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5G技术在这一两年迅速成为全球关注焦点,不仅各国政府已开始大力推动相关发展政策,主要科技大厂也积极布局5G演进技术与赋能(Ena
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5G 专利卡位战上演 SDN/毫米波技术备受瞩目
5G 技术在这一两年迅速成为全球关注焦点,不仅各国政府已开始大力推
动相关发展政策,主要科技大厂也积极布局 5G 演进技术与赋能(Enabling)技
术专利,其中毫米波、软体定义网路(SDN)及极密集网路更是业界研发重点。
迈向第四代无线通讯系统已成为全球无线通讯产业势在必行之趋势。根据
4G Americas 统计资料显示,在 2014 年底全球 11 个国家已有 36 家电信营
运商加入商转第四代无线通讯系统行列,预计在 2020 年全球用户数将增至
3.5 亿。不仅如此,第四代无线通讯标准的统一(即 LTE-Advanced)也带动全
球各科技大厂对于标准制定工作的重视,近年来不管是参与标准会议人数或是
提案数都明显增加。
然而,技术标准复杂议题与各组织会员的角力战造成 3GPP 标准制定时程
上的延迟:Release 10 版本约花 12 个月时间,Release 11 版本约花 18 个
月时间。近期的 Release 12 自 2012 年开始已花费大约两年多的时间,3GPP
预计在 2015 年第一季完成,但是否能如期达成仍有变数,因为仍有许多议题
必须讨论。Release 12 的延迟公布并不代表会影响接下来 Release 13 的标
准制定工作,接下来的版本仍会照计画执行。
从标准衍伸的标准必要专利(SEP),即结合标准技术与专利保护两特性,
近年来已成为各科技大厂合法抢占市场占有率与巩固各企业核心技术的手段或
武器。因此,各大公司为保护自己在市场上的竞争性与影响力,及早投资关键
技术研发与专利布局已成为重要必要之手段。
因此,当第四代无线通讯系统在全球布局之后,此竞赛将延续于第五代无
线通讯系统之技术研发与布局,亦或是 2016 年后 3GPP 的 Release 15 版本。
本文将针对各国目前对 5G 研究情况与政策、企业发展策略角度观察并配合专
利布局分析,希望提供读者对于 5G 目前发展的概貌。
各国展开 5G 技术研究
在中国,工业和信息化部、发 改委和科技部共同成立 IMT-2020 推进组,
推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。国家高
技术研究发展计划(863 计画)第一期资金投入约 1.6 亿人民币,针对 10 项技术
研究方向包括极密集网络、直接通信(D2D)、机器对机器(M2M)、Wi-Fi 融合
组网、新型网络架构、新型多天线/分布式传输、新型信号处理、高频段通信、
频谱共享、网络智能化。
在韩国,科技部、ICT 和未来计划部(MSIP)共同推动成立韩国 5G 论坛(5G
Forum),旨在推动韩国国内 5G 研究与国际合作。韩国具体政策包括 5G 行动
通讯促进战略未来七年将投入约新台币 150 亿元进行研发与基础设施建构,研
究方向包括毫米波、大型天线矩阵、先进多重存取(Multi-RAT)、小型基地台,
行动回传网路、无缝隙交递,调变与编码等技术。
在日本,日本电波产业协会(ARIB)在进阶无线通信研究委员会(ADWICS)
中成立 2020 and Beyond Ad Hoc,旨在研究 2020 年及以后的无线通讯系
统。2014 年 8 月出版的白皮书提出技术研究方向包括改善系统结构、先进接
取技术、支援应急通讯网路、改善使用者经验与终端设备效能等情境。
在亚洲,各国家推动第五代无线通讯系统,政府政策扮演重要推手的角色,
然而在欧美国家情况略有不同。在欧洲,欧盟延续科技研发第七期计画(FP7)启
动第八期计画(FP8)又称展望 2020(Horizon 2020);欧盟预计在 2014 至
2020 年间提供预算约 800 亿欧元研究经费。在展望 2020 计画下成立 5G
PPP(The 5G Infrastructure Public Private Partnership),就如其名称所示,
5GPPP 组织是期望成为欧盟与民间企业间研发创新的合作桥梁,预计投资 14
亿欧元研究经费建构下世代电信通讯系统的标准、技术与架构。5GPPP 在
2013 年发表的 5G 草案中提及相较于先前技术,5G 网路技术需求将更高,建
议发展更多新的无线通讯技术包括通道模拟、接取与干扰处理与采用新兴技术
包括软体定义网路(SDN)与网路功能虚拟化。
美国与英国政府目前尚未有明确的 5G 发展科技策略,然而美英各国发展
高科技技术主要模式是藉由各学研机构与企业合作、各大学间研究联盟或政府
研究基金资助方式(例如美国国家科基金会)。Intel 实验室的英特尔组织的策略
研究联盟(Intel Strategic Research Alliance,ISRA)邀集 11 所全球重点大
学和电信营运商 Verizon 共同探讨研发下世代无线网路相关议题。英国萨里大
学(University of Surrey)在英国政府的资助与多家企业(华为、三星、
Fujitsu、Telefonica 等业者)合资成立 5G 创新中心(5G Innovation Center)
将聚焦于 5G 相关技术研究,其中较为值得注意的是 5G 系统试炼场(Test
Bed)的建立,预计在 2015 年完工。届时,可提供研究人员验证技术与测试产
品之用并可降低研发成本。
5G 技术的探讨在这一两年持续发烧成为重要议题,各企业与国家无不积
极发表对于未来无线通讯网路的愿景与赋能技术,以期待引领下世代无线通讯
网路技术趋势;也因此,不难在各大公司网站、国家政策宣示、国际会议与标
准组织会议找到各国或是各公司对于 5G 技术愿景的白皮书或技术报告,表 1
为全球各国家产业联盟与公司对于 5G 技术建议研究项目的整理。这些技术都
是被认为能满足未来通讯系统需求之技术,其中三项 Massive MIMO, Ultra
Dense Networks、mmWave 为各国所共识。在接下来的专利分析当中将针
对表中所提到的技术执行专利检索,以观察这些技术目前的专利趋势。
专利检索与趋势分析
在各国讨论的技术当中,大致可以区分为演进技术与赋能技术。如前文所
述,演进技术观察的依据是 3GPP 每一版本所揭露的技术;赋能技术观察依据
是 5G 指标选取具有达到未来 5G 系统需求之技术。本文将针对表 2 列出十二
项 5G 技术进行专利检索与趋势分析。
由图 1 可知,早期公开的专利数在 2009 年之后逐年成长,在 2011 年后
公开件数明显倍数成长,2013 年增加量大约是 2012 年的 3 至 4 倍左右。一
般而言,专利申请到获证大约需花 4 年的时间。以此估算,在 2012 年至
2014 年的公开专利(大约一千件)将在 2016 年之后逐渐获证,这时间也是 ITU
规划讨论 5G 标准规格的时程。由此得知,5G 技术的专利布局已经悄悄地在酝
酿当中。从获证的专利来看,技术的发展并不是近两年的事情,甚至更早。就
以毫米波相关技术而言,在我们检索的资料中早在 1981 年就有一篇美国军方
获证有关毫米波生成的专利和 1987 年毫米波波导的获证专利。就如前文所述,
演进技术的发展可藉由观察标准版本揭露之技术而得知;相对的,赋能技术的
选取有其挑战性,是否符合 5G 需求必须长期的研究与观察。图 2 显示目前这
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