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中日韓搶訂 5G規格 台廠難為 專利落後
唐鴻╱北美智權報 編輯部
網際網路的未來發展，焦點之一在物聯網(Internet of Things, IoT)的興起與
發展，需要足夠的行動網路頻寬與速度支援，但目前商轉的3G甚至4G技術，無
法滿足物聯網未來發展的巨大頻寬與速度需求，顯然將成為瓶頸所在！因此各
國幾乎都以國家的力量推導5G技術，顯非只為了通訊需求，更為搶佔物聯網應
用的核心制高點。以目前的專利布局觀察，台灣已經遠遠落後，可能拖累IT大
廠與政府高喊的物聯網戰略之執行，必須另闢蹊徑加速追趕！
國際研究暨顧問機構Gartner預測，不遠的未來，5年多後2020年，物聯網相關
裝置將遠遠超過PC、平板、智慧手機等以人為主的網路終端，將達到260億台，
後者僅73億台，而物聯網產品與服務將創造1.9兆億美元的商機。網路大廠CISC
O、電信設備製造商Ericsson甚至都認為，到2020年將有500億個裝置聯網！看
到這些預測，雖感受到物聯網的光明未來，也反思：「這麼多的裝置需要聯上
網路，且大部分都是行動裝置，目前的行動通訊頻寬足夠嗎？」
行動通訊的頻寬不夠速度緩慢，或是訊號不足無法通訊的狀況，目前隨處可見
，例如跨年晚會時，行動通訊的訊號塞爆，連文字簡訊(2G)訊號都傳不出去，
或是在高速移動的高鐵…甚至僅80公里時速移動捷運列車上，3G訊號就斷訊了
，很明顯這樣隨時會「塞車」或是「消失」的行動網路，絕對無法成為物聯網
的基礎。
雖然有人會認為，不是每一個聯網的裝置，都依賴行動通訊網路，固網、Wifi
、藍牙、RFID等技術，都能協助一部分的通訊，但行動通訊網路的需求巨大，
且預計將是最重要的部分，例如以GSMA最近公布的資料顯示，2010-2013年，亞
洲增加了5500萬個M2M(Machine to Machine)連接數，而中國大陸地區增加3900
萬居冠，主要來源是能源與運輸業的成長。以這兩類運輸需求分析，行動網路
都比其他的網路連接方式，更符合需求。這也由汽車大廠寶馬(BMW)加入5G的研
發，並發表「5G是自動駕駛汽車的關鍵要素」等論文，亦可探知相同結論。
物聯網需要高頻寬、高速率、高穩定性的
行動網路為基礎建設 3/4G難堪大任
既然3G行動網路成為物聯網的基礎非常勉強，那4G網路又如何呢？根據ITU-R(I
nternational Telecommunications Union-Radio communications sector)對4
G(IMT-Advanced)的定義，定點或是慢速移動有1Gbps下行速率，高速移動中有1
00Mbps下行速率。但…台灣公佈的4G表定速率，目前定點速率幾乎都只有100Mb
ps以下，根據媒體實測公佈，剛開台的4G網路，使用者不多的情況下，最高速
率僅66Mbps，而如香港等4G開設較久，使用者很多的情況下，更僅有20Mbps的
速率，甚至不及3.5G的理論值56Mbps。且就算密集的佈建4G基地台，4G技術面
對物聯網，仍將出現許多瓶頸：
1、無法應付聯接裝置數量激增：根據Gartner資料，物聯網裝置由2009年到202
0年將成長30倍。一個行動通訊網路節點的裝置聯接數爆量增加，根據中國大陸
5G推進組公佈的資料，在裝置密集處需達到100萬個裝置/平方公里之連接能力
，遠超過目前4G基地台的負荷。
2、尖峰吞吐流量不足：物聯網裝置再加上其它聯網裝置的數量激增，以及高畫
質串流、影音監控等應用的頻寬需求，中國大陸通訊商大唐科技估計2020年移
動通訊數據流量將達到2010年的1000倍，特別是尖峰時間的需求，將達到100Gb
ps/平方公里以上。
3、更高的頻譜效率：行動通訊所使用的頻譜並不是無限制的資源，4G目前已經
比3G的頻譜效率提升約3.3-5倍，但仍遠遠不及物聯網大量裝置聯接的需求，尤
其是高速移動時(超過120Km)連接能力依然不足，5G估計需較4G再提升約10倍的
頻譜效率。
4、更低的尖峰遲延：物聯網包含工業控制，醫療照護等應用，特別是遠距醫療
與居家照護等應用，都需要降低傳輸的遲延(latency)，5G要求比4G縮短10倍，
達到5ms以下。
5、更有效的保證速率：無論是3G還是剛剛開台的4G，覆蓋率與傳輸速率都很難
達到理論上的傳輸速率，更遑論多人使用的狀況，而基地台架設遭抗爭，甚至
被拆除，造成覆蓋率不佳或單一基地台負載連接裝置過多，都更讓這個問題雪
上加霜，以4G為例，目前定點連接速度，連理論速率的10％都無法達到。5G則
需達到更佳的保證速率，特別是高速移動時，能夠達到穩定10Mbps，定點達到1
00Mbps(基地台訊號的邊緣地區亦然)，才能滿足應用需求。
以目前已經有的「智慧型救護車」概念為例，架構是在救護車上安裝各種醫療
監測儀器，以及視訊監測系統，將病患(特別是偏鄉距離較遠的路途上)的生理
與傷病狀況即時傳回醫院，甚至醫師遠距先行診斷…但是目前3G或4G的訊號上
傳速率不足，遲延又大，造成比較大與複雜的資訊(如高畫質的病患傷口影像)
難以傳輸，自然也嚴重限制了運用範圍。
圖片
圖說:5G技術概念，資料來源：IMT Vision towards 2020 and Beyond
各國佈局5G非只要取得電信領域規格 更為佈局未來的物聯網
5G並非要取代4G的技術，而會與4G甚至3G並存，如前述，5G世代行動通訊網路
主要的發展方向，已經由人的聯接轉向物的聯結，可說是物聯網世代的「戰略
高地」，為了搶佔這塊戰略要點的領先，雖然大部分國家的4G網路都還未商轉
多久，甚至剛剛起步，各國就已經開始大力佈局5G網路，並幾乎都不約而同的
希望最慢能在2020年前商轉，距今僅餘5年多，而5G初期標準甚至預計在2016年
即將公布，距今僅1年多！
目前已經在檯面上的5G發展組織，包含歐盟部分國家組成的METIS(Mobile and
wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information So
ciety)、韓國的5G Forum、日本的2020 and Beyond AdHoc，以及中國大陸的IM
T-2020(5G)推進組，除了相關廠商，幾乎都有國家的力量在內協助發展。美國
目前為止雖然未有全國性的計畫，但各別廠商如美國國家儀器(NI)、諾基亞(No
kia)等等，皆已投入5G相關技術的研究。
這些組織內的相關成員與國家，除了各個預計投入大量研究經費外，如韓國預
計投入6年15億美元，歐盟一開始就投入5千萬歐元，大陸廠商華為一家業者就
預計投入5年6億美元…等，更重要的是，各家廠商並非獨自關起門來閉門造車
，而是積極的互相聯結，參與對方的計畫，例如主導日本研究計畫的廠商NTT D
ocomo，今年5月宣布將展開5G網路測試計劃，除了日商NEC、Fujitsu以外，尚
包含外國廠商Ericsson、Nokia、Alcatel-Lucent、Samsung，分工研究5G規格
內的相關技術。
而南韓與歐盟在今年6月，更簽署協議，將聯手開發5G相關技術，希望提前在20
15年，就能夠推出5G相關的技術規範，讓強強聯手徹底壓倒其他競爭者，搶奪
規範制訂權。
5G專利佈局 韓國深耕已久Samsung與LG皆領先群雄
5G在不久的未來就要公佈初期規範，實際上韓國與歐美等廠商早在7-8年前就已
經開始佈局相關專利，以本報報導過的US20110182174 A1專利為例，可以觀察
出Samsung是以毫米波(millimeter wave)為5G訊號的載波，透過28GHz的頻率傳
送資料，但因為毫米波訊號衰竭與穿透力，隨著距離與障礙物的增加，都衰竭
的很快，所以Samsung設計出64根天線的增益技術，來克服這樣的問題。
根據USPTO的資料檢索，Samsung毫米波的專利有223篇，佈局頗為嚴密，最多技
術領域在Class 370 “MULTIPLEX COMMUNICATIONS”(多工通訊)，其次是Class
455 “TELECOMMUNICATIONS”(電信)，再其次是Class 375” PULSE OR DIGIT
AL COMMUNICATIONS”(波或數位通訊)，而在Class342 “COMMUNICATIONS: DIR
ECTIVE RADIO WAVE SYSTEMS AND DEVICES (E.G., RADAR, RADIO NAVIGATION
”(電信：指向性無線系統與裝置，例如雷達與無線電導航)也有專利佈局其中
。
而整體觀察，Samsung的5G相關專利都算進去，約700件，連LG都有300件，兩家
韓廠加起來已經有約1000件專利，連起步不久的華為都有約183件專利，另外美
國專利授權公司InterDigital也有超過800件專利。而台灣廠商包含聯發科、宏
碁、宏達電和工研院所擁有的專利合計，尚不及華為一家公司。
規格制定台廠專利追趕已不及 需從5G技術特性切入尋找利基
直言之，多年前的4G規格由WIMAX與LTE競奪時，台灣產官學界「押錯寶」全面
投向WIMAX，讓LTE成為主流後，根本無力追趕領導廠商的智財佈局，而因為4G
的技術基礎不夠紮實，有不少關聯性的5G的智財佈局更無法展開，目前要切入5
G技術規格的標準制訂，恐怕已經有很高的難度。
不過，在5G智財的競逐上，台廠也不是沒有機會，如前述5G可能採用毫米波通
訊技術，致使訊號衰竭的技術限制下，目前大基地台的概念，應會轉為大量的
小細胞基地台(Small Cell)，當然4G已經有小細胞基地台，但5G結合物聯網概
念，可以是獨立式(Stand alone)規格，更可整合數據機、數位機上盒、系統整
合服務的樣貌，當然終端裝置如手機，支援5G規格，也是研發重點。
5G相關廠商圖表
基礎建設
中華電
晶片設計
聯發科
終端裝置
宏達電
小型基地台
中磊、正文、合勤、亞旭、智易、明泰、台揚、先豐
韓商Samsung、LG台灣供應鏈
Samsung
大立光、晶技、凌耀、閎暉
LG
晶技、大立光
全球產業分工，會因為5G的出現而重組，更隨著物聯網在5G加持下的深化，商
機也不侷限於傳統電信產業，例如車用電子，遠距醫療都有相當利基，建議相
關廠商應儘早展開智財佈局。
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4.備註:
之前4G時代輸掉，可以說是因為押寶Wimax的關係，看來5G規格制定也快輸掉了，
不過以代工為主的台灣，做做基地台、天線那些設備或零件應該還有得賺吧!