深副總裁Dean Brenner表示,美國政府發起與企業之間的會議,催生新成立的PAWR聯盟,正好呼應了FCC通過毫米波頻譜分配的決策;而Brenner認為,此決策對於促成全球頻譜一致性是不錯的進展。

不過到目前為止,業者在5G頻譜分配方面還是面臨很大的差距。美國FCC一致通過在毫米波頻段保留28 GHz、37 GHz、39 GHz,以及一個在64~71GHz之間的免授權頻段給5G使用;在sub-GHz頻段,美國預期會使用在39個月之內被電視營運商清空的600MHz頻段,而主流5G服務則是會使用3.5GHz頻段。

在歐洲,歐盟的無線頻譜政策小組(Radio Spectrum Policy Group)已經提出一個草案,建議將3.4~3.8GHz與700MHz頻段給5G使用;此外歐盟據說已經為5G預留了32 GHz頻段。在中間頻段部分,中國預期會使用3.3GHz,日本則是考慮4.4~4.9GHz。

Intel通訊政策執行總監暨副法律總顧問Peter Pitsch則表示,5G頻譜「相當不可能」比LTE使用的頻譜更分散:「考量到較高頻段的設備開發複雜性,初始發展應該會專注於少數幾個頻率範圍;」而他認為,不同的5G服務可能會凝聚於特定幾個頻段,例如:「某些窄頻物聯網(IoT)應用可能會被限制在1GHz以下的頻率。」

Pitsch進一步指出:「ITU-R目前正在為5G研究不同的頻率範圍,可能會在2019年舉行的世界無線電通訊大會(World Radio Communication Conference)最後決策;」儘管有部分人士對於該組織的上一次會議未能對5G有更明確的決議而失望。

Qualcomm的Brenner盛讚FCC在投票通過頻段分配的同一天,就很有效率地公佈了一份長達278頁的詳細毫米波計畫書,而目前該公司的工程師們正在努力研讀。

「我認為FCC的決策會在世界各地造成連鎖反應──因為人人都想要在5G領域搶第一,這是一個看誰能在技術佈建取得第一的競賽;」他指出,全球頻譜一致性會是達到最大經濟規模的理想狀態,但這不是我們生活的現實世界。

採用5MHz頻道的LTE就導致在每個國家有許多種排列組合的不同頻譜;Brenner認為5G中間頻段或許也會出現某種程度的類似情況,但是在毫米波頻率的5G服務將使用:「不會被狹隘劃分的寬廣頻段。」而儘管有部分國家不會使用可能在美國會變得熱門的28 GHz頻段:「仍有可能達到高於LTE頻段的一致性。」

說道LTE,Brenner表示Qualcomm的基頻工程師們已經盡可能支援最多的頻段,並設法把支援多頻段的成本降到最低;他指出透過堆疊濾波器的方法,Qualcomm已經能比其他業者支援更多的頻段組合。而他指出,提供LTE載波聚合的方法太多種,也讓情況變得更複雜。

Intel的Pitsch總結表示:「如果各國政府希望加速5G網路的發展,各主管機關應該立即在頻譜分配方面採取行動。」

編譯:Judith Cheng

(參考原文: 5G Research Gets U.S. Call,by Rick Merritt)