Small Cell
強化感測/思考/連結/行動力 NXP迎接全面智慧化時代
進入智慧化時代,各項科技應用都在這個前提下持續強化技術能力,元件感測、思考、連結、行動等能力的強化成為未來發展的重點,NXP近年特別專注於汽車、工業、行動裝置、通訊基礎設施等領域,希望能發展安全可靠的交通行動解決方案;整合多項技術與產品組合,推進工業與物聯網深度應用;發展行動裝置的安全支付;並強化5G通訊基礎設施技術與產品開發。
NXP近年專注於汽車、工業、行動裝置、通訊基礎設施等領域,希望能發展安全可靠的交通行動、物聯網解決方案
在智慧物聯網AIoT部分,即時智慧是近年市場發展的重點,NXP大中華區資深行銷經理黃健洲指出,過去AI的運算多透過雲端,但在某些隱私性與時間延遲敏感的應用上,希望能減少雲端運算的依賴,該公司發展邊緣閘道器(Edge Gateway),將原先的MCU產品強化控制、分析、機器學習的功能,可以進行資料即時的智慧化反應,協助AI、IoT的發展。
從產品線的發展來看,黃健洲說明,NXP以MCU產品線為AIoT應用的基礎,但是加強智慧化的功能,也可以在終端進行人臉/影像辨識與語音辨識,應用領域上可以橫跨網路邊緣與物聯網邊緣的需求。另外,在其部門與產品命名上都加入EP(Edge Processing),展現其在AIoT發展的決心。
邊緣閘道器(Edge Gateway),強化MCU控制、分析、機器學習的功能,可以進行資料即時的智慧化反應
而在5G部分,NXP則專注於發展基礎建設與設備應用解決方案,NXP Edge Processing資深產品經理張嘉恆表示,該公司的5G產品應用分成四個,包括一般基地台的無線接入網(Radio Access Network, RAN)中,射頻單元的RU(Radio Unit)與分離式單元DU(Distributed Unit),5G FWA(Fixed Wireless Access, FWA)的CPE,與小型基地台(Integrated Small Cell),主要產品為協議棧處理與基頻處理器(Baseband Processor)。
5G的商業化從2019年4月開始啟動,2020年雖然有新冠疫情衝擊,但全球各地的5G開台還是持續加溫,NXP的5G技術發展也沒有因此停下腳步,張嘉恆說,2018年6月,該公司在4G的基礎上,發表支援5G網路的功率放大器(Power Amplifier, PA)、低雜訊放大器(Low Noise Amplifier, LNA)與數位接收前端(Digital Front...
現在就是未來 5G技術/服務/應用大躍進
行動寬頻堂堂邁入第五代,3GPP 5G新無線電(New Radio, NR)核心技術架構Release 15,甫於2018年6月通過,2018年底便有電信營運商宣布開台,2019年4月美、韓相繼商轉,中國在6月初提前釋出四張5G執照,就連原本計畫2020年才拍賣5G頻譜的台灣,也傳出將提前於2019年底釋照,2020年商轉上路。相較於4G LTE推廣初期的2010~2012年,5G的商轉進度十分迅速。
儘管近期許多消息傳出,5G網路體驗差強人意,沒有預期的順暢與便利感,但5G是未來十年最重要的科技發展引擎,所謂科技力即國力,5G落後意味未來國力的落後,這或許就是各國競相推動5G提前開台的原因,5G將帶動龐大的科技經濟產值,關注的各方都不想在發展的過程中落後。但高規格的平台需要相得益彰的應用以帶動市場的發展,5G的殺手級應用是甚麼?更是投入市場的廠商亟欲挖掘的重點。
5G為未來15年經濟火車頭
5G將是下一階段科技發展的重要動力,根據GSMA的預估,5G在未來15年將帶動全球經濟增加2.2兆美元,受益最大的領域為公用事業。資策會MIC認為,2019年底之前,全球將有21個國家/區域,近40家電信營運商推出5G商用服務,釋照、開台動作越來越積極,也將帶動從上游晶片、設備、終端裝置到軟體、服務等不同層面的龐大商機,以5G智慧型手機為例,2019年5G手機出貨量預估達460萬支,2020年採用5G SoC的手機即將上市,最重要的iPhone 5G也可望問世,2020年5G手機出貨大幅成長至7,400萬支,2021年更將成長至1.86億支。
另外,5G大幅提升行動通訊的各項技術表現,高頻寬、低延遲、大量連結的目標,也讓網路建設需求較過去幾代更高,Nokia台港澳業務銷售總監鄭志中舉例,3G時代布建基地台,單一營運商只需要300~600個基地台就可以達成全台覆蓋率,4G時代提升到上千個,5G除了中低頻段之外,還納入了高頻毫米波,其電波特性傳輸距離短易衰減,被物體阻擋、遮蔽訊號傳輸也會中斷,因此5G時代基地台數量恐怕需要上萬座。
數百公尺內短距離的高速傳輸要倚靠小型基地台(Small Cell),根據資策會MIC的研究顯示,5G小型基地台從2019年開始逐步發展,隨著全球5G商轉加溫,未來幾年小型基地台數量也將持續成長,至2025年市場規模將超過840萬台,具備5G功能的小型基地台數量約518萬台(圖1)。5G小型基地台初期主要新建或升級為非獨立式(Non Standalone, NSA)基地台,前兩年與獨立式(Standalone, SA)基地台一同發展,至2023年左右5G獨立式基地台成為主流。預估2024~2025年之間營運商5G網路將慢慢升級為獨立式網路架構,非獨立式基地台將逐步退場。
圖1 2018~2025年全球新建/升級之小型基地台市場趨勢
資料來源:SCF、資策會MIC(1/2019)
R16規範協助5G標準完善
R15是第一版的5G技術規範,目前已經商轉的服務,各項客觀技術條件都在早期階段,包括5G晶片為初代、5G手機選擇尚少、營運商網路布建剛起步,技術尚未成熟,效能還有很大的優化空間,而在規格制定上,3GPP還在研討下一個R16版本的規範內容,資策會智慧系統研究所研究工程師李永台(圖2)說明,在5G技術的發展規劃中,R15屬於5G Phase1第一階段,R16則是5G Phase2,R16版本會強化R15不足的部分,讓5G技術更臻完善。
圖2 資策會智慧系統研究所研究工程師李永台
5G分離式元件,可將功耗及封裝尺寸降低高達50%。
2019年3月R16版本正式進入工作階段,達成初步共識後,會持續進行修正與強化,預計2020年6月完成版本規格的最終定案。李永台指出,R16會討論終端省電功能,將5G訊號運行於非授權頻段的NR-Unlicense,車聯網V2X,低延遲工業物聯網(IIoT)、與私網相關的FAPI介面、定位功能(Positioning)與移動性的強化等。
現階段5G需要全面的技術改善,ADI通訊基礎設施業務部中國區策略市場經理解勇指出,目前5G網路建設尚處於初期階段,還需要不斷完善和優化,以提高訊號覆蓋和使用者體驗,這個過程需要二到三年、甚至更長的時間。在2019年,5G以NSA組網為主,覆蓋熱點區域和室內場所,強化eMBB高速上網體驗;到2020年時,隨著SA網路的成熟和部署,5G將支援mMTC物聯網聯結和URLLC低延遲、高可靠度服務,加速社會的數位化轉型。
新應用為市場健康發展關鍵
針對5G的三大目標願景,要達成低延遲與高可靠度傳輸,必須透過迷你時槽(Mini-slot)與超低錯誤率編碼策略,不過缺點是會降低頻譜使用效率,也就是必須犧牲傳輸速率。高傳輸速率部分,6GHz以下使用100MHz頻寬,最高速率可達1.5Gbps;而在高頻毫米波的加持之下,終端2T/4R,使用400MHz頻寬,峰值速率預期可達下載(DL)7.1Gbps,上傳(UL)1Gbps。大規模聯結方面,以4G NB-IoT來看,需要支援信令簡化,若基地台布建不夠密集,則需要更大的頻寬,因此每平方公里100萬節點連結目標難以達成,因此後續標準也將討論NB-IoT的發展可能。
過去幾代行動通訊都是以消費性應用為主,現階段商轉的服務也從這個角度被檢視,但就算是500~700Mbps的傳輸速率,在現有的應用上,也少有迫切需要長時使用這麼高的頻寬,許多調查已經指出,行動通訊的發展趨勢,包括:網路資料量、傳輸速率都將持續提升,但是每用戶平均收入(Average Revenue Per User, ARPU)下滑趨勢將不再逆轉,數據服務可能無法再刺激營收成長,這也是電信營運商對5G投資異常謹慎的原因。
所以5G的藍海在哪裡?因為不管技術發展與產業推動多麼積極,最後都需要市場需求來支撐,目前看來消費者期待電信營運商提供數百Mbps的傳輸速率與無限的傳輸流量,但付出更少的資費。因此,5G新應用就成為廠商關注的重點,中華電信認為,VR/AR/360度環景、車聯網、雲端辦公、雲端遊戲、智慧工廠、智慧城市、無線醫療、無人機、物聯網、社交網路的影音直播等十大應用,為5G時代深具潛力的商機。
布局技術/產品迎商機
而哪些應用可以在這兩年迅速發展、竄起?為廠商賺進5G第一桶金,哪些應用含金量最高?可以創造最大規模商機,哪些應用又需要比較長時間醞釀發展?想必是所有廠商持續關注的重點。而除了密切關注5G新應用的發展動態之外,廠商現階段的重點更在優化自身的技術與解決方案,英飛凌大中華區射頻及感測元件部門行銷總監麥正奇說,5G發展一個廣泛又綿密部署的網路(圖3),在這些多樣化的聯結方式與應用中,廠商應藉由現有的技術基礎找到可以發揮的市場,並布局未來的商機。
圖3 5G eMBB多樣聯結與網路架構
可編程元件廠商賽靈思(Xilinx)以其彈性化特性,協助局端設備開發,該公司通訊業務部門主管總監Gilles Garcia(圖4)表示,以室外基地台為例,由於空間有限,對於天線的尺寸、承重都有很高的要求,傳統的天線難以滿足高度整合小型化的特點,Xilinx希望協助減少終端產品使用晶片的數量、降低功耗並提高系統設計的效率。藉由取代分離式元件,可將功耗及封裝尺寸降低高達50%。
圖4 賽靈思通訊業務部門主管總監Gilles Garcia
2017年2月,Xilinx宣布推出第一款採用RF級類比技術的RFSoC元件,將ADC/DAC和SD-FEC與SoC整合,第一代產品主要應用4GHz及以下頻段,並於2019年2月推出第二代/第三代RFSoC產品,藉以滿足5GHz/6GHz的應用需求。Garcia表示,第二代RFSoC元件,於2019年6月投入量產;第三代RFSoC元件則能在RF資料轉換器子系統中支援6GHz以下頻段直接射頻取樣、提供延伸毫米波介面,並減少20%的功耗,預計於2019下半年問市。省去分離式元件能減少50%的功耗與元件空間,適合大規模多輸入多輸出(Massive MIMO)基地台系統應用。
目前毫米波的效能表現是許多廠商頭痛的問題之一,麥正奇直言,毫米波可以為高速傳輸帶來突破性的發展,但其訊號易衰減的問題也讓RF廠商吃盡苦頭,波束成形在傳送與接收端的對位非常重要,軟體設計難度頗高,還須時間發展;另外,毫米波高頻特性讓元件可以微小化,因此手機CPU廠商希望可以將RF、濾波器、功率放大器(PA)、天線等射頻前端整合成單一元件AiP(Antenna in...
小型基地台2025年市場規模逾840萬台
5G商轉帶動小型基地台(Small Cell)商機,根據資策會MIC的研究顯示,5G小型基地台從2019年開始逐步發展,隨著全球5G商轉加溫,未來幾年小型基地台數量也將持續成長,至2025年市場規模將超過840萬台,具備5G功能的小型基地台數量約518萬。
5G小型基地台初期主要新建或升級為非獨立式(Non Standalone, NSA)基地台,前兩年與獨立式(Standalone, SA)基地台一同發展,至2023年左右5G獨立式基地台成為主流,3G/4G基地台由於負責網路覆蓋率的任務,至2025年4G網路仍扮演重要角色,4G/5G整合型基地台需求因而持續成長。預估2024~2025年之間營運商5G網路將逐步升級為獨立式5G網路架構,非獨立式基地台將逐步退場。