5G全面提升行動通訊的各項體驗，不僅技術升級，應用涵蓋層面更為廣泛，5G網路架構的特性就是彈性，以便未來可負擔更多「任務」，但彈性可調配的架構同時也讓整個網路的複雜度大增，大幅提升裝置、設備設計與測試
的門檻。另外，5G導入許多新技術，如波束成形(Beamforming)、波束追蹤(Beam Tracking)等，要發揮這些技術的真正效能，測試驗證是非常重要的關鍵。
5G系統為求提升傳輸速率，所以不斷擴大可使用的無線頻段，但主要的中低頻6GHz以下頻段使用已經非常擁擠，因此首次將觸角伸向航太、軍事使用的毫米波(mmWAVE)頻段，高頻頻譜導入商業化應用，相關技術對於科技產業來說已經不算完全陌生，但是商用與航太、軍事領域的應用特性差異頗大，也讓晶片、終端、設備等廠商面臨頭痛的技術瓶頸，須要逐步克服。
5G技術規格提升有感
5G商轉在2019年4月正式啟動，強調更快、更即時、更無縫的行動寬頻聯網體驗，過去4G LTE技術讓行動通訊進入即時影音時代LTE使用5GHz以下頻段，每個頻段20MHz，扣掉保護頻段(Guard Band)，真正使用頻段15MHz，不使用MIMO或載波聚合(Carrier Aggregation, CA)等技術，每頻段傳輸速率約150Mbps，考量現實環境干擾與連線品質，一般70~80Mbps傳輸速率是正常的。
有鑑於此，5G在規格制定時，就從幾個不同的面向提升傳輸速率，羅德史瓦茲應用工程部經理林志龍(圖1)提到，目前5G第一階段使用的頻段以中低頻6GHz以下的3.5GHz為主流，每個頻段規劃100MHz，頻譜使用效率從LTE時代的90%提升到97%~99%，所以每一頻段傳輸速率可以輕鬆達到500~700MHz，目前使用第一代的5G晶片，每一路可以達到250Mbps的速率，使用四路MIMO傳輸速度就達到1Gbps了，5G傳輸速率相較4G確實可以大幅提升。
而頻段利用就像土地開發，人們會從水草鮮美的地方開始開墾，6GHz以下的中低頻段，從20餘年前的2G時代開始，經過多年的發展，在進入5G時代的現在，就像是台北市的精華地段，房屋擁擠、馬路雖然四通八達但是車輛川流不息，已經很難再找到大規模的「素地」可以利用，朝向更郊區發展，雖然頻段區位不如6GHz以下，但是有大批未開發的頻段可供使用，高頻毫米波就成為5G開墾的最新處女地。
毫米波應用技術門檻高
毫米波頻段頻寬大，6GHz以下頻段規畫5MHz到100MHz的頻段劃分，毫米波則是從100MHz起跳，每一個頻段最大400MHz，可以想見傳輸速率提升將從一檔直接跳到三檔，但是毫米波訊號穩定性不佳的特色，在導入商用後以終端產品強調省電、低成本等原則下給元件設計製造商出了一個很大的難題。是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪(圖2)指出，目前毫米波的元件價格偏高，加上毫米波訊號衰減快，需要依靠高密度的小型基地台，強化訊號接收率，尤其是指向性高的波束成形遇到障礙物就無用武之地。
過去毫米波使用在軍事航太領域時，為了克服高頻訊號衰減率高的問題，透過加大功率、使用陣列雷達讓多個天線可以將訊號疊加形成波束，強化訊號強度，宜特科技訊號測試事業處協理余天華認為，波束越集中移動性就越差，速度越快這項缺陷更明顯；毫米波技術近年導入商用，演算法與晶片設計都還不成熟，毫米波技術長處難以展現。
另外，5G頻譜的利用率要提升到97%以上，4G LTE為了避免干擾，每個頻段的兩側都保留5%的保護頻段，余天華表示，近年濾波器元件的技術已經有進步，所以無線訊號的發射頻率準確度也有提升，但是針對5G要求只保留1~2%的頻段，大部分頻段都要使用的狀況下，相鄰頻段的干擾還是很難避免，尤其是6GHz以下頻譜擁擠，鄰頻干擾更難避免。
測試認證商機爆發
5G技術難度高，不僅展現在產品設計上，對於產品測試驗證也是，林志龍說，5G的高門檻讓廠商的測試成本大幅提升，一般電子產品在設計、產品驗證與產線量產階段都有不同的測試需求，在4G時代，每個階段的測試設備一套大概是幾百萬，但5G的測試設備成本至少千萬，除了硬體的升級之外，因為5G標準還在更新，新的測試規範發布後，軟體就要更新，4G以前軟體更新都是免費的，5G軟體更新甚至需要付費。
5G目前技術尚未穩定，完整詳細的測試有助確保產品效能，6GHz以下的FR1規範相對完善，毫米波的FR2規範則還在發展中；余天華談到，整體而言，毫米波的空中傳輸(Over the Air, OTA)規範在2020年以後才會較完整，3GPP會針對標準與協定方面提出初步的測試規範，其後美國的無線產業協會(The Wireless Association, CTIA)會再發展詳細的測試方法與規範，若是產品要符合歐美電信營運商或品牌廠商的規範，又需要通過PTCRB/GCF等規範。
目前5G測試認證的高成本，也帶動另一波測試實驗室的商機，許多產品開發商無法負擔高額的測試設備，便委託測試實驗室協助，既可降低成本又可快速進入歐美主流市場。林志龍解釋，5G測試從功能面大致分成三個部分，射頻(RF)、協議與無線資源管理(Radio Resource Management, RRM)等，射頻就是要驗證元件或產品的基本無線效能表現，協議則是3GPP規範的內容，RRM是表示無線資源的分配與管理，尤其在大範圍的網路架構中，核心網路與基地台或不同基地台換手運作時的管理機制。
測試認證解決方案多元紛呈
5G除了測試設備成本高之外，測試的難度也較4G更甚，林志龍舉例，5G的FR1測試，以100MHz為頻段基礎，但也同時相容過去4G的小頻段，所以5MHz、10MHz、20MHz等都支援，目前5G網路架構大部分都是非獨立組網(Non-Standalone, NSA)，混和4G與5G網路，組合頻段需要全部經過測試，不僅複雜花費的時間也長，可以想見在2019下半年到2020年，有更多5G營運商開台之後，更多5G終端產品上市，測試認證需求商機爆發指日可待。
因此，測試認證廠商已經布局5G商機多時，郭丁豪進一步說明，是德科技提供實體層到應用層測試解決方案，從元件、晶片、裝置、基地台設計與生產到電信營運商布建，都進行布局。RF元件測試方面，新的網路分析儀，最高支援至53GHz，可串連多通道，可使用在陣列天線測試與RF前端模組；晶片方面，毫米波向量訊號產生器可支援高頻毫米波且雙通道至44GHz，同時具備2GHz訊號頻寬。滿足OTA需高功率測試與波束成形所需相位同調之要求。
在裝置或基地台部分，郭丁豪提到，可透過5G多頻段向量收發器，同時滿足支援6GHz以下多通道，並能擴充至毫米波。羅德史瓦茲更發表5G NSA測試架構，該測試儀可無縫整合到現行的LTE測試環境中。其他元件、終端、系統(圖3)甚至網路效能測試方案也已布局完善，相信未來一兩年5G測試認證將跟商轉開台新聞一樣熱鬧。
資料來源：羅德史瓦茲
