站在過往利基點,5G 時代台灣有機會提前掌握量測關鍵技術——專訪國際測量大廠是德科技

AR、VR、機器人、車聯網等新技術的出現,為能高速傳輸資料的 5G 網路帶來強勁需求,今年的世界行動通訊大會上,5G 正是當紅炸子雞,大廠霸氣喊多以 ODM/OEM 為主。出 2020 5G 投入商轉,但是關鍵技術尚未解鎖。在全球量測領域領先品牌,美商台灣是德科技(Keysight Technologies)表示,相較過去 3G、4G 發展,5G 時代台灣站在一個有利利基點上,有機會在產、官、學積極推動下,提前掌握 5G 關鍵技術 與標準。

為了了解台灣在 5G 產業的先機與挑戰,本文整理是德科技與合作夥伴工研院的專家對談,梳理目前台灣 5G 產業的脈絡。

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台灣的產業角色,將在 5G 時代獲得重大翻轉

台灣向來擅長資通訊類的硬體製造,但是以往 3G、4G 時代,台灣所扮演的角色,多以 ODM/OEM 為主。但是在 5G 時代代工角色有可能翻轉,是德科技資深行銷專案經理郭丁豪認為,「台廠原本就擅長小型基地台和路由器,這個強項剛好符合  5G 時代需求,只要持續鑽研技術,將來可以做全世界的生意!

是德科技資深行銷專案經理郭丁豪

是德科技 並不為一般人熟悉,但在電子量測領域卻大有來頭。它的前身是惠普 (Hewlett Packard),1999 年分家,電腦事業群仍稱 HP,獨立出來的量測儀器事業群稱為安捷倫 (Agilent)。2013 年,安捷倫的電子量測事業群再獨立出來,成立是德科技 (Keysight Technologies) 並於美國紐約證券交易所 (NYSE) 掛牌上市。是德科技的總部在美國加州 Santa Rosa,服務全球超過一百多個國家,2016 會計年度總營收達 29 億美元。

是德科技提供 5G 訊號量測解決方案

早在十五、六年前,是德科技已經透過多機串連,提供 110GHz 的高頻元件量測儀器,給台灣的研究單位使用;去年更開發出全球第一台單機可達 110GHz 的信號分析儀。如今 5G 通訊即將走向 28GHz 甚至更高的毫米波頻段 ,與 4G 之前均使用 6GHz 以下頻段相比,算是全新的挑戰。

擁有多年高頻量測技術,是德科技助工研院進行 5G 高頻技術研究

但對是德科技而言,5G 的所謂「高頻」技術,早就耕耘多年,從後端 data center、中段的基地台、乃至於手機及物聯網的裝置最末端,都能提供對應的量測儀器或模擬軟體,,幫助台廠開發出高信賴度的 5G 産品和服務。

由於這層緣故,主導台灣 5G 重要技術發展的工研院便與是德科技密切合作。郭丁豪說:「是德科技除了提供精密硬體量測設備以及分析軟體之外,也提供相關模擬軟體,內部的工程人員也密切提供工研院所需支援,協助工研院解決 5G 技術研發過程中的各種量測問題。

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5G 的技術挑戰:如何在有限頻譜找出更大傳輸頻寬

5G 訊號傳輸,和以往最大不同,在於除了善用 6GHz 以下頻譜外,更考慮使用高頻段頻譜,例如 28GHz 以上或更高之毫米波頻段。然而,愈走向高頻,傳輸的挑戰也更大。郭丁豪分析,訊號在空氣中運行,愈往高頻走,衰減愈快,就像游泳時水流逆向的力道更強,前進更不順利。他打了一個有趣的比喻,如果 4G 的訊號傳輸是在河裡面開船,5G 就像在大海裡航行。「訊號傳輸的介質完全不一様,諸如海水的鹽份、水流速度、會不會遇到大白鯊等等,都跟河水的環境有天壤之別。挑戰雖大,卻也給了台廠很好的機會。」

台灣 5G 產業挑戰,也是台硬體廠的品牌建立挑戰

除了技術挑戰,如何推動 5G 從生產到消費服務一條龍的產業鏈,也是未來的一大挑戰。工研院資通所無線通訊組組長丁邦安表示,當 5G 採用較高頻段的頻譜資源時,相同傳輸功率下其支援的覆蓋範圍將會變小,因此具干擾管理能力的小型基地台技術便十分重要,當在鬧區或熱點需密集佈建時就派上用場,可以大大增加 5G 傳輸的吞吐速度和基地台佈建密度。

工研院資通所無線通訊組組長丁邦安

小型基地台有機會成為台灣的拿手菜,台灣網通廠在 3G4G時代就做了很多小型基地台產品,經驗十分豐富現在進入 5G,對小型基地台的需求可能更高,台灣網通廠更有機會大展身手。」丁邦安説,不止 5G 時代很需要,新興市場如中國和印度,對於小型基地台的需求也很強烈。

台廠做小型基地台很有經驗,但未來的產業挑戰,丁邦安認為是在建立品牌,並且做出硬體生產以外的價值。他說:「台灣網通廠或許應該思索往 OBM 突圍的可能性,前提是要先期投資在自主掌握通訊協定、互通測試與 Standard Essential Patent 等關鍵技術研發,否則在沒有完整掌握這些技術前,依然還會蹲在 OEM 或 ODM 一陣子。」

5G 畢竟是全新環境,尤其在高頻段採用的毫米波,是新技術,各國都在摸索,台灣業者更是從未著墨,怎様做得好,就要仰賴開發工具。

開發工具是關鍵,沒有好工具,5G 技術研發也甭談

郭丁豪指出,未來 5G 若使用 28GHz 以上頻段,是截然不同的傳輸「通道」。廠商首先必須進行「通道探測」,就好比出海之前,要先了解海上航道的特性:從台灣到美國,會碰到什麼洋流、風速、天候,需要裝多少的油料和糧食。把傳輸環境研究妥當之後,下一步就是建立「通道模型」,模擬傳輸狀況,根據它來設計相關設備。

設計圖完成之後,在原型開發時必須實驗測試、接下來在生産過程要有品管測試,甚至到了基地台建置完成後,要測量發射功率,也要靠儀器來進行。郭丁豪説,5G 的傳輸鏈很長,從最末端的手機、中間的基地台、再到光纖傳輸給 data center,每一個節點,是德都有技術或解決方案可以支援廠商。「如果只是憑空做,沒有量測或模擬得到的參數,真的會不知道該注意什麼事項。」

延續航海的比喻,郭丁豪説,5G 時代,要讓船隻更多、跑得更遠,須要很多工具才能順利到達目的地。「第一是要量測海洋、第二是要模擬海洋、第三是提供儀器讓造船廠開發出足以承受海洋特性的船隻。是德在無線通訊領域累積了多年經驗,看得出台灣在 5G 時代的機會,希望幫助台廠走出自己的成功航道。」

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