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充分發揮先進技術特性 5G專網創造行動市場新商機

2019-09-30
5G的商轉意味著人類將逐步邁向「萬物互聯」的世界,而5G豐富的頻譜資源與應用情境,也掀起了其在個人行動通訊用戶以外的商機。專網能因應不同的垂直應用需求打造客製化、彈性的網路結構,滿足垂直領域個別的應用需求,成為挖掘5G新商機的關鍵利器。

2019年各國電信商紛紛啟動5G商用服務,也驅動5G產業生態系統的逐步成形。而除了增強型行動寬頻通訊(eMBB)以外,超高可靠與低延遲通訊(URLLC)以及大規模機間通訊(mMTC)更是5G跨越人與人之間的通訊,實現工業4.0以及萬物互聯願景的關鍵。而為充分發揮5G技術特性,因應不同應用情境的需求來提供相應的5G技術,專網的角色也越顯重要。

5G豐富的頻譜資源、應用情境與相應的技術支援,將促成整個行動產業甚至是人類社會的數位轉型,並在新經濟價值上發揮了關鍵的作用。然而,除了通訊技術升級以外,還需要監管政策、安全及產業合作夥伴打造完整的生態合作系統,才能完全地發揮5G的潛能,讓智慧城市、工業物聯網(IIoT)、自動化運輸以及數位醫療等應用願景,在5G時代成為現實。

專網應用服務將逐年提升

根據市場研究公司Mobile Experts報告,預估自2018年~2024年,全球行動專網市場產值的複合年增長率將超過10%,2024年將達34億美元。而進一步分析專網的需求,最主要的需求來自物聯網(IoT)感測器和大數據分析驅動的工業自動化,例如採礦業、石油和天然氣、公用事業、政府、製造業等。

在營收方面,行動專網的收入來源可分為三大類,包括網路營收、裝置營收以及服務營收。隨著相關技術的演進與成熟,將有利於專網被導入更多垂直應用領域,並持續推動新的應用發展。而從圖1中也可觀察出,應用服務的營收所占的比重會隨著專網的演進而逐年提升。

圖1 4G LTE/5G專網市場預測
資料來源:MobileExperts(02/2019)

對此,工研院資通所技術副理方譽荃表示,行動專網不論是室內還是室外,都可在特定範圍內提供均勻的覆蓋,因為專用行動網路建置之前會先進行嚴謹的RF-Piping設計與評估,確認各區域的網路效能後才展開布建。另外,在本地網路整合方面,專網也可以依照垂直應用與企業需求,與既有的網路設備與應用服務做結合,更能充分發揮網路的特性。而這項特色也正呼應了5G非常強調的概念:要由應用來主導通訊技術的發展。

愛立信(Ericsson)2019年6月發布的《行動趨勢報告》指出,行動通訊技術在全球的普及以及技術的持續提升,促使政府、工業、電信業者皆紛紛開始探討行動技術在專用網路中的應用可能。該報告也指出,工業4.0以及陸地行動無線電(LMR)系統現代化,是帶動專網市場需求的兩大推力。

其中,來自工業的專網需求主要是為了實現更多能提高生產力與營運效率的新應用,同時這些新應用也是物流/供應鏈與製造業執行數位轉型的關鍵。而在LMR部分,傳統的LMR系統缺乏頻寬功能,只提供有限的功能,且主要已部署的系統生命週期也將至末期。在這些因素影響下,LMR系統的現代化勢在必行,特別是在公眾安全、公用事業、公共場所(如機場及港口)以及自然資源(石油及天然氣、礦產)等市場。

Gartner:通訊服務商鎖定5G企業用戶

市場調查機構Gartner指出,雖然消費者是5G技術開發的主要原動力,但通訊服務供應商將逐漸把5G服務瞄準企業用戶。5G網路可望將行動網路的生態系統拓展到新的產業,例如智慧製造、自動駕駛交通工具、遠距醫療、農業和零售產業,此外也能讓工業用戶自行架設私有網路。

對於設備廠商來說,工業用戶私有網路(專網)是極具潛力的市場。Gartner資深研究總監Sylvain Fabre表示,5G私有網路商機仍處於初期階段,但廠商、監管單位和制定標準的相關機構已蓄勢待發。德國已釋出3.7GHz頻段做為私有網路之用,日本也為此保留4.5GHz和28GHz頻段。為搶攻5G企業用戶市場的商機,通訊設備大廠也紛紛展開布局,如愛立信打算透過通訊服務供應商提供解決方案,打造具高度可靠性、高效能及通訊安全的私有網路;諾基亞(Nokia)則已開發出一整套解決方案,讓大型工業機構可直接建立自家私有網路。

行動通訊更勝Wi-Fi 5G專網助企業完成轉型

事實上,目前已經有許多醫院與工廠有建置專用網路,不過工研院資通所技術副理楊偉正指出,現有的專網大多是採用Wi-Fi來做建置,其優點是成本低廉且建置方便、快速。但同時也有許多的缺點,對於正在進行數位轉型的應用來說,Wi-Fi可能很難去滿足先進應用對於通訊距離、頻譜效率的要求,加上Wi-Fi運行在免授權頻段上,因此容易受到其他通訊設備干擾;另外Wi-Fi移動性較差,無法支援必須大範圍移動的應用。

行動專網的優勢有許多,而對於垂直領域應用來說最重要的是,專網可以依照企業的需求去計算網路系統的覆蓋率與容量,提供客製化的設計,這是使用一般公網所無法實現的。因為一般公用網路的頻寬與覆蓋率都是取決於電信業者基地台的布建範圍,且還必須與其他使用者共同分享這些網路資源,無法依照企業個別的需求去做事前的規畫與整體系統的優化。

針對行動通訊在專網建置上的優勢,楊偉正進一步說明,行動通訊可以提供更好的網路效率。首先在通訊距離方面,行動通訊要達到相同面積訊號覆蓋,所需的站台比Wi-Fi少5倍,相較Wi-Fi卻可提升2倍頻譜效率。此外,行動通訊的頻譜選擇多,不像Wi-Fi只能運作在非授權頻段,行動通訊可用頻譜包括授權頻段、共享頻譜以及目前正在規畫的非授權頻段,使用者可依據各國法規以及應用需求去選擇最佳的運行頻段。在移動性方面,行動通訊也比Wi-Fi良好,可支援換手移動速度超過100km/h。此外,行動通訊還具備最重要的資訊安全優勢,行動專網除了可以提供本地性的實體安全(資料僅在企業內部流通),3GPP標準協定已採用多年,安全性考量多層次加密,因此傳輸安全性比Wi-Fi更高。

專網發揮5G技術特性 滿足特定使用需求

而相較於4G,5G多元的技術特性又讓行動專網更受到垂直產業期待。資策會智慧系統研究所先進通訊系統中心副主任王德仁指出,4G時代的網路架構主要以人與人間的通訊應用為主,並沒有把物聯網納入主要的應用情境,不論是語音(Voice)還是數據(Data)的傳輸皆是如此。而5G在標準制定的階段就結合了「萬物聯網」的概念,包含以人為主的eMBB、可支援巨量連結的mMTC,以及更前瞻的URLLC。為了滿足上述不同的應用需求,5G也增加系統組態彈性,如BW、SCS、TTI、Mini-slot等。此外,5G網路虛擬化特性與網路切片(Network Slicing)功能,也能提升網路布建之彈性,讓電信商在一套硬體設備內滿足不同應用場景之網路需求,賦予5G網路結合多種異質無線網路接取技術的可能性。

由上述可知,5G不但具備可實現專網的技術特性,也必須要透過專網的概念才能更切實地滿足不同物聯網應用情境對於網路架構的需求。因此,可以說5G與專網的概念是相輔相成的,兩者結合之下才能實現5G技術特性與應用願景,並且促成更多創新應用的蓬勃發展。

談到5G所帶來的技術改革,工研院資通所副所長周勝鄰(圖2)也表示,對於垂直應用領域來說,5G跟4G最重要的技術差異就在於保障超高可靠與低延遲傳輸。過去4G連結的宗旨是「盡可能最好」,但並沒有規範也無法保證網路的可靠度;而5G規格把網路的可靠度加以量化,針對可靠度有一定的標準,此外延遲性也有量化的標準,具體規範延遲要小於幾毫秒。這些比4G更優化的技術特性,使得5G能夠滿足物聯網與智慧製造領域更高階的應用需求,再加上5G有更豐富的頻譜資源去支援專網的應用,因此專網的商機與創新應用在5G時代更受期待。

圖2 工研院資通所副所長周勝鄰表示,對於垂直應用領域來說,5G最重要的特性在於可保障超高可靠與低延遲傳輸。

行動專網具備客製化規格設計、可調整的彈性化網路架構以及實體安全與完善的安全協定三大優勢,更充分展現5G在不同應用情境的技術特性,針對垂直應用需求提供大頻寬、低延遲、高可靠的行動連線,可望帶動更多前瞻性應用發展。不過,目前應用能量還在醞釀當中,還有賴R16的URLLC相關規格完善,才能讓這些先進的應用跳脫紙上談兵的階段,促成整個產業生態系統的成熟,帶動5G創新應用市場起飛。

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