目前許多人所看的 5G 議題往往談到的是其性能如何卓越，速度又多么快，經(jīng)濟(jì)規(guī)模多大，尤其又加進(jìn)了許多新興科技的詞匯，如 AI、云端及大數(shù)據(jù)等，往往被部分人認(rèn)為是夸大其詞，但實(shí)務(wù)上，5G 到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢？其真正帶來(lái)的改變?cè)谀睦铮?br />

若談到 5G 相關(guān)技術(shù)，通常想到的是，如大規(guī)模天線、先進(jìn)通道編碼、超密集組網(wǎng)、波形設(shè)計(jì)及新型多址技術(shù)等，而最常出現(xiàn)關(guān)于 5G 系統(tǒng)的探討，往往也是指增強(qiáng)行動(dòng)寬頻（eMBB）、超可靠低延遲通訊（URLLC）及大規(guī)模機(jī)器通訊（mMTC）這三大標(biāo)準(zhǔn)。

但全球 5G 領(lǐng)導(dǎo)廠商諾基亞認(rèn)為，實(shí)現(xiàn) 5G 最大的困難可能與一般人想像的并不太一樣，許多人可能會(huì)有一些誤解。從 4G 進(jìn)步到 5G 并非只是今天研發(fā)出了一個(gè)新設(shè)備，然后讓廠商淘汰掉舊有的設(shè)備而已，最困難之處，也不在于如何提高資料下載的速度。 5G 技術(shù)的確是一種改變網(wǎng)路及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的飛躍性進(jìn)步。

5G 網(wǎng)路架構(gòu)的五大領(lǐng)域

科技新報(bào)這次訪問(wèn)了 Volker Ziegler 博士，他是 Nokia 5G 網(wǎng)路架構(gòu)師及領(lǐng)導(dǎo)部門的主管，負(fù)責(zé) Nokia E2E 5G 計(jì)劃。他不僅是個(gè)工程師，還必須與業(yè)務(wù)部門協(xié)作推動(dòng) 5G 差異化及發(fā)展藍(lán)圖，確保貝爾創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的著陸，以及與合作伙伴們最大化 5G 的影響力。他指出，若要談實(shí)現(xiàn) 5G 的關(guān)鍵技術(shù)可以分為五大領(lǐng)域。

當(dāng)然首先是無(wú)線電（Radio）這是最常被談及的，其中有許多耳熟能詳?shù)拿~，但他認(rèn)為其中最關(guān)鍵的部分其實(shí)是芯片，這就與比較常見(jiàn)的看法不同。所以諾基亞針對(duì) 5G 設(shè)備的需求研發(fā)設(shè)計(jì)了專用的芯片組 Reefshark，能更好的驅(qū)動(dòng)各部件的運(yùn)作并發(fā)揮出效能。

其次是機(jī)器學(xué)習(xí)，這通常不會(huì)直接與 5G 聯(lián)想在一起，但這是必不可少的，因?yàn)闄C(jī)器學(xué)習(xí)是能從根本上促進(jìn) 5G 效率的重要工具。不僅是在軟體應(yīng)用上，也能在硬體上促進(jìn)無(wú)線電的效能，例如波束賦形技術(shù)（Beamforming），所以諾基亞利用過(guò)去 RFIC 的經(jīng)驗(yàn)來(lái)研發(fā)自己的 5G 芯片組。

▲ Nokia ReefShark 芯片組。

第三，是云原生（Cloud Native），Ziegler 指出，對(duì)諾基亞而言，硬體上的障礙并不是什么最大的挑戰(zhàn)，而是設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求的架構(gòu)，包含硬體及軟體都是如此。而在他們的構(gòu)想中，5G 必然是一個(gè)云原生的概念，有著環(huán)境適應(yīng)、自動(dòng)化及效率提升等特性，將可以大幅降低廠商的成本，其中包含了共享數(shù)據(jù)層（Shared Data Layer）等技術(shù)。其芯片也同樣在邊緣運(yùn)算上也很好的表現(xiàn)，并能更好的管理云端系統(tǒng)。

所以第四也就是網(wǎng)路切片技術(shù)（Network Slicing），不僅是網(wǎng)路功能虛擬化（NFV）的解決方案，更進(jìn)一步的發(fā)展出零接觸（Zero touch）及自動(dòng)化（Automation）等性能，以帶給客戶更好的商業(yè)體驗(yàn)。網(wǎng)路功能的高度客制化，將能塑造新的價(jià)值典范。當(dāng)然這些技術(shù)也并非只有諾基亞關(guān)注，其他業(yè)者也有類似的解決方案。

不過(guò)最后，Ziegler 提到了一個(gè)較為少見(jiàn)的議題，也就是開(kāi)放度（Openess），他認(rèn)為這是 5G 網(wǎng)路非常重要的特性，將能打造一個(gè)充滿創(chuàng)新的生態(tài)環(huán)境。而這原本也算是諾基亞的傳統(tǒng)，早在開(kāi)發(fā)手機(jī)時(shí)期，就投入開(kāi)源軟體的倡議。所以如今諾基亞與產(chǎn)業(yè)伙伴，共同創(chuàng)設(shè) Open Ecosystem Network，以進(jìn)一步延伸諾基亞的數(shù)位方案。而主要用意也是要讓軟體開(kāi)發(fā)能跟上更快的需求節(jié)奏，并補(bǔ)充現(xiàn)有 5G 標(biāo)準(zhǔn)之不足。

▲ Nokia 5G Future X 架構(gòu)。

5G 并非只是夸夸其談

諾基亞表示，5G 所帶來(lái)的變革并不夸大，電信商轉(zhuǎn)型“CSP to DSP”也不僅是口號(hào)而已，而是現(xiàn)實(shí)中的趨勢(shì)。5G 商業(yè)化首重的還是產(chǎn)業(yè)需求而不是技術(shù)理想，網(wǎng)路建置及維護(hù)成本的降低，才更有說(shuō)服力。所以 5G 的飛躍性是來(lái)自于整個(gè)操作模式以及網(wǎng)路架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。如何結(jié)合軟硬體及新興科技，設(shè)計(jì)出最適合現(xiàn)今產(chǎn)業(yè)需求的網(wǎng)路架構(gòu)，才是實(shí)現(xiàn) 5G 最困難的挑戰(zhàn)。

當(dāng)然最終要完成這樣的網(wǎng)路架構(gòu)，還是需要克服種種的技術(shù)任務(wù)。Ziegler 表示，諾基亞會(huì)構(gòu)想并嘗試數(shù)十種設(shè)計(jì)以符合標(biāo)準(zhǔn)，并把最好的方案最終轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，但這對(duì)工程師而言，其實(shí)早就習(xí)以為常，越是艱難的挑戰(zhàn)，就越是享受。尤其從商業(yè)角度來(lái)看，若能克服越難的技術(shù)障礙，也代表著獲得更大的機(jī)會(huì)。他強(qiáng)調(diào)，諾基亞很有自信的認(rèn)為，他們正走在正確的道路上。

且在 Release 16 之后 5G 進(jìn)入了新的階段，包含關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)（MCS）必須普及至更廣泛的商業(yè)部門，尤其是垂直應(yīng)用場(chǎng)景。此前的討論多半聚焦于 eMBB 等議題，也就是因?yàn)楹茈y去概括這些垂直應(yīng)用的問(wèn)題。如諾基亞選擇在德國(guó)的漢堡港，這個(gè)廣達(dá) 8 千公頃猶如小型城市的地區(qū)，來(lái)開(kāi)展諸如交通、物流及工業(yè)管理等各個(gè)領(lǐng)域的 5G 大范圍應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

諾基亞指出，5G 要實(shí)現(xiàn)必須應(yīng)付各種繁雜的問(wèn)題，簡(jiǎn)單地舉個(gè)例，早期的 5G 設(shè)備相當(dāng)龐大沉重，光部署設(shè)備就會(huì)是個(gè)障礙，這也是諾基亞一直去積極解決的。不同于 4G 時(shí)代，64×64 Massive MIMO 系統(tǒng)很多都重達(dá)數(shù)十公斤，而若要在如臺(tái)北市的智慧路燈上掛載這么大型的設(shè)備就有相當(dāng)?shù)睦щy。

但若是傳統(tǒng)的 4×4 天線就可能做不到波束賦形，性能也很難達(dá)到 5G 的標(biāo)準(zhǔn)，而這個(gè)問(wèn)題就算從硬體材料下手，如陶瓷，能縮小的體積還是很有限。所以諾基亞當(dāng)初在設(shè)計(jì) Reefshark 芯片時(shí)，目標(biāo)就是希望能有效減少設(shè)備體積及功耗。

▲ Nokia 5G AirScale 天線。

諾基亞基于射頻積體電路（RFIC）技術(shù)所推出的解決方案，能打破原本天線矩陣排列的限制。RFIC 基本上超越了傳統(tǒng)天線只能用物理跟電氣相位來(lái)改變波束，增加天線增益并進(jìn)一步降低總輻射功率（TRP）以及傳導(dǎo)發(fā)射功率，也更易于線性化，如數(shù)位預(yù)失真技術(shù)（Digital Pre-Distortion），以應(yīng)對(duì) 256QAM 等高階調(diào)變技術(shù)所帶來(lái)的挑戰(zhàn)?？s小物理尺寸及更好的散熱控制奠定了諾基亞通訊模組的優(yōu)勢(shì)。

不僅改變產(chǎn)業(yè)，也改變自己

而在軟體方面，5G 網(wǎng)路的架構(gòu)也是為了應(yīng)付各種各樣的想到或沒(méi)想到的應(yīng)用，所以要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)能快速開(kāi)發(fā)的環(huán)境，讓操作工程師能很快能導(dǎo)入新的應(yīng)用來(lái)解決問(wèn)題，所以這也是 5G Future X 為什么要強(qiáng)調(diào)，云原生跟開(kāi)放度的原因。而最終都是為了實(shí)現(xiàn) 5G，并促進(jìn)電信服務(wù)提供商（CSP）轉(zhuǎn)型為數(shù)位服務(wù)提供商（DSP)。

Ziegler 強(qiáng)調(diào)，5G 真正的突破其實(shí)是在于引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，包括諾基亞自己本身，從一家注重在硬體制造的公司轉(zhuǎn)向提供效能服務(wù)的企業(yè)。這在諾基亞的 5G 策略上多有顯現(xiàn)，包括發(fā)展各種技術(shù)，如自動(dòng)化，來(lái)降低廠商的網(wǎng)路總體擁有成本（TCO），且幅度高達(dá) 30%。當(dāng)然其他業(yè)者也有不同的方案，但同樣都是為了降低成本，增進(jìn)效率并使 5G 能真正的商業(yè)化。

還有更重要的資訊安全問(wèn)題，雖然目前有許多客戶愿意采用 5G 系統(tǒng)，但仍然會(huì)有顧慮，例如新的資安隱患。而對(duì)此諾基亞也早有預(yù)見(jiàn)，并推出了 NetGuard 虛擬防火墻及憑證管理等技術(shù)，以解決 NFV/SDN 等情境下的資安問(wèn)題，不僅能偵測(cè)設(shè)備錯(cuò)誤，甚至能預(yù)測(cè)未見(jiàn)的攻擊，并透過(guò)與第三方的合作，由下而上的涵蓋各種層面的問(wèn)題。

諾基亞強(qiáng)調(diào)，他們對(duì)維護(hù)資訊安全相當(dāng)?shù)淖孕?，包含歐盟推出的 GDPR 等有關(guān)隱私保護(hù)等規(guī)定，也都一直是關(guān)注的領(lǐng)域。

Nokia 不只是 Nokia

許多廠商對(duì) 5G 的發(fā)展仍抱有疑惑。Ziegler 指出，雖然很多人認(rèn)為云原生將會(huì)造成很大的資安風(fēng)險(xiǎn)，但事實(shí)上它也擁有更大的潛力來(lái)面對(duì)層出不窮的資安問(wèn)題。所以諾基亞非常重視 DevOps，意即軟體開(kāi)發(fā)人員和 IT 技術(shù)人員之間溝通合作的文化，例如自動(dòng)化的軟體交付及架構(gòu)變更等流程，使構(gòu)建、測(cè)試、發(fā)布軟體能夠更加地快捷、頻繁和可靠。雖然 Nokia 不可能去接管客戶的系統(tǒng)，但透過(guò)這樣的方式將能更迅速地面對(duì)未知的問(wèn)題。

“在客戶之前問(wèn)對(duì)的問(wèn)題，就是諾基亞自信的來(lái)源。”Ziegler 強(qiáng)調(diào)，諾基亞的優(yōu)勢(shì)就在于擁有貝爾實(shí)驗(yàn)室，早一步發(fā)掘問(wèn)題，并提出解決方案，不僅是制造通訊硬體，諾基亞其實(shí)已經(jīng)是一家很優(yōu)秀的軟體公司，透過(guò)彈性的組織結(jié)構(gòu)來(lái)研究 5G 應(yīng)用在各個(gè)層面上的問(wèn)題，并為客戶提出最好的解決方案。