5G FWA CPE設計/部署眉角多 消費性室內型裝置為主流

2023-08-17
5G FWA技術打開寬頻網路全新可能,能夠在家庭或企業場域提供高速無線寬頻。不過,為了確保使用者體驗,5G FWA CPE須要經過重重考量。
Inseego

市場調查機構Mind Commerce 2022年9月出版的研究報告指出,5G用戶端設備(CPE)的出貨量預計將於2028年來到5億台,其中室內型5G CPE將以68.2%的年複合成長率(CAGR)出現驚人成長。

串流平台逐漸成為我們生活中不可或缺的一部分,VR/AR相關的元宇宙應用也漸漸出現,帶動對於高速網路的需求;企業端近年致力推動數位轉型,新增聯網裝置及相關用例,對於網路的需求也逐步提高。這些趨勢因此帶來對高性能5G FWA CPE解決方案的需求,引爆寬頻商機。

CPE設計有門道 考量重點一次揭曉

對於電信業者來說,5G FWA能夠以單一CPE為多個裝置提供連接,有潛力成為比智慧型手機或其他裝置更有價值的應用。為了在不同場域提供良好的寬頻體驗,CPE在裝置設計和部署上需要將諸多面向列入考量,包括5G頻段、訊號衰減和裝設方案。

中低頻為主流,毫米波擘劃未來

觀察目前FWA裝置,由於5G毫米波技術尚未成熟、市場尚未出現明顯需求,目前在5G FWA仍以Sub-6GHz的中低頻段為主流。不過,等到中低頻段使用量趨於飽和,朝向高頻的演進將是未來趨勢,毫米波也普遍被視為是展現5G真正實力的關鍵。

台灣愛立信東北亞客戶策略與技術諮詢服務協理魏逸國說明,現階段5G FWA的使用族群主要可以分為兩大類:第一類採用中低頻段(FR1),著眼於偏遠地區缺乏有線網路的用戶;第二類則採用毫米波頻段(FR2),著眼於都市地區,在人潮擁擠的地方以熱點(Hotspot)方式提供FWA網路,北美的AT&T及Verizon便提供相關服務。

不過,魏逸國說,目前在北美主要希望能將FWA應用於偏遠地區。毫米波由於其物理特性,需要將覆蓋率和基地台數量投資成本等面向列入考量,待技術更加成熟,期待能將毫米波FWA技術逐步推向偏遠地區。為此,愛立信近期和UScellular合作,透過5G延伸距離毫米波技術(5G Extended-range millimeter-wave),將毫米波的覆蓋範圍從原本的600~900公尺擴展到5公里左右,讓毫米波FWA在郊區達到一定的經濟規模。

訊號強度關乎體驗,室內/室外型裝置須有所取捨

恩智浦半導體資深產品總監Nikolay Guenov(圖1)表示,服務供應商在決定採用室內或室外CPE時,將考慮多種因素,其中包括網路拓撲、與基地台的距離、安裝複雜度、服務水準期望,以及透過給定部署模型連接的場所數量。5G訊號衰減將影響FWA用戶的體驗,為CPE擺放位置的重點考量。

圖1 恩智浦半導體資深產品總監Nikolay Guenov表示,服務供應商在決定採用室內或室外CPE時,將考慮多種因素。

一般來說,室外型裝置訊號表現較佳,特別是在高頻頻段。Broadband Forum策略行銷&商務拓展副總Craig Thomas指出,在24~100GHz毫米波頻段,每穿過一面牆將削弱訊號強度45dB,導致5G毫米波在室內的覆蓋率不穩定或根本無法提供網路連接。大多數的建築材料如磚頭、水泥,甚至是窗戶,都將在某種程度上削弱、反射高頻訊號。

為了應對高頻訊號傳導及穿透造成的損失,Nokia推出能夠360度智慧偵測最佳訊號的FWA CPE,透過方便使用者自行安裝的室內型CPE提供毫米波網速,並結合Sub-6GHz和LTE頻段確保連線穩定性。

室內型裝置價格更加便宜,安裝程序也較為簡單,因此成為市場主流。資策會MIC調查發現,2022年室內型裝置占了FWA約六成的比例。台灣諾基亞通信技術長洪牧村表示,能不能讓用戶簡單安裝,是FWA技術發展的關鍵之一,例如Nokia提供相關應用程式幫助使用者安裝FWA CPE。

Wi-Fi/有線網路助攻,FWA依場域彈性部署

Wi-Fi和5G FWA雖然是兩種不同的技術,但是由於Wi-Fi是目前業界主流的區域網路(LAN),廣泛連接手機、平板及物聯網裝置,5G FWA的訊號通常會轉為Wi-Fi訊號再提供屋內裝置使用,甚至很可能已經在CPE整合5G FWA和Wi-Fi晶片,Wi-Fi技術持續演進也將幫助5G FWA實現更優秀的性能。

不過,在某些偏遠或是住家密集的地區,採用有線網路連接FWA室外型CPE和屋內Wi-Fi路由器將成為確保網速的關鍵。Thomas表示,Broadband Forum無線有線融合(Wireless Wireline Convergence, WWC)Work Area的「固定無線存取延伸」專案,目標便是善用現有線纜建設,利用建築物中閣樓或地下室的雙絞線(Twisted Pair)或同軸電纜(Coaxial Cable)來延伸FWA的連接力。如此一來,電信營運商有機會縮短部署時間、快速產生營收並節省OpEx和CapEx支出。

消費性需求占大宗 CPE/5G網路須確保相容性

企業網路注重隱私及穩定性,普遍已經架設有線網路,因此目前5G FWA主要仍用於家庭等私人領域。不過,Guenov表示,5G FWA於企業場域仍可提供以下優勢:由於企業場域具有更多活躍使用者和應用類型,企業FWA可以從5G網路切片中受益,以強制執行服務品質;此外,企業FWA系統也能透過IPSec隧道等功能來實現企業級安全性。

家庭和企業對於寬頻網路具有不同性能要求,SIMCom產品市場部副總監嚴永杰解釋,家庭寬頻網路可能主要用於觀看影片,或是連接手機、電腦,而企業可能需要以寬頻網路進行辦公業務,或需要路由功能,因此兩者對於5G FWA的需求會出現差異。SIMCom因此推出不同性能等級的模組,中低階產品基本上可以一顆模組滿足需求;偏高階的產品則額外加入如外部處理器等晶片,組合形成能夠滿足相關需求的解決方案。

SIMCom產品市場部副總監嚴永杰解釋,家庭和企業場域因為應用有所差異,將對5G FWA性能產生不同需求。

在5G FWA CPE推向市場之前,需要確保裝置和5G網路之間的相容性。嚴永杰表示,這不僅對模組廠商來說十分重要,更是設備廠商關注的問題。為了協助業者開發相關裝置,愛立信提供相關終端設備及晶片的驗證和研發測試服務,幫助確保裝置和網路可以正常運作。台灣具有許多FWA CPE裝置的製造業者,愛立信位於台北的研究室將能協助台廠將裝置推向國外。

恩智浦的Layerscape Access LA12XX生態系統解決方案展示了用於毫米波和低於6GHz射頻部署的Multi-Gigabit 5G FWA,顯示FWA將為寬頻市場帶來全新性能。Guenov認為,隨著5G FWA CPE加入寬頻市場,可以期待應用和服務持續增加,打造數位化未來。

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