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技術/成本/安全性缺一不可 工業應用寄望5G專網

2019-10-01
5G技術除了行動寬頻通訊(eMBB),也比4G更強調萬物互聯的概念,並制定了物聯網相關的應用場景,包括大規模機間通訊(mMTC)以及超高可靠與低延遲通訊(URLLC)。其中,URLLC技術也有望推進工業4.0的發展,幫助工廠擺脫布線的不便,提升工廠設備的移動性與部署彈性。
Bosch Rexroth

5G為工業自動化與智慧製造等前瞻性應用帶來更多的可能性,因此也吸引日本與德國許多工業大廠開始投入專網的布建,希望能加速工廠的智慧化,並確實提升工廠產能與營收。然而,儘管德國與日本等國已經有許多工廠表態有意在工廠建置5G專網,但以台灣產業來說,目前傳統的製造業者若要導入5G專網還有許多條件必須達成,包括專網相關的頻譜政策與法規、技術規格的確立,最後就是市場上是否有可靠且符合成本要求的解決方案。

5G打入工業市場 效能須與乙太網並駕齊驅

談到5G對於工業應用的影響,資策會智慧系統研究所先進通訊系統中心副主任王德仁(圖1)表示,對工業4.0而言,5G技術的導入最重要的任務就是要取代乙太網路(有線網路),且還必須要能提供和乙太網相當的網路品質與可靠性。若5G連線品質與可靠性可以媲美乙太網路,無線所帶來的便利性就會進一步被突顯出來,屆時勢必會有很多新的應用應運而生。

圖1 資策會智慧系統研究所先進通訊系統中心副主任王德仁表示,5G技術的導入工廠首要條件就是提供與乙太網相當的連線效能。

雖然5G高可靠與低延遲的技術特性有望推進工廠智慧化的發展,但在布建時會遇到一個挑戰,就是原先工廠在進行自動化、智慧化轉型時就已經導入有線網路了,對於這些工廠來說,要更換傳輸介面可能會產生一筆龐大的設備汰換成本,因此,5G除了技術條件的滿足,也必須去找出工廠中「必須擺脫布線」的殺手級應用,才能加速工廠採用5G專網。

資策會智慧系統研究所組長吳明儒表示,目前可預見對5G連線會有需求的應用包括無人搬運車(AGV)、AR/VR應用以及移動型的機器人。隨著目前越來越多的移動機器人導入工廠,目前已經有許多歐洲工業大廠開始在思考如何避免機器手臂、機械設備彼此間布線纏繞、衝突的問題,而這就是5G切入工廠的機會。

另外,5G技術的導入也可望實現一些前瞻性的應用,如遠端機械操控。有些工業環境險峻,並不適合人員直接在現場操作,就會需要透過遠端操控機械來完成現場的任務。對這類應用而言,必須要以非常低延遲的速率傳輸高畫質的影像,讓操作人員能透過影像沉浸到實際的場景中,再以低延遲的速率將指令下達給現場設備,保有操作機械的真實「手感」,這是使用Wi-Fi網路無法實現的,勢必要5G超高可靠與低延遲通訊(URLLC)技術才能夠完成。

採用5G專網 安全性/成本為首要考量要件

談到5G專網發展的關鍵,工研院資通所副所長周勝鄰表示,5G低延遲的特性一定有助於優化許多垂直領域的應用,也確實有機會促成特殊應用發生。不過,技術發展成熟後到底能不能真正的帶動應用市場大量且普遍的專網建置需求,還必須進一步去評估布建成本,以及其可為工廠帶來的實質效益。

對此,新鼎系統總經理陳振欽也以石化產業為例,說明業者投資5G的主要考量,他表示,石化產業屬於資本密集、規模經濟以及經驗密集的產業,除了生產產品,生產過程中的數據更是石化業者維持市場競爭力的基石,所以在選擇網路連接方案時,資料的安全性會是業者的首要考量,專網必須能提供實體機制以及傳輸安全協定。

接著,則會去考量5G專網的布建成本,由於5G的頻譜特性,可能會需要建置比4G LTE更多的基地台,因此,石化業者在投入布建前也會評估市場上是否有其可負擔的防爆設備。此外,由於我國尚未公布專網頻譜的授權辦法,頻段使用費仍屬於未知。對於業者來說,必須要等到法規完善才能評估整個部署成本,並且展開實際布建。

由上述可知,可靠度、安全性、成本以及實質效益是垂直應用導入5G專網實的重要考量。而周勝鄰表示,這些條件也攸關到市場會產生多少拉力,去帶動5G專網的發展。就好比4G時代,因為有智慧型手機作為市場發展的主要拉力,才能促成產業的蓬勃發展。而目前5G還處於通訊技術在推動應用市場的狀態,市場需求的大規模爆發還有賴上述條件的完備。

掌握5G市場潛力股 台廠切入專網End-to-end方案

通訊市場的發展週期相當長,而在發展的過程中,產業勢必會不斷地去尋找潛在的機會,但誰也無法肯定哪些會是殺手級應用。對於元件業者來說,還是必須盡可能地去掌握所有潛在應用,才能奪得市場先機。以目前台灣產業來說,除了智慧型手機的晶片與元件以外,周勝鄰指出,企業專網的End-to-end解決方案,也是台廠有機會投入的領域(圖2)。

圖2 企業專網的End-to-end解決方案

因應整個市場的發展趨勢,經濟部技術處與經濟部工業局,也以5G應用為未來施政之主軸,思考技術如何更好地滿足智慧製造、智慧港市、智慧媽祖巡禮、智慧展演等創新應用。尤其國內智慧機械廠商約90%為中小企業,在成本及效益上考慮較多。而資策會NIP EI-PaaS亦可以提供專網SaaS平台功能,協助工廠完成設備管理、資料管理、可視化設計服務等。

專網為5G垂直市場帶來生機,但如何將技術與應用完美地結合,打造一套完整、可靠的解決方案,讓業者透過5G專網完成數位轉型,並帶來實質的效益,是未來產業發展的一大重點。同時專網頻譜相關法規、技術規格的完備以及設備商用化IC的推出,也都是專網要打入工業領域的必要條件。未來,還需要產業與政府共同努力,才能加速整個市場的發展。

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