5g...

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陳梅鈴通訊系統研究部

工研院產業經濟與趨勢研究中心 (IEK)2017年9月26日

5G市場發展趨勢與新契機

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大綱

• 5G標準、服務、市場用戶趨勢• 電信業者5G網路建置規劃方向• 晶片、設備業者5G布局重點• 全球與台灣5G發展差異化及未來建議


5G應用需求朝三大情境發展

資料來源：ITU-R；工研院IEK(2016/09)

1.增強型行動寬頻服務

2.巨量多機器型態通訊 3.超高可靠和超低延遲通訊

以人為出發點的使用情境，讓用戶可以有效連結到多媒體內

容、服務和數據

主要的訴求在於滿足大量連結的終端，而這些終端對於數據傳輸量的需求非常小，且終

端必須是低成本、電池壽命長

不同個案對於網路需求有所不同，主要的需

制、遠端醫療手術、智慧電網、運輸安全等

不同個案對於網路需求有所不同，主要的需求指標與傳輸速率、延遲性、可靠度相關，相關應用包括工業生產和生產流程的無線控制、遠端醫療手術、智慧電網、運輸安全等

3D&Hologram

物聯網遠端手術

Copyright 2017All Rights Reserved 3資料來源：3GPP；工研院IEK(2016/11)

3GPP 5G應用限縮為四大方向其中更加強調網路運作能力

1.增強型行動寬頻服務

3.關鍵通訊

2.巨量多機器型態通訊

4.網路運作

Interactive Game / Sports, Industrial Control, Drone / Robot / Vehicle, Emergency

AR/VR, UHD / Hologram, High-mobility

eHealth/eFarm/eCity, Wearables, Inventory Control

Network Slicing, Routing, Migration and Interworking, Energy Saving

• 3GPP SA1自2015年開始進行5G新服務和市場始能技術（New Service and Markets Technology Enablers；SMARTER）探討，報告內容（TR22.891）涵蓋了70多個不同的使用案例，2016年6月23日，3GPP SA1將這70多個使用案例區分成四份技術報告（1.增強型行動寬頻；2.巨量多機器型態通訊；3.關鍵通訊；4.網路運作），並經由3GPP SA#72會議通過。


3GPP預定2019年前完成5G標準制定以支援大規模5G網路建置，預計2019年為5G商用元年

• 3GPP已於2017年第一季完成5G NR（New Radio）研究項目（Study Item），正式進入5G NR工作項目（Work Item）階段

– 預計於2017年12月完成eMBB （enhanced Mobile BroadBand）Non-Standalone 5G NR空中介面（Air Interface）標準制訂，工作項目包括確認Non-Standalone與Standalone eMBB的共通性、兼容性，以及界定NR頻段（和LTE相關頻段的組合）的優先性

– 2018年6月完成Standalone 5G NR標準，2018年6月完成5G核心網路標準– 目標2019年可支援大規模的Non-Standalone 5G NR試驗和布建

資料來源：3GPP；工研院IEK整理 (2017/05)

2016 2017 2018

Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4

NSA = Non StandAlone = EPC core (“Option 3”) & LTE anchorSA = StandAlone

5G study5G study5G NR Work Item5G NR Work Item 5G NR NSA

Completion5G NR NSA Completion

Stage 3 completion for Non-Standalone

5G-NR

RAN #74

RAN #75

RAN #78

RAN #80(Rel-15 completion)

Further evolution Further evolution 5G NR SA Completion5G NR SA Completion

Stage 3 completion for Standalone 5G-

NR

NSA Option 3 family ASN.1

Rel-15 ASN.1 for SA & NSA


2021年開始推出5G商用網路預估2025年Fully 5G網路將可達到270案

資料來源：GSA；工研院IEK(2016/03)

2017年開始推出pre-5G網路

2021年開始推出5G商用網路

全球5G網路建置數量預測 5G網路可能採用技術

註：Early 5G（以LTE-A技術為基礎，且至少達到一項5G需求指標）網路；Fully 5G（以3GPP 5G標準技術所建置的5G網路）

• 2015年起，ITU、3GPP等國際電信組織分別針對5G進行需求、標準等時程制定，全球領導電信業者也對外宣布將於2016年開始投入5G網路試驗，計畫於2017~2020年推出5G商用服務，預估在經過3-4年的不斷試驗，2021年將出現Fully 5G，全球正式進入5G服務時代，2025年預估Fully 5G網路將可達到270案。

• 日韓俄美電信業者在5G網路的建置規劃上，主要投入的技術包括天線MIMO、cmWave、mmWave、beamforming、beam tracking、SDN、NFV、網路切片、空中介面等，以滿足大頻寬、大數據連結等應用服務，如AR、VR、物聯網、自動駕駛車、機器人、智慧城市等。


全球5G用戶將於2020年開始出現集中在美國、中國大陸、日本、南韓

資料來源：GSMA；工研院IEK (2017/05)

2020 2021 2022 2023 2024 20255G connections(billion) 0 0.1 0.3 0.5 0.8 1.15G coverage(percentage of

population) 8% 17% 22% 25% 29% 34%

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

• 根據GSMA所預估的資料顯示，全球5G網路佈署將於2020年大量展開，預估2025年全球5G網路覆蓋率將可達到34%，主要提供5G網路的業者為Verizon Wireless、AT&T、SK Telecom、NTT DoCoMo、Telia、中國移動等。

• 在5G用戶數變化上，2020年將開始出現5G用戶，一開始主要分布區域為美國、中國大陸、日本、南韓，將佔有全球80%的5G用戶市場；2025年5G用戶可望增長至11億戶，分布區域將逐步往歐美亞等其他國家擴散


大綱



NTT DoCoMo開始進行5G eMBB網路試驗2020年將著重在eMBB點覆蓋上

資料來源：NTT DoCoMo；工研院IEK (2017/05)

在台場臨海與東京晴空塔間進行5G網路試驗• 三方4K高畫質視訊會議、VR觀光導覽服務

• 支援5G和LTE網路• 利用4.5GHz和28GHz

高頻Samsung 28GHz Beam tracking

低頻華為 4.6GHz Large Scale MU-MIMO

• NTT DoCoMo目前正與眾多網路設備商合作5G實驗網計畫，地點位於日本神奈川縣橫須賀市的研發中心，透過各頻段的測試合作(如與華為合作的頻段為4.6GHz，與Samsung合作的頻段為28GHz)，藉以掌握網路建置的要點

• NTT DoCoMo已在台場臨海與東京晴空塔之間進行5G網路試驗，可向下相容LTE網路，目前已進行三方4K高畫質視訊會議、VR觀光導覽服務測試


中國移動預計2017年下半年進行5G NR試驗3.5GHz為目前試驗頻段，以eMBB場景設定服務系統

資料來源：中國移動；工研院IEK (2017/05)

• 中國移動5G網路試驗，目標在2020年實現5G網路商用• 第一階段：關鍵技術點驗證，2014~2016• 第二階段：PoC系统，2017年，戶外多個城市7個基站測試• 第三階段：預商用網路，2018~2019年。戶外多城市上百個基站測試

• 中國移動的eMBB場景測試任務，主要內容涵蓋核心網路、基地台、終端設備、試驗與測試，且需基於3.5GHz Air Interface

中國移動5G試驗時程規劃

核心網路

基地台

終端設備

試驗與測試

• C/U分離的基本原則• NFV技術實現功能虛擬化• 切片技術

• 大型基地台為主，未来會考慮其他類型的基站，如小基站等

• 系統參數與基站大致相同，如頻段為3.4~3.6GHz，載波頻寬為100MHz

• 對於MIMO需求，終端上行單用戶至少1X1 MIMO，下行單用戶至少4X4 MIMO

• 針對eMBB場景設定KPI• 實驗室測試包括系統功能、技術可行

性驗證，戶外測試則為吞吐量、延遲性、覆蓋率等


南韓SK Telecom已展開車聯網服務測試預計2019年推出5G商用服務

資料來源：SKT；工研院IEK (2017/05)

mmWave、Network SlicingMobile edge computing

Remote eye(V2X)影像視覺

無人機幫手

現場影音串流 4K 360 Live VR UHD現場會議

車聯網服務情境

• 南韓SKT已從2016年第四季開始進行5G網路試驗，預計2019年推出5G商用服務，並與BMW、Ericsson進行5G車聯網試驗服務，達到3.6Gbps試驗速度

• SKT與各大廠商合作事宜：� 合作概況：晶片商Intel、Qualcomm；設備商Ericsson、Nokia、Samsung� 參與5G Open Trial Specification Alliance(Verizon、NTT DoCoMo、KT)� 參與3GPP 5G NR技術討論


5G應用服務聚焦於三大領域尤以eMBB增強型行動寬頻發展較快

資料來源：University of surrey，工研院IEK (2017/02)

• 1-10Gbps connections • Cell DL 20 Gbps / UL 10 Gbps• Indoor 10 Mbps/每平方公尺• User experience DL 100Mbps / UL

50 Mbps • Orchestration of fixed / mobile

eco-system • Latency 4ms user plane / 10 to 20

ms control plane

1,000,000 per KM2

• Deterministic quality of service • Low Latency 1ms user plane / 10

to 20 ms control plane • Highly secure / resilient

鋼鐵人 2 (YouTube)

機械公敵(YouTube)

不可能任務 (YouTube)

• 目前3GPP標準制定重點及國際領導電信業者5G投入重點，三大應用中以eMBB相關應用(如UHD影音串流、AR/VR內容傳輸等)發展較快


大綱



Qualcomm推出全球第一個3GPP 5G NR Prototype2019年中才會有商用化的5G智慧型手機

資料來源：Qualcomm，工研院IEK(2017/03)

• 2016/10 Qualcomm發布全新Snapdragon X50 5G Modem，2017/02推出5G NR Prototype，2019年中才會有商用化的5G智慧型手機。

• 5G NR Prototype由Qualcomm 的Snapdragon X50 5G Modem搭配 PMX50 PMIC、 SDR051收發器晶片、LTE Modem的Snapdragon SoC。

• X50 5G Modem僅支援 28GHz mmWave，主要是為韓國電信商KT、美國電信商Verizon Wireless、AT&T推出。

• SDR051 收發器晶片，最高可以整合32根天線，28GHz 所需要的天線較4G LTE要細小，且是針對beamforming和beam tracking技術需求而進行設計。

5G NR Prototype


Ericsson提出網路功能虛擬化是5G演進必經之路與德國電信、SK Telecom已成功合作實現案例

資料來源：Ericsson；工研院IEK (2017/07)

Ericsson 推出全球第一個5G存取和傳輸產品組合• 2017年2月，Ericsson推出全新

5G平台，包含5G核心、無線和傳輸產品組合、數位支援系統、轉型服務和安全系統

• Ericsson推出基於網路切片、支援5G使用案例的5G核心系統。借助網路切片，營運商能夠在公共網路上提供專用的虛擬網，針對於某種服務或某個客戶提供特定功能

Radio5G NR

Base-band

Routers

LINKMINI-

Front-haul

Radio5G NR

Radio5G NR

• 網路切片管理：可設定自動化服務連接、確保服務品質、節省成本以及加快服務上市速度。

• 無線傳輸層：為2016年推出的全球首個 5G NR 無線基地台添加了中頻和高頻 5G 新無線（NR）設備

• 分散式雲端：使應用和工作負載更接近存取位置，支援即時臉部識別等低延遲應用。此外，5G 分組核心網支援完全分離控制的資料和用戶數據，提供前所未有的容量和用戶數據傳輸速率。

• 5G高頻段和多天線技術帶來最大的挑戰是前傳頻寬的需求，故Ericsson新一代產品結構將部分處理資源移到天線上，這樣可以把多天線的處理資源直接在天線端完成，而不需要等到基頻板去完成。

Ericsson、德國電信、SK Telecom已成功合作實現案例。三方聯合建構並展示了全球首個洲際 5G 實驗網，而網路切片可在彼此的網路中使用


華為認為網路切片是5G時代最重要的創新技術與德國電信合作基於全雲化的5G端到端切片技術

資料來源：華為，工研院IEK (2017/05)

。

• 華為Small Cell致力於人口稠密的場域，例如商場、球場、工廠等地，常出現網路壅塞，為提升消費者體驗，讓場域業主願意投入小型基地台建置，再導入各家電信營運商的4G或5G服務，進而提升來客數量及客戶停留時間。

• 截止2016年年底，華為LampSite已經在法國依雲皇家酒店、西班牙巴塞羅那MWC展覽中心、新加坡金沙酒店、泰國帕拉貢購物中心、中國北京首都機場、中國國家體育中心、中國國家大劇院等全球數百個標志姓建築獲得規模商用

5G網路切片能夠通過營運商的網路，達成隔離的虛擬網路，以服務不同的應用，讓營運商、設備商、第三方垂直產業可以更緊密的合作。

華為的網路切片確保不同服務的提供華為小型基地台的新商業型態


Nokia 5G網路以低頻結合高頻整合網路切片以滿足不同應用服務需求

資料來源：Nokia；工研院IEK(2016/05)

Nokia B4G/5G網路的組成 Nokia B4G/5G網路架構

• Nokia的5G網路將由多種頻段所組成，從400MHz到100GHz，其中低頻段將以滿足覆蓋率為主，以支援移動性和可靠性的應用服務；高頻段則以提供超大容量和傳輸需求為主，故從低頻和高頻段來看，對於頻譜資源的需求將從20MHz提升至1-2GHz，雙工技術從FDD為主轉到TDD，基地台從大轉到小。

• Nokia 5G網路架構將由單一核心支援多種接取技術(行動、固網、WiFi)、多種服務(行動寬頻、massive MTC、critical MTC)，故網路架構將藉由SDN、NFV來實現，並整合網路切片(network slicing)的概念在裡面。


大綱


Copyright 2017All Rights Reserved 18資料來源：工研院IEK (2016/12)

類比通訊時代有線傳輸設備

智慧手機時代App、社群服務功能手機時代

寬頻與無線通訊

雲端服務時代智慧系統整合

•無線通訊起飛

•業者量產手機以及WLAN產品，無線產品產值呈現倍數成長

•宏達電開發全球首款Android手機，奠定品牌發展基礎

•聯發科手機晶片成功進入3G、4G智慧型手機時代，

•聯發科進入車聯網、5G、物聯網等領域。

•網通產業朝向垂直應用系統整合解決方案發展，例如正文提供LoRa解決方案。

•智邦、友訊等相繼成立，開發乙太網路產品行銷全球。

•ADSL/ Cable CPE等有線傳輸設備產量起步

•跨入企業網路產品

快速開發乙太網路產品行銷全球

網通產品朝高度整合發展

台灣PND、WLAN為全球主要代工國家

台灣hTC手機發展達顛峰

台灣手機發展進入調整期

1995 2000 2007 2013 2020’s

台灣通訊產業發展歷程代工模式轉向系統整合

Copyright 2017All Rights Reserved 19資料來源：各廠商；工研院IEK(2017/06)

• 台灣資通訊硬體業者轉型方向：近年受全球市場停滯、中國大陸業者投入的衝擊，已逐漸降低PC製造比例，聚焦於系統整合、新興國家手機市場與雲端設備

• 三類業者(工業電腦、品牌與代工)近五年持續轉型，如工業電腦業者(研華)長期投入系統整合解決方案，手機品牌業者(華碩)深耕新興市場，代工業者(英業達、廣達)投入雲端設備研發，營業收入及毛利率表現皆有逐步成長

40.0%

12.1%10.3%

5.7% 5.6% 5.1% 4.6% 3.5%

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研華華碩宏碁和碩緯創仁寶英業達廣達

單位：百萬新

台幣

2010年

營業收入淨額營業毛利率

40.8%

14.2%

10.0%

5.4% 4.8% 4.3% 5.6% 5.2%

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1,200,000

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研華華碩宏碁和碩緯創仁寶英業達廣達

單位：百萬新

台幣

2016年

營業收入淨額營業毛利率

台灣資通訊產業轉型思維投入系統整合解決方案為提升獲利與競爭力之路

Copyright 2017All Rights Reserved 20資料來源：工研院IEK (2017/05)

關鍵IC/模組基地台/輕局端

終端產品開發與製造

產業鏈

傳輸網路網路營運

Radio Access and Transport Network 台灣既有優勢 Core Network

Software network service chain layer

Network Slice Layer(SDN)

核心網路

Resource Abstraction and virtulization layer(NFV)

API

API

Service orchestration

Logical Infrastructure

台灣

接取產品OBM:合勤、友訊ODM/OEM:廣達、鴻海、正文…

Small CellOBM：合勤ODM/OEM：盟創、正文、中磊、廣達

EPC

無

中華電、台灣大、遠傳、亞太/國碁、台灣之星

終端IC設計：聯發科

終端模組：廣達、海華

手機OBM：宏達電、華碩

ODM/OEM：仁寶、華冠、廣達

EPC Lite

明泰、正文

高頻天線、RF

發展機會

專網解決方案接取產品+傳輸網路 + EPC5G晶片

SI角色

台灣5G產業潛在發展機會5G晶片、天線、RF、專網解決方案

Carrier WiFi APOBM:友訊、合勤ODM/OEM:智捷、中磊

MEC

工研院、雲達


結論

• 2017年12月，3GPP將完成eMBB Non-Standalone 5G NR空中介面標準制訂，目標於2019年可支援大規模的eMBB Non-Standalone 5G NR試驗和布建

• 根據3GPP標準制定重點及國際領導電信業者在5G投入重點，在三大應用中均以eMBB相關應用(如UHD影音串流、AR/VR內容傳輸等)發展較快

• 5G NR Prototype晶片已推出，預計2019年中會有商用化的5G智慧型手機；4G演進到5G過程中，網路功能虛擬化、網路切片將是重點，才能實現應用客製化

• 台灣電信業者、設備業者、晶片業者已陸續與Ericsson、Nokia、Intel、NTT DoCoMo、中國移動、歐盟等透過策略聯盟、聯合開發，加速5G相關技術(5G虛擬化架構的行動邊緣運算、雲端無線接取網路)、服務(車聯網、無人機、遠距醫療、工業4.0)的推出時程

• 在台灣廠商投入5G產業概況方面，晶片業者預定2020年推出5G商用晶片，部分手機、網通產品業者藉由參與標準組織掌握5G技術動態，其餘網通業者大多待標準制定、硬體晶片平台問世後，才能隨之投入終端產品開發

資料來源：工研院IEK (2017/05)

Copyright 2017All Rights Reserved

http://ieknet.iek.org.tw/

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IEK2020願景：引領台灣產業價值創造的國際級智庫

陳梅鈴產業分析師[email protected]

謝謝

5g...

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