自2016年起美、歐、日、韓、中國等主要國家皆積極爭奪5G話語權,美國于2016年7月發布5G高頻頻段,預計投入4億美元支援5G試驗及研發,Verizon自2017年啟動部分5G試驗,歐盟于2016年發布5G行動計畫和頻率規劃,預計2018年啟動5G試驗,并于2020年實現垂直行業服務。
日本于2017年啟動5G試驗,規劃2020年7月東京奧運會上展現5G商用,韓國更積極于2015年發表5G國家戰略,投入1.6萬億韓元(約928.5億人民幣),并于2018年2月冬奧會啟動5G應用。
在5G頻譜規劃上,美國已于2016年規劃5G頻譜,中國預計2017年底前規劃5G中低頻譜,之后再考慮采用高頻使用,并陸續建置全球最大5G外場試驗環境,相較于其他國家僅發布5G頻譜戰略和試驗頻段,中國有望在5G技術上占有一席之地。
1. 各國積極在頻譜分享技術上努力
無線電頻譜資源具有不可再生之資源特色,為行動寬頻通訊和移動互聯網發展關鍵,因此必須審慎規劃。目前各國多采用頻率招標、拍賣方式,透過市場機制發揮最佳作用,對于舊頻率的回收,甚至是如何激勵低效頻率持有業者更積極主動的讓出其頻率,相關頻段的釋放和再利用,成為各個電信監理機關的挑戰。以美國為例,其于2017年建立無線電頻譜執照偕同規管架構,以促進頻譜有效活化,若要推動頻譜共享事半功倍,可先嘗試國家和業者合作(監理+政府補助)。
基本上,在5G形成的重要元素中,其技術目標以支援各類Packet Length與不同的Symbol Numerology來符合多樣的服務需求與建置情境。其中,在超高可靠超低時延通訊uRLLC(Uultra-Reliable Low Latency Communication)應用的主要需求與挑戰為低時延(Low Latency)Short Packet降低通道編碼增益(Reduce Channel Coding Gain)。
然而超高可靠性(Ultra-High Reliability)重傳、校驗、冗余(Re-Transmission, Parity, Redundancy)但卻增加延遲(Increase Latency),其相關應用場景為V2X車聯網及工業物聯網(Industrial Internet of Things,IIoT)。而5G為物聯網而生,也因為物聯網更顯重要。
5G技術難度遠高于4G,其頻譜需求范圍更大,也因此頻譜分享新思維已成形。
2. 5GNR將充分采用各頻譜類型,包括授權、非授權和共享頻譜
共享頻譜可作為建構網絡創新,提供5G系統操作最佳化,并使用過去未用或難以在目前免授權頻段實現,以發展新的商業模式。
預計5G NR(New Radio)將直接支援所有不同類型的頻譜,對于分享頻譜亦有可遵循的技術方針,透過分享頻譜接取(Access)系統之構想,將頻譜分享管理機制落實,對于頻譜資料蒐集、管理分派與執行,可有完善長期規劃政策基礎。
基本上,從單一頻譜使用效率到跨頻譜分享,行動網絡業者(Mobile Network Operators,MNOs)需要更多頻寬與更經濟的技術來消化與滿足使用者需求,在無線網絡服務提供商(Wireless Internet Service Providers,WISPs)則需要更新技術提升效能與特色來鞏固市場并可增加新的營運模式,其中在頻譜共享機制之使用者成本因素上,包括資料庫建置、營運成本(使用者依公平合理原則分攤)與頻率使用費(依規定支付)。
目前美國已推出5G監管政策和頻譜共享白皮書,包括5G網絡設計、建置與部署,監管涵蓋5G網絡架構,以支援現有緊急應用和政府服務,并提供新的公共服務能力,另一方面,在5G網絡部署上,規范5G無線接口技術,包括3GPP 5G NR要項,并解釋相關之監管細則,尤其是5G系統之車對車網絡容量的增加及可靠性的提高。