圖1、5G對射頻前端產業帶來較大的影響
無線基礎設施和手機終端在未來十年將如何變化？哪些應用需求正在推動運營5G， 何時才能實現？
圖2、基站技術的演進路徑
不久前， 5G只是一個夢想， 而現在5G正在激發了一個新的移動時代：一種單一的統一性的基礎技術， 可以為任何地方的任何使用者提供任何服務。
圖3、無線移動技術的演進路標
圖4、3GPP的5G演進之道
今天， 5G不僅僅是一個夢想 - 而且是一個熱門的話題：每個電信運營商， 基站製造商， 小型蜂窩基站製造商和使用者設備供應商都在致力於開發5G：無論是5G其中的一個方面還是以下5G的全部三個方面：
圖5、5G技術的關鍵應用
•5G物聯網（IoT）：物聯網設備的頻率低於1 GHz， 需要低資料速率以及遠距離覆蓋和低成本。 技術已經可用， 包括短距離無線電/ WiFi以及像SigFox和LoRa這樣的私人網路絡。 這些協定協定專為低功耗設計， 並且已經可以達到10年的電池壽命。 所以問題是：5G將給物聯網帶來什麼？物聯網是一個巨大的市場機會， 還是只是5G應用的一個細分市場？
•5G Sub-6GHz（6GHz以下）：頻率低於6GHz的5G NR的一個標誌技術是實際4G技術向大規模MIMO（Massive MIMO）技術的演進， 更多的載波聚合（ carrier aggregation）和更多的前端模組的集成將推動當前技術向極限發展。 5G的初始階段的目標是使用3.5 / 4.5 GHz的現有基站來簡化5G的引入和部署。 5G也可以部署在共用頻譜上， 即美國的3.5GHz（3.5 GHz Citizens Broadband Radio Services (CBRS) band）以及無需許可的頻譜如5GHz，
圖6、各個國家的5G頻譜分佈
•5G mmWave（毫米波）：具有10 GHz以上的頻率 - 通常為28 GHz， 39 GHz或者60 GHz頻段， 用於短距離， 高資料速率的傳輸和交換。 今天， 在美國和韓國可以觀察到5G毫米波的兩個具體的應用場景：
1、Verizon和AT＆T等美國運營商在美國進行的5G 毫米波固定無線接入服務。今年將進入正式的部署階段：預計將在大約15個美國城市中部署。
2、韓國電信（KT）的5G試用服務，將支援2018年2月的冬季奧運會
圖6、高通的毫米波手機原型樣機
上述的這兩種應用場景都有自己的規格，他們的共同點是使用28 GHz頻譜，以便獲得更寬的頻寬和更高的資料速率。此外，高通在2019年致力於將5G mmWave（毫米波）手機推向市場。這將需要大量的研發工作來解決天線集成問題，並設計一個5G毫米波的射頻前端（RFFE，RF front-end），以維持集成毫米波的手機的性能，小型化和成本等方面的壓力。
圖7、5G生態系統
5G正在進行廣泛的測試試驗，並正在獲得強大的發展動力從基礎設施的角度來看，目前業界已經準備為5G做出重大的投資。電信運營商和宏基站/小型基站提供商正處於試運行階段，並正在進行真實世界中進行測試。
圖8、基於5G的車聯網測試系統
在美國，Verizon和AT＆T正通過在美國大約15個城市進行試驗和進入部署階段，為美國5G固定無線接入做出努力，這些城市包括德克薩斯州奧斯丁，德克薩斯州達拉斯，德克薩斯州休士頓，加利福尼亞州三藩市， Atlanta（佐治亞），丹佛（CO），邁阿密（FL），西雅圖（WA），華盛頓特區等。運營商與像思科系統，愛立信LM，諾基亞和三星等公司已經在毫米波基礎設施方面進行了合作。
圖9、5G端到端固定無線接入網路
事實上，世界上有很多5G項目在開展，利潤豐厚的商機就在眼前。
全球移動資料流程量正在以驚人的速度逐步增長，從2017年到2022年，預計複合年增長率將超過40％。手機將成為5G技術成熟和實施的首選平臺。新的應用和使用場景，如增強現實/虛擬實境和自動駕駛汽車將受益於這個正在逐步成熟的技術。然而，在5G可以被認為是成功之前，許多技術挑戰依然存在。
圖10、5G各種應用所對應的關鍵技術
對於無線基礎設施，目前存在大量技術的障礙來檢修和安裝大量小型本地社區以確保信號品質，功率效率和散熱優化等方面的工程實施。這將對功率放大器技術，智慧天線集成和成本以及RFFE（RF front-end，射頻前端）的封裝材料等方面的技術發展帶來壓力。
圖11、5G的關鍵使能技術
對於手機終端來說，挑戰與智慧天線的集成和射頻前端（RFFE，RF front-end）模組的小型化，成本和性能有關。這將對所有射頻前端（RFFE，RF front-end）元件（濾波器，開關，功率放大器，LNA，天線調諧器）以及能夠在各個方向（X，Y，Z）上創建小尺寸形狀因數的封裝技術包括嵌入低K電介質，低互連損耗以獲得良好的信號完整性等技術方面帶來壓力。
5G將具有更高水準的複雜性和顛覆性5G的目標是將移動寬頻，物聯網和自動駕駛汽車等先進的自動化功能集成到一個的技術標準中。如前所述，5G有三個主要方面的技術：IoT，sub-6GHz和mmWave。在射頻技術方面，這意味著需要將非常不相似的性能的器件彙集到一起。
圖12、5G與射頻相關的關鍵技術
圖13、載波彙聚（CA）技術演進
因此，這種高度複雜的組合意味著5G將會有不同的實施階段，即5G的各個方面將不會同時實施。 5G IoT，5G sub-6GHz和5G mmWave將沿著自己的發展演進路線，創造出各種連接技術並行的生態系統。
圖14、基站射頻前端的演進技術
隨著5G手機和無線基礎設施技術的成熟，各種新的應用將會出現。這將需要時間，許多玩家已經將自己定位為獲得其中一塊餡餅。因此，新的商業模式將出現：例如，一些電信運營商，主要是像Verizon和AT＆T這樣的美國電信運營商，正在部署針對住宅應用的預5G的寬頻網路（以他們自己的標準）作為光纖的替代品。高通公司是第一個推出手機5G mmWave的公司，但也有其他廠商也在探討這個問題 - 像英特爾和三星這樣的主流晶片廠商和手機製造商，其次是領先的RF CMOS / SOI代工廠，如GLOBALFOUNDRIES，TOWERJAZZ，聯電，台積電等。
圖15、關鍵的射頻器件技術
最終，通過國際電聯，3GPP和ngmn等主要組織的努力，我們將擁有真正的全球統一的5G標準。這些標準還在逐步完善和進行中。 2018年，國際電聯將提交一份關於5G的提案。 3GPP同意在2018年3月之前為增強型移動寬頻（eMBB）的應用場景提前完成非獨立（NSA，non-standalone）5G NR模式標準，這是3GPP的5G NR標準的一個中間里程碑.3GPP還重申了其承諾到2018年9月完成獨立（SA，Standalone ）5G NR模式的協定標準。
圖16、射頻前端器件元件供應商和整機供應商生態系統
在射頻行業的未來幾年將是非常令人興奮和具有挑戰性的。通過技術標準化，原型設計，試用和生態系統創建，5G將成為現實。雖然這將需要時間，但5G的航程已經在進行中，值得期待。5G前景一片光明，對於各個參與者而言，這將是一個巨大的商業機會。
（完）
1、Verizon和AT＆T等美國運營商在美國進行的5G 毫米波固定無線接入服務。今年將進入正式的部署階段：預計將在大約15個美國城市中部署。
2、韓國電信（KT）的5G試用服務，將支援2018年2月的冬季奧運會
圖6、高通的毫米波手機原型樣機
上述的這兩種應用場景都有自己的規格，他們的共同點是使用28 GHz頻譜，以便獲得更寬的頻寬和更高的資料速率。此外，高通在2019年致力於將5G mmWave（毫米波）手機推向市場。這將需要大量的研發工作來解決天線集成問題，並設計一個5G毫米波的射頻前端（RFFE，RF front-end），以維持集成毫米波的手機的性能，小型化和成本等方面的壓力。
圖7、5G生態系統
5G正在進行廣泛的測試試驗，並正在獲得強大的發展動力從基礎設施的角度來看，目前業界已經準備為5G做出重大的投資。電信運營商和宏基站/小型基站提供商正處於試運行階段，並正在進行真實世界中進行測試。
圖8、基於5G的車聯網測試系統
在美國，Verizon和AT＆T正通過在美國大約15個城市進行試驗和進入部署階段，為美國5G固定無線接入做出努力，這些城市包括德克薩斯州奧斯丁，德克薩斯州達拉斯，德克薩斯州休士頓，加利福尼亞州三藩市， Atlanta（佐治亞），丹佛（CO），邁阿密（FL），西雅圖（WA），華盛頓特區等。運營商與像思科系統，愛立信LM，諾基亞和三星等公司已經在毫米波基礎設施方面進行了合作。
圖9、5G端到端固定無線接入網路
事實上，世界上有很多5G項目在開展，利潤豐厚的商機就在眼前。
全球移動資料流程量正在以驚人的速度逐步增長，從2017年到2022年，預計複合年增長率將超過40％。手機將成為5G技術成熟和實施的首選平臺。新的應用和使用場景，如增強現實/虛擬實境和自動駕駛汽車將受益於這個正在逐步成熟的技術。然而，在5G可以被認為是成功之前，許多技術挑戰依然存在。
圖10、5G各種應用所對應的關鍵技術
對於無線基礎設施，目前存在大量技術的障礙來檢修和安裝大量小型本地社區以確保信號品質，功率效率和散熱優化等方面的工程實施。這將對功率放大器技術，智慧天線集成和成本以及RFFE（RF front-end，射頻前端）的封裝材料等方面的技術發展帶來壓力。
圖11、5G的關鍵使能技術
對於手機終端來說，挑戰與智慧天線的集成和射頻前端（RFFE，RF front-end）模組的小型化，成本和性能有關。這將對所有射頻前端（RFFE，RF front-end）元件（濾波器，開關，功率放大器，LNA，天線調諧器）以及能夠在各個方向（X，Y，Z）上創建小尺寸形狀因數的封裝技術包括嵌入低K電介質，低互連損耗以獲得良好的信號完整性等技術方面帶來壓力。
5G將具有更高水準的複雜性和顛覆性5G的目標是將移動寬頻，物聯網和自動駕駛汽車等先進的自動化功能集成到一個的技術標準中。如前所述，5G有三個主要方面的技術：IoT，sub-6GHz和mmWave。在射頻技術方面，這意味著需要將非常不相似的性能的器件彙集到一起。
圖12、5G與射頻相關的關鍵技術
圖13、載波彙聚（CA）技術演進
因此，這種高度複雜的組合意味著5G將會有不同的實施階段，即5G的各個方面將不會同時實施。 5G IoT，5G sub-6GHz和5G mmWave將沿著自己的發展演進路線，創造出各種連接技術並行的生態系統。
圖14、基站射頻前端的演進技術
隨著5G手機和無線基礎設施技術的成熟，各種新的應用將會出現。這將需要時間，許多玩家已經將自己定位為獲得其中一塊餡餅。因此，新的商業模式將出現：例如，一些電信運營商，主要是像Verizon和AT＆T這樣的美國電信運營商，正在部署針對住宅應用的預5G的寬頻網路（以他們自己的標準）作為光纖的替代品。高通公司是第一個推出手機5G mmWave的公司，但也有其他廠商也在探討這個問題 - 像英特爾和三星這樣的主流晶片廠商和手機製造商，其次是領先的RF CMOS / SOI代工廠，如GLOBALFOUNDRIES，TOWERJAZZ，聯電，台積電等。
圖15、關鍵的射頻器件技術
最終，通過國際電聯，3GPP和ngmn等主要組織的努力，我們將擁有真正的全球統一的5G標準。這些標準還在逐步完善和進行中。 2018年，國際電聯將提交一份關於5G的提案。 3GPP同意在2018年3月之前為增強型移動寬頻（eMBB）的應用場景提前完成非獨立（NSA，non-standalone）5G NR模式標準，這是3GPP的5G NR標準的一個中間里程碑.3GPP還重申了其承諾到2018年9月完成獨立（SA，Standalone ）5G NR模式的協定標準。
圖16、射頻前端器件元件供應商和整機供應商生態系統
在射頻行業的未來幾年將是非常令人興奮和具有挑戰性的。通過技術標準化，原型設計，試用和生態系統創建，5G將成為現實。雖然這將需要時間，但5G的航程已經在進行中，值得期待。5G前景一片光明，對於各個參與者而言，這將是一個巨大的商業機會。
（完）