5G SA 企業專網 獨立組網 AR AMR AI應用

電信/設備/晶片業分工並進 2021年5G SA企業專網商轉開跑

2021-02-25
5G SA企業專網吸引眾人目光,其高速傳輸、低延遲與安全性的優勢,更是吸引相關產業鏈相繼投入,雖說目前SA方案大多在驗證及測試階段,但預期在2021年底前,將有實際的商用案例面世。

 

台灣5G開台後,半年多來企業對於專網的關注度逐漸升溫,同時也投入許多嘗試,例如2020年底日月光、中華電信與高通(Qualcomm)聯合發表全球首座5G毫米波(mmWave)企業專網,隨即在2021年初遠傳電信、愛立信(Ericsson)與聯發科亦攜手合作,於聯發科通訊晶片研發總部,打造5G毫米波互連互測的垂直場域。

隨著5G技術愈趨成熟,應用也逐漸落地,可看到搭載5G企業專網的商轉方案將愈趨成型。台灣大哥大企業產品暨營運管理處副處長魏政賢(圖1)分析,從基礎網路角度來看,5G企業專網將從非獨立組網(Non-Stand-Alone, NSA)步入獨立組網(Stand-Alone, SA)架構,此時也將大大發揮SA低延遲、高速傳輸的效能,滿足智慧製造應用,預期2021年下半年將走入5G SA企業專網的商轉歷程。

圖1  台灣大哥大企業產品暨營運管理處副處長魏政賢指出5G SA企業專網發展陸續升溫,預期2021年下半年將進入商轉歷程。

據了解,美國地區於2021年第一季,即將出現有線電視電信業者經營無線網路業務,且營運一開始就會推出5G SA的核心網路架構。不過受限於既有傳統電信設備商如愛立信與諾基亞(Nokia)仍全力供貨主要無線網路營運商建設NSA網路,有線電信業者只能轉而尋求支援開放網路架構的新進網路設備與系統業者提供解決方案,在初期系統軟體可能還沒成熟與互連驗證沒有累積足夠經驗下,要優化開放網路架構的產品必須要用場域應用落地來試煉,初期專網服務會從較不複雜的垂直市場推動應用服務,所以在2021年以5G SA場域應用整合的試點計畫為主,但是5G SA架構的客製化程度高,當它成熟後會迅速占領市場,降低複製成本與產生更好的適地性效應。

一直以來,企業專網主要是建構在電信營運商的公共行動網路,其缺點是缺乏客製化的彈性及資訊安全性,企業無法自行取得專有頻段來建置企業專網。恩智浦(NXP)產品管理資深總監Nikolay Guenov(圖2)表示,5G SA部署將釋放專用網路的真正潛力,以支援關鍵型物聯網、邊緣、工業自動化和控制等應用情境。純5G核心獨立部署的無線網路,將實現更好的網路切片,並能夠提供端到端服務層級協議(Service Level Agreement, SLA),同時網路切片可擴充性也將提高,並允許5G設備同時連接到多個切片,以進一步提高效率。然而短時間內要讓不同供應商的不同元素實現端到端的互操作,著實是目前建置上一大挑戰。

圖2  NXP產品管理資深總監Nikolay Guenov表示5G SA網路將解放企業專網的實力,為許多關鍵型物聯網應用帶來即時與安全的網路環境。

四大企業專網架構

目前主要的企業專網架構可分為四大種類(參考圖3)。Nokia端到端解決方案總監王集祥(圖4)表示,第一種模式(參考圖3 ,1)為專頻專網模式,包含無線電(Radio)、應用皆部署於企業客戶端,以目前來說較多為POC階段,原因在於該頻段尚未底定。如不採用4.8~4.9GHz頻段,仍然可以與電信商合作,由電信商協助設備與建置規畫,但是基地台與核心網路未連接至電信商的網路。

圖3  企業專網選擇取決於應用場景
資料來源:Nokia
圖4  Nokia端到端解決方案總監王集祥認為企業專網架構可分為四大類型,其使用選擇會取決於不同應用場域。

第二種模式(2a),此模式僅有RAN(基地台共享)由電信商提供,能服務於企業客戶與一般民眾,其餘的網路架構皆歸屬於企業用戶本身;第三種模式(2b),RAN與控制面(Control Plane)由電信商掌握,只有下層位於企業客戶,整體來說資料安全控制由電信商來控管,但使用者資料在企業用戶端,因此運行速度較快,並保有一定程度安全;第四種模式(2c),各元件幾乎主要為通訊服務供應商(CSP)服務,只有應用端在企業用戶中,其餘設備為電信業者提供。

整體來說,2a在隱私安全性上略遜於專網專頻(模式1),但比起2b、2c模式安全度仍略勝一籌,因為所有的網源仍掌握於企業端。2b雖說控制面在電信商手中,但好處在於使用者面(User Plane)的資料還自掌握在企業端,一方面傳輸速度快、二方面仍具備一定程度的安全性;2c應用層掌握在企業自己手中,其餘使用者面、控制面都是透過電信業者,因此對於高度在意機敏性資料的公司,就會有一些疑慮,但好處是付出的成本是最低的。

不同的網路類型為最終用戶企業客戶提供了更多選擇。在這一點上,很難說哪個是「最好的」。相反地,不同的選擇「對於不同類型的企業是最佳方案」才是合理考量。以運輸業產業為例,針對港口業等應用範圍局限在單一領域的類型,適合自行布建企業專網。而物流業這種運輸範圍可能遍及全台的類型,就適合與電信業者合作,採用電信業者基地台加快部署企業專網,同時降低布建成本。

u-blox技術策略主管Sylvia Lu(圖5)指出,除了應用場景之外,企業通常會依據當地頻譜的分配狀況,結合自身對蜂巢式網路基礎架構完全所有權和服務品質(QoS)的需求,及其確實擁有的技術專長,平衡各種不同部署選項的利弊,最後選擇一種解決方案。

圖5  u-blox技術策略主管Sylvia Lu提出企業專網方案的選擇,會依照當地頻譜分配狀況與服務品質需求做為參考依據。

網路架構建置考量

亞旭電腦總經理室特別助理周明峯表示,專網或共網取決於成本與資安需求,製造業者對於專網與其設備的資本投資意願較高,服務業則傾向於費用化共網網路服務,選擇較有彈性且不須負責網路維運的模式。專頻專網與共頻專網為主流,因為專網比較能客製化網路,符合個別化企業應用需求。

專頻專網為數據控制、隱私與安全性等方面提供了最好的選擇,不過此建置需要更高技術的IT能力,並投入更多網路建置費用。通常這類型非常適合大型、複雜的企業客戶。

在共享網路的另一端,共享頻譜企業網路提供了客製應用程序的優勢,並用最少的開銷。但是,網路資源的共享可能會影響服務品質或通訊流量,並要求在企業專有通訊架構之外能夠共享控制面和用戶面的數據。

規模較大的公司有資源及人力開發高效的網路,則專用頻寬、專用網路更能提供其高速度、低延遲以及5G網路的多連接。 台灣愛立信技術長辦公室協理李敬偉(圖6)分析,選擇的依據有幾個因素,其中包括應用程序網路要求(例如,上行鏈路和下行鏈路資料量)、頻譜可用性與生態系統等。當企業選擇建立專用網路的方法時,生態系統的成熟度將是最重要的;目前中頻3.5GHz相對其他5G頻段較為成熟,且在大多數國家/地區被分配給電信商,因此該公司可以看到比較普遍的5G專用網路案例,是與電信商一起在3.5GHz頻段中合作。

圖6  台灣愛立信技術長辦公室協理李敬偉指出目前主流的5G企業專網案例,大多是採用3.5GHz頻段為主。

遠傳電信企業暨國際事業群資深協理梁翔渝(圖7)表示,企業專網的網路規畫涉及測量、頻段與場域等因素綜合考量。該公司從網路顧問角度切入評估業者使用場景需要的頻段,不同頻段的採用都有其優缺點。以3.5GHz頻段為例,此頻段的上下游產業鏈成熟度最高,跳脫出此頻段則設備較難取得,故商用量產難度較高。以目前來說,大多為3.5GHz NSA架構,少部分如聯發科的通訊晶片研發總部,由遠傳電信提早協助布局28GHz專用網路,助其開發28GHz的通訊晶片。

圖7  遠傳電信企業暨國際事業群資深協理梁翔渝表示測量、頻段與場域是電信商在進行企業專網網路規畫時的參考重點。

梁翔渝進一步解釋,在晶片設計開發過程中,時常需要進行精密的晶片監控,如同時間提供4K、8K網路上傳的需求,此時即突顯出28GHz的5G專網高速上傳的能力。除此之外,在全網路覆蓋的部分則是選用3.5GHz作為補充,故初期來說網路架構會以混合型架構為主,針對有高速上傳需求的特殊場域,如瑕疵檢測同時需要多個相機上傳影像,即會採用28GHz,而對於即時性不高,需要廣域傳輸的應用則較多採用中低頻段。

另一方面,沃亞科技系統整合部經理方鴻文(圖8)認為,5G發展將愈趨成熟,預期2021年將有越來越多結合AI功能的新應用出現。例如透過5G將工廠內基礎工程所使用大量影像鏡頭的圖片訊號傳送至AI電腦,進行一系列火災、機器故障等工安分析應用。特別是在半導體製程的產業類型,在製造過程中需要更精細、更縝密的數據進行採樣與分析,因此需要分秒必爭地將數據傳輸到電腦進行AI分析、比對,得知每分每秒的變化,從中取得其意義和價值。

圖8  沃亞科技系統整合部經理方鴻文認為2021年將會看到越來越多5G結合AI的企業專網應用。

5G非專網唯一選項

企業發展專網要考量的因素非常多,除了考量原有設備投資要以什麼樣的規模與速度進行轉換外,更重要的是數位化與自動化,甚至是運用企業專網的目的、效益、新的業務模式和組織等,每環節的考量皆會互相影響。

李敬偉認為,5G並非企業專網的唯一選擇,4G也不失為一個很好的選項。當5G應用還在發展中,模組及終端設備的成本也還在早期階段,考量企業專網最大的投資往往是在終端設備的購買與升級,也許也可以考慮從4G專網作為起步,待5G生態系更成熟時再進行升級。

事實上,企業專網並非新的概念。早期在陸地通訊LMR(Land Mobile Radio) 期,地面中繼式無線電TETRA(Terrestrial Trunked Radio)已經有很多應用,如鐵路專用系統於或是軍警的專用系統等。

到了4G LTE時期,可看到專用系統漸漸被一般系統取代或是整合,如4G LTE的MCPTT(Mission Critical Push-to-Talk)取代了TETRA的傳統無線電對講機功能,同時新增影像及物聯網功能,這個新技術大多應用於能源、公用事業、製造、公共安全及智慧交通等。

數位化與自動化和企業專網的發展息息相關,所以企業應把企業專網和數位轉型的步調及應用一併考慮。台灣以製造業為主、擁有良好的醫療建設和政府的大力支持,這些都會是台灣企業專網的發展動力,往後發展應該會更好。

驗證測試馬不停蹄 5G企業專網蓄勢待發

梁翔渝表示,2020年為企業專網奠定一些基礎,電信商受到來自企業的詢問度日漸增溫。看好企業專網未來的發展潛力,遠傳電信已著手進行SA網路測試與驗證,同時也看到多家台廠SA設備已進入驗證、收尾階段,最終還需觀察其穩定性問題,預計今年Q3將有更明確的結果。

整體而言,5G SA獨立組網在企業專網市場,是以物聯網應用為主的網路設計,物聯需求大都是上行數據的需求。各種產業垂直市場的創新應用能夠被量身訂做成客製化的解決方案,企業專網市場才會被各產業的殺手級應用(Killer Application)推動爆發。

 

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