5G將為全球通訊產(chǎn)業(yè)帶來嶄新的發(fā)展契機。為搶占5G市場先機，國際電信聯(lián)盟(ITU)、3GPP皆已投入5G標(biāo)準(zhǔn)先期制定，而歐盟、北美、中國大陸、日本、韓國及臺灣的通訊標(biāo)準(zhǔn)管理機構(gòu)也正馬不停蹄擬定相關(guān)研究計畫，在在促進5G行動寬頻革命浪潮升溫。
第四代(4G)行動通訊系統(tǒng)的建置與應(yīng)用，從2009年瑞典運營商TeliaSonera推出全球第一個長程演進計畫(LTE)上網(wǎng)服務(wù)，至今大約五年，但較普遍性使用，還是過去兩年的事；而臺灣也才在2014年中進入4G LTE時代。4G LTE系統(tǒng)擁有相當(dāng)優(yōu)異的通訊能力，一般預(yù)期此4G系統(tǒng)將可滿足人類在2020年前，行動上網(wǎng)快速成長需求。
行動上網(wǎng)需求主要是蘋果電腦在2007年底推出iPhone智慧型手機，建立App應(yīng)用軟體下載機制之后，才帶動全面性、鋪天蓋地的行動上網(wǎng)應(yīng)用。經(jīng)過幾年來迅速發(fā)展，行動上網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)從資訊交換、娛樂活動，逐漸擴充至購物、社交、交通、教育、居家生活安全、環(huán)保、醫(yī)療照護等日常生活活動，且成長趨勢似無停歇，且日甚一日。一般預(yù)測，在2020年之后，目前的4G系統(tǒng)將逐漸無法支撐此快速成長需求，這也是通訊產(chǎn)業(yè)界在過去兩三年開始探討第五代行動通訊系統(tǒng)(5G)，并將其商用化目標(biāo)設(shè)定在2020年的最主要原因。圖1、2顯示一些現(xiàn)在與未來，行動上網(wǎng)的發(fā)展趨勢，以及對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊�，這些現(xiàn)象都是驅(qū)動5G發(fā)展的原動力。
圖1 行動通訊產(chǎn)業(yè)未來的應(yīng)用發(fā)展趨勢
圖2 未來的智慧化生活型態(tài)驅(qū)動5G技術(shù)之發(fā)展
早在2012年初，負責(zé)制訂全球行動通訊系統(tǒng)規(guī)范的ITU-R就啟動發(fā)展“IMT for 2020 and Beyond”的計畫，希望繼其IMT-Advanced(4G系統(tǒng)規(guī)范)后，制訂下一代行動通訊系統(tǒng)規(guī)范。此一決定，開啟全球投入5G研究風(fēng)潮，并將成果反饋至ITU-R，爭取將成果與觀點納入“IMT for 2020 and Beyond”下一代行動通訊系統(tǒng)規(guī)范中。
歐盟METIS與5G研發(fā)計畫
歐洲一向是行動通訊系統(tǒng)技術(shù)主導(dǎo)者，這次也是全球最先投入5G研究的區(qū)域；在2012年底，歐盟就推動METIS計畫(Mobile and Wireless Communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society)，希望在2015年上半年計畫結(jié)束時，能為未來5G系統(tǒng)發(fā)展，不論在未來的需求、應(yīng)用情境、系統(tǒng)概念，以及技術(shù)基本需求與發(fā)展趨勢等，建立共識提供后續(xù)5G技術(shù)研發(fā)計畫必要的發(fā)展平臺。
METIS計畫針對應(yīng)用的發(fā)展趨勢，針對未來2020年的行動通訊網(wǎng)路，在2013年四月提出以下幾項具體的5G基本需求，包含項目及成長需求(圖3)：
圖3 EU METIS 計畫之5G系統(tǒng)能力需求
．單位面積內(nèi)行動通訊數(shù)據(jù)資料量：成長一千倍。
．連結(jié)系統(tǒng)的終端設(shè)備數(shù)目：成長十到一百倍。
�。褂谜哔Y料量(或上網(wǎng)速率)：成長十到一百倍。
．巨量機器型態(tài)通訊(Massive Machine Type Communication, MMC)的電池壽命：延長十倍。
．端對端的通訊延遲時間(Latency)：降低五倍。
在此同時，為了要滿足上述這些需求，METIS亦勾勒出未來5G系統(tǒng)的若干挑戰(zhàn)：
�。�Amazingly Fast--如何滿足未來使用者高速行動上網(wǎng)的需求。
．Great Service in a Crowd--如何提供使用者愉悅的行動寬頻上網(wǎng)體驗，即使在壅塞的網(wǎng)路環(huán)境。
�。�Ubiquitous Things Communicating--如何有效率處理不同通訊型態(tài)需求巨量的通訊終端設(shè)備。
．Best Experience Follows You--如何提供移動中使用者高品質(zhì)的通訊體驗。
．Super Real-time and Reliable Connections--針對特定新應(yīng)用，滿足其嚴峻低延遲及高可靠度需求。
另外，METIS計畫亦針對未來應(yīng)用情境，提出多種不同5G系統(tǒng)概念，包含端對端直接通訊(Direct Device-to-device Communication, D2D)、巨量機器通訊(Massive Machine Communication, MMC)、移動網(wǎng)路(Moving Networks, MN)、超高密度網(wǎng)路(Ultra-dense Networks, UDN)，以及超高可靠度通訊(Ultra-reliable Communication, URC)。這些水平分割系統(tǒng)概念并非彼此獨立不相干，而是這些系統(tǒng)概念實現(xiàn)在5G系統(tǒng)中，在彼此交互作用之下，系統(tǒng)就應(yīng)該要達到滿足前述5G基本需求。
在2014年，歐盟就啟動5G研發(fā)計畫5G PPP(Public Private Partnership)，預(yù)計在2014年到2020年，透過Horizon2020計畫投入至少70億歐元，鼓勵歐洲廠商配合投入5G技術(shù)研究，并訂定兩大具體產(chǎn)業(yè)目標(biāo)：一是在未來5G的標(biāo)準(zhǔn)制訂中，歐洲掌握20%之標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專利(Standards Essential Patents, SEP)，第二則是在5G設(shè)備產(chǎn)業(yè)中，歐洲至少占有35%之市占率。
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