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從點狀分布到連續覆蓋 商用5G網路部署進入熱身賽

2019年可謂是5G商轉的里程碑,手機商積極發出5G手機的規畫藍圖,期能在5G市場先聲奪人,而通訊服務供應商布建5G卻才剛要進入熱身賽,預計初期將從點狀分布開始導入,而後擴大建設到連續覆蓋範圍。

根據Gartner預測,大部分5G部署最初將呈現點狀分布,2022年後才可能提供全國性的連續覆蓋;而到了2025年,全球只有不到45%的通訊服務供應商推出商用5G網路。負責企業架構和技術創新的企業領導者必須針對當下可使用的網路服務來調整公司的數位商業計畫。

若要優化規畫與部署決策,企業架構和技術創新領導者必須了解何時能開始使用先進蜂巢式網路技術,並探討這些技術對自家組織能帶來的幫助。未來並非全球各地都能使用5G網路,可能加強型4G(本文統稱為「Proto-5G」)對某些使用案例來說就已經足夠,而4G無線電也可結合邊緣運算與核心網路切分來使用。

事實上,5G實際可用性常讓人感到困惑,其中一個原因是許多通訊服務供應商(CSP)宣稱他們部署的全都是5G,但卻可能不過是經過重新包裝或進化版的LTE,或是僅覆蓋小部分領域的一個5G子集。

供應商須突破三大困境:部署時間、頻譜分配進展、短期投資報酬率。

通訊服務供應商若要提供完整的5G服務,必須先突破幾種因素帶來的阻礙。首先,由於5G需要更高頻率的無線電頻譜,業者被迫須部署大量的新型蜂巢式無線電,因此整體部署所花時間將是4G/LTE的兩倍以上。其次,各業者針對頻譜分配的進展仍舊緩慢。而在投資報酬部分,現有的4G/LTE技術其實相當成功,能替業者獲利;反觀5G,目前仍無殺手級應用來彌補業者必須投入的資金。

全球5G部署預測

全球各地所使用的頻帶技術各異,意味著部署時間順序和優勢會依地區而有所不同(見圖1)。

圖1 5G網路推出時間預測
資料來源:Gartner(12/2018)

北美、大中華區和日本的網路通訊服務供應商正積極推出各項5G相關計畫,預計在2023年前5G能達到90%的全國覆蓋率。西歐通訊服務供應商約可在2026年前達成類似覆蓋率,但其他地區要到2026年之後才會趕上。

5G三大核心技術分別為增強型行動寬頻通訊(eMBB)、大規模機器型通訊(mMTC)、超可靠度和低延遲通訊(URLLC)。在蜂巢式技術的發展歷程中,5G是首個將重點推向消費性手機以外的技術,以因應更多類型的無線裝置聯網需求和規格(見圖2)。

圖2 5G的三大核心技術
資料來源:Gartner(12/2018)

每種案例在實際應用層面或許會有所差異,但上圖所示之5G三大核心技術能滿足多種使用案例的需求。

・eMBB

高吞吐量的資料傳輸,下行鏈路(Downlink)速度最高可達20Gbps(不過初期部署將落在4Gbps和8Gbps之間),而上行鏈路(Uplink)則為10Gbps。

・mMTC

每平方公里最多可支援1百萬個低功耗節點。

・URLLC

端對端蜂巢式網路延遲為5毫秒(ms),甚至更低。

從企業的觀點來看,5G可以當作分支部門網路固定電話連接的替代方案,用來取代某些室內網路,或藉此連接分散式固定端點(感測器)和行動端點(交通工具)。行動語音和文字簡訊並非5G的目標使用案例。

4G演進及5G承諾前景

近期各界多著墨於5G網路能提供的先進功能,但其實仍算是4G的Proto-5G已經十分好用且持續演進。如表1所示,Proto-5G是一種由4G延伸出來的技術,主要用來支援資料通訊和物聯網連線,已足夠支援眾多新興技術的應用案例。通訊服務供應商若要開始部署5G這項新服務,可能需要更新許多設備。

5G的部署不只要花上好幾年時間,也可能出現許多不同功能和版本,畢竟設備廠商(愛立信(Ericsson)、富士通(Fujitsu)、華為、NEC、諾基亞(Nokia)、三星(Samsung)和中興)在4G網路之後各有自己的技術演進規畫,包括LTE、Proto-5G或5G,這將導致各個市場和電信商所提供的服務有所出入。

大頻寬/低延遲/高靈活 5G優勢隨之而來

5G的優點將隨著技術成熟而演進。短期來看,5G可提供更大頻寬、更低延遲的連線功能,此外,它也因可使用免授權頻道而有更高的靈活性。未來多數案例會以固定無線連接網路和初期物聯網網路的型式推出。

企業組織從傳統蜂巢式部署轉移後,若透過私人網路部署去取代或擴增企業園區的Wi-Fi網路和有線的內建網路,並用於工廠自動化和監控等應用,將可因此受惠。

Gartner近日調查顯示企業領導者對5G已有廣泛認知,而且已經找出主要使用案例,如物聯網和影片(見圖3)。而運作效率提升則是受訪者表示他們願意為物聯網通訊、影片、非關鍵感測器及固定無線連接來部署5G的主要原因。

圖3 5G網路的預期用途
資料來源:Gartner(12/2018)

就物聯網而言,5G可支援大量端點的特性,使其適合用於優化農業的密集感測器網路等應用;影片部分包含將4K和8K影片串流到行動裝置,或者超高解析無線閉路電視應用。

5G網路的第二級用途,包括控制和自動化、固定無線接入、高效能邊緣分析和定位追蹤。企業組織推動許多邊緣運算相關部署,而這也與5G息息相關。在最接近客戶的無線裝置之處進行運算,使得重視頻寬和延遲條件的應用受惠,特別是當邊緣到核心的頻寬受到限制時。許多企業因此將逐漸了解利用通訊服務供應商的新興邊緣運算服務,就能帶來許多好處。

長期而言,5G部署將提供數十億位元(Multigigabit)的頻寬和超低延遲。當部署的天線數量大幅增加,網路覆蓋密集,5G就能提供各種新服務,包括行動力更強的擴增實境(AR)/虛擬實境(VR)和自駕汽車。擴增實境、虛擬實境、沉浸式影片或全像投影(Hologram)以及智慧城市等5G應用,為主要替服務供應商帶動收入的重點使用案例。

通訊服務商5G腳步趨緩2025年商用布建未過半

從2018年到2022年,企業組織主要將使用5G來支援物聯網通訊、高解析影片和固定無線連接。由於使用的頻率較高且容量需求龐大,未來的5G部署必須非常密集,而重複使用率也必須提高。

因此,Gartner預期大部分5G部署最初將著重在點狀部署而無法提供全國性的連續覆蓋。整體而言,2022年已開發國家的5G普及程度,將稍微低於目前的4G地理覆蓋率。此外,相較於4G,通訊服務供應商較慢採用5G,因此2025年之前全球將只有不到45%的通訊服務供應商推出商用5G網路。

可用性/服務一致性 5G兩大風險須考量

建構在5G服務的商業計畫,必須將5G可用性或服務一致性兩大層面的多種相關風險納入考量。在服務供應商的炒作下,企業領導者可能誤以為5G可用性遠大於實際部署情況。事實上功能完整的5G需要將天線密度提升4倍,從天線到無線電接入節點的整個網路也都要升級。然而,城市許多的既有建築物及缺乏路權,導致在部署天線時面臨諸多挑戰。

服務一致性部分,Proto-5G技術的差異,將導致不同供應商和地區的解決方案不一致。另外,通訊服務供應商的資本支出預算有限,因此除了5G需求最高的地區以及能馬上為服務供應商提供營收的應用之外,許多5G部署將被推遲。

5G商用建議做法

建議企業架構和技術創新領導者在納入5G時應採取幾種做法。如果企業的商業計畫仰賴通訊服務供應商推出的網路服務,則必須提前與服務供應商合作,並了解Proto-5G也許是初期部署適用的網路。面對5G可用性和成本時,企業組織須抱有較現實的期望;建議2019年之後再開始規畫使用5G的eMBB功能,且最快也要到2021年才能使用mMTC和URLLC。而針對那些需要5G技術發展的使用案例,必須詳細記錄它們在吞吐量、延遲和規模方面的個別效能要求,藉以明確定義每個案例。最後,企業領導者必須開發5G移轉計畫,且考慮在過渡期間使用現有技術,例如將LTE Advanced Pro使用於高吞吐量的案例,或將窄頻物聯網(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)用在低功耗、低吞吐量需求的用途上。

(本文作者為Gartner副總裁暨傑出分析師、Gartner資深研究總監)

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