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中日韩抢订 5G规格 台厂难为 专利落后
唐鸿╱北美智权报 编辑部
互联网的未来发展，焦点之一在物联网(Internet of Things, IoT)的兴起与
发展，需要足够的行动网络频宽与速度支援，但目前商转的3G甚至4G技术，无
法满足物联网未来发展的巨大频宽与速度需求，显然将成为瓶颈所在！因此各
国几乎都以国家的力量推导5G技术，显非只为了通讯需求，更为抢占物联网应
用的核心制高点。以目前的专利布局观察，台湾已经远远落后，可能拖累IT大
厂与政府高喊的物联网战略之执行，必须另辟蹊径加速追赶！
国际研究暨顾问机构Gartner预测，不远的未来，5年多后2020年，物联网相关
装置将远远超过PC、平板、智慧手机等以人为主的网络终端，将达到260亿台，
后者仅73亿台，而物联网产品与服务将创造1.9兆亿美元的商机。网络大厂CISC
O、电信设备制造商Ericsson甚至都认为，到2020年将有500亿个装置联网！看
到这些预测，虽感受到物联网的光明未来，也反思：“这么多的装置需要联上
网络，且大部分都是行动装置，目前的行动通讯频宽足够吗？”
行动通讯的频宽不够速度缓慢，或是讯号不足无法通讯的状况，目前随处可见
，例如跨年晚会时，行动通讯的讯号塞爆，连文字短信(2G)讯号都传不出去，
或是在高速移动的高铁…甚至仅80公里时速移动捷运列车上，3G讯号就断讯了
，很明显这样随时会“塞车”或是“消失”的行动网络，绝对无法成为物联网
的基础。
虽然有人会认为，不是每一个联网的装置，都依赖行动通讯网络，固网、Wifi
、蓝牙、RFID等技术，都能协助一部分的通讯，但行动通讯网络的需求巨大，
且预计将是最重要的部分，例如以GSMA最近公布的资料显示，2010-2013年，亚
洲增加了5500万个M2M(Machine to Machine)连接数，而中国大陆地区增加3900
万居冠，主要来源是能源与运输业的成长。以这两类运输需求分析，行动网络
都比其他的网络连接方式，更符合需求。这也由汽车大厂宝马(BMW)加入5G的研
发，并发表“5G是自动驾驶汽车的关键要素”等论文，亦可探知相同结论。
物联网需要高频宽、高速率、高稳定性的
行动网络为基础建设 3/4G难堪大任
既然3G行动网络成为物联网的基础非常勉强，那4G网络又如何呢？根据ITU-R(I
nternational Telecommunications Union-Radio communications sector)对4
G(IMT-Advanced)的定义，定点或是慢速移动有1Gbps下行速率，高速移动中有1
00Mbps下行速率。但…台湾公布的4G表定速率，目前定点速率几乎都只有100Mb
ps以下，根据媒体实测公布，刚开台的4G网络，使用者不多的情况下，最高速
率仅66Mbps，而如香港等4G开设较久，使用者很多的情况下，更仅有20Mbps的
速率，甚至不及3.5G的理论值56Mbps。且就算密集的布建4G基地台，4G技术面
对物联网，仍将出现许多瓶颈：
1、无法应付联接装置数量激增：根据Gartner资料，物联网装置由2009年到202
0年将成长30倍。一个行动通讯网络节点的装置联接数爆量增加，根据中国大陆
5G推进组公布的资料，在装置密集处需达到100万个装置/平方公里之连接能力
，远超过目前4G基地台的负荷。
2、尖峰吞吐流量不足：物联网装置再加上其它联网装置的数量激增，以及高画
质串流、影音监控等应用的频宽需求，中国大陆通讯商大唐科技估计2020年移
动通讯数据流量将达到2010年的1000倍，特别是尖峰时间的需求，将达到100Gb
ps/平方公里以上。
3、更高的频谱效率：行动通讯所使用的频谱并不是无限制的资源，4G目前已经
比3G的频谱效率提升约3.3-5倍，但仍远远不及物联网大量装置联接的需求，尤
其是高速移动时(超过120Km)连接能力依然不足，5G估计需较4G再提升约10倍的
频谱效率。
4、更低的尖峰迟延：物联网包含工业控制，医疗照护等应用，特别是远距医疗
与居家照护等应用，都需要降低传输的迟延(latency)，5G要求比4G缩短10倍，
达到5ms以下。
5、更有效的保证速率：无论是3G还是刚刚开台的4G，覆蓋率与传输速率都很难
达到理论上的传输速率，更遑论多人使用的状况，而基地台架设遭抗争，甚至
被拆除，造成覆蓋率不佳或单一基地台负载连接装置过多，都更让这个问题雪
上加霜，以4G为例，目前定点连接速度，连理论速率的10％都无法达到。5G则
需达到更佳的保证速率，特别是高速移动时，能够达到稳定10Mbps，定点达到1
00Mbps(基地台讯号的边缘地区亦然)，才能满足应用需求。
以目前已经有的“智慧型救护车”概念为例，架构是在救护车上安装各种医疗
监测仪器，以及视讯监测系统，将病患(特别是偏乡距离较远的路途上)的生理
与伤病状况即时传回医院，甚至医师远距先行诊断…但是目前3G或4G的讯号上
传速率不足，迟延又大，造成比较大与复杂的资讯(如高画质的病患伤口影像)
难以传输，自然也严重限制了运用范围。
图片
图说:5G技术概念，资料来源：IMT Vision towards 2020 and Beyond
各国布局5G非只要取得电信领域规格 更为布局未来的物联网
5G并非要取代4G的技术，而会与4G甚至3G并存，如前述，5G世代行动通讯网络
主要的发展方向，已经由人的联接转向物的联结，可说是物联网世代的“战略
高地”，为了抢占这块战略要点的领先，虽然大部分国家的4G网络都还未商转
多久，甚至刚刚起步，各国就已经开始大力布局5G网络，并几乎都不约而同的
希望最慢能在2020年前商转，距今仅余5年多，而5G初期标准甚至预计在2016年
即将公布，距今仅1年多！
目前已经在台面上的5G发展组织，包含欧盟部分国家组成的METIS(Mobile and
wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information So
ciety)、韩国的5G Forum、日本的2020 and Beyond AdHoc，以及中国大陆的IM
T-2020(5G)推进组，除了相关厂商，几乎都有国家的力量在内协助发展。美国
目前为止虽然未有全国性的计画，但各别厂商如美国国家仪器(NI)、诺基亚(No
kia)等等，皆已投入5G相关技术的研究。
这些组织内的相关成员与国家，除了各个预计投入大量研究经费外，如韩国预
计投入6年15亿美元，欧盟一开始就投入5千万欧元，大陆厂商华为一家业者就
预计投入5年6亿美元…等，更重要的是，各家厂商并非独自关起门来闭门造车
，而是积极的互相联结，参与对方的计画，例如主导日本研究计画的厂商NTT D
ocomo，今年5月宣布将展开5G网络测试计划，除了日商NEC、Fujitsu以外，尚
包含外国厂商Ericsson、Nokia、Alcatel-Lucent、Samsung，分工研究5G规格
内的相关技术。
而韩国与欧盟在今年6月，更签署协议，将联手开发5G相关技术，希望提前在20
15年，就能够推出5G相关的技术规范，让强强联手彻底压倒其他竞争者，抢夺
规范制订权。
5G专利布局 韩国深耕已久Samsung与LG皆领先群雄
5G在不久的未来就要公布初期规范，实际上韩国与欧美等厂商早在7-8年前就已
经开始布局相关专利，以本报报导过的US20110182174 A1专利为例，可以观察
出Samsung是以毫米波(millimeter wave)为5G讯号的载波，透过28GHz的频率传
送资料，但因为毫米波讯号衰竭与穿透力，随着距离与障碍物的增加，都衰竭
的很快，所以Samsung设计出64根天线的增益技术，来克服这样的问题。
根据USPTO的资料检索，Samsung毫米波的专利有223篇，布局颇为严密，最多技
术领域在Class 370 “MULTIPLEX COMMUNICATIONS”(多工通讯)，其次是Class
455 “TELECOMMUNICATIONS”(电信)，再其次是Class 375” PULSE OR DIGIT
AL COMMUNICATIONS”(波或数位通讯)，而在Class342 “COMMUNICATIONS: DIR
ECTIVE RADIO WAVE SYSTEMS AND DEVICES (E.G., RADAR, RADIO NAVIGATION
”(电信：指向性无线系统与装置，例如雷达与无线电导航)也有专利布局其中
。
而整体观察，Samsung的5G相关专利都算进去，约700件，连LG都有300件，两家
韩厂加起来已经有约1000件专利，连起步不久的华为都有约183件专利，另外美
国专利授权公司InterDigital也有超过800件专利。而台湾厂商包含联发科、宏
碁、宏达电和工研院所拥有的专利合计，尚不及华为一家公司。
规格制定台厂专利追赶已不及 需从5G技术特性切入寻找利基
直言之，多年前的4G规格由WIMAX与LTE竞夺时，台湾产官学界“押错宝”全面
投向WIMAX，让LTE成为主流后，根本无力追赶领导厂商的智财布局，而因为4G
的技术基础不够扎实，有不少关联性的5G的智财布局更无法展开，目前要切入5
G技术规格的标准制订，恐怕已经有很高的难度。
不过，在5G智财的竞逐上，台厂也不是没有机会，如前述5G可能采用毫米波通
讯技术，致使讯号衰竭的技术限制下，目前大基地台的概念，应会转为大量的
小细胞基地台(Small Cell)，当然4G已经有小细胞基地台，但5G结合物联网概
念，可以是独立式(Stand alone)规格，更可整合调制解调器、数位机上盒、系统整
合服务的样貌，当然终端装置如手机，支援5G规格，也是研发重点。
5G相关厂商图表
基础建设
中华电
芯片设计
联发科
终端装置
宏达电
小型基地台
中磊、正文、合勤、亚旭、智易、明泰、台扬、先丰
韩商Samsung、LG台湾供应链
Samsung
大立光、晶技、凌耀、闳晖
LG
晶技、大立光
全球产业分工，会因为5G的出现而重组，更随着物联网在5G加持下的深化，商
机也不侷限于传统电信产业，例如车用电子，远距医疗都有相当利基，建议相
关厂商应尽早展开智财布局。
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4.备注:
之前4G时代输掉，可以说是因为押宝Wimax的关系，看来5G规格制定也快输掉了，
不过以代工为主的台湾，做做基地台、天线那些设备或零件应该还有得赚吧!