企業5G專網選項多元 依機敏性考量成本效益

2021-12-06
看重第5代行動通訊標準(5G)具備的高速率、低延遲、大連結特性,中華電信設計提供的企業專網區分為共享型、專用型、獨立型、切片型,其中切片型涉及獨立組網(Standalone),目前還在實驗階段,最快2022年推出。

 

中華電信行動通信分公司副總經理賈仲雍觀察,本土產業推動的智慧化營運,最大宗當屬高科技製造業,紛紛以工業4.0為目標,需要強大的網路平台奠定基礎,以便提供人工智慧等應用需要的高效能運算分析大數據,對此,5G網路的高速率、低延遲、大連結特性,在未來智慧化場域中正扮演不可或缺的基礎。例如印刷電路板插件孔位、螺絲帽深度等製程掌控,運用人工智慧可精準地判讀位置與誤差值,取代無效率的人力操作。

在COVID-19疫情期間備受關注的擴增實境(AR)遠端協作,亦是基於5G網路即時傳輸。過往即使是資深的現場工程師,可能也無法掌握應用場域的各種設備操作細節,得請原廠技術支援,如今以AR眼鏡透過5G網路即時遞送影像,基於物聯網平台運行演算分析數據,由原廠技術專家遠端指引操作程序,可讓現場工程師提升排解設備故障問題、更換零件等效率。

5G傳輸保障工業連網穩定不延遲

現階段的5G企業專網,若採取電信業者提供的3.5與28GHz頻段,慣稱為商用頻段專網。賈仲雍說明,3.5與28GHz差異在於速率,中華電信提供的3.5GHz可提供約1.2Gbps的下行理論峰值,28GHz則是3Gbps,適用於需要高傳輸速率、涵蓋範圍較小的應用場域。

過去企業園區環境,終端裝置全數仰賴Wi-Fi傳輸,無線基地台上行接取實體交換器設備,連線到部署在資料中心的應用伺服器,整合有線與無線架構來滿足應用傳輸需求。若將網路傳輸媒介的Wi-Fi改成5G行動通訊,可解決Wi-Fi訊號常見的干擾問題,讓應用場域網路穩定地運行。

中華電信行動通信分公司工務處科長鄧忠清說明,部署無線網路環境首要評估的是訊號涵蓋範圍,常用的指標是等效全向輻射功率(EIRP),3.5GHz部署的小型基地台訊號發射功率可達200瓦,較Wi-Fi基地台0.1瓦更具優勢。當然Wi-Fi亦可串連多台設備來達到相同涵蓋範圍,問題是基地台數量增加,可能讓移動性較高的應用場景,例如無人搬運車裝置在穿越不同Wi-Fi基地台訊號區時,交遞(Handover)機制無法如同行動通訊般無縫銜接。

其次是依通訊原理,同時連線的裝置會造成封包彼此碰撞(Collision),必須重新傳送導致影響效率,因此Wi-Fi傳輸遵循IEEE 802.3標準的CSMA/CA協定、有線乙太網路為CSMA/CD來處理碰撞,然而當大量裝置同時連線,仍會拖垮傳輸速率。鄧忠清舉例,汽車零組件生產線可能部署上千個感知器,且數量不斷地增多,隨即面臨到效能瓶頸。4G行動通訊系統則以較先進的OFDMA技術來解決大量連線數的問題,若演進到5G系統的分時雙工(TDD)設計,南北向頻段融合,更可依據應用場景自行調配參數,按照預先制定的規則執行動態調整上下行傳輸速率。

此外,Wi-Fi使用頻率為免執照頻段(Unlicensed Band),例如2.4GHz為各國通行的ISM頻段(Industrial Scientific Medical Band),IEEE 802.11、藍牙、ZigBee等無線網路皆可使用,意味著無法完全避免相互干擾。畢竟網際網路工程任務組(IETF)初始定義Wi-Fi規格時,本就定位為單機運作,之後增補讓兩台無線基地台可Handover,直到Wi-Fi 6依據IEEE 802.11ax規格才實作出網狀(Mash)架構,容量設計遠遠落後於行動網路。

鄧忠清建議,企業既有部署的Wi-Fi無線網路適用於內網,可專屬服務人類使用行為、無需嚴苛保證傳輸品質的應用環境,但針對工業控制的物件,則必須採用新世代5G行動通訊傳輸,以符合5個9標準(99.999%)的高穩定性要求,以確保自動化生產線整體流程的網路傳輸不至於出現延遲,免於後續製程連續出錯,影響最終產品品質。同理如智慧製造、智慧交通、遠距醫療等新興應用場域,5G行動通訊皆可展現優勢。

MEC就近處理資料即時掌握數據

就5G企業專網型態來看,中華電信已上線的服務分為共享型、專用型、獨立型,主要差異在於多接取邊緣運算(Multi-access Edge Computing,MEC)部署位置。MEC源自歐洲電信標準協會(ETSI)的行動邊緣運算技術標準工作組(MEC ISG),基於網路功能虛擬化(NFV)架構,在終端用戶與雲端運算中間增設一層MEC,以符合現代雲端化應用模式,以及對網路延遲時間或移動性較敏感的應用需求。簡而言之,把MEC部署在局端由多用戶共享即是共享型;若場域傳遞的資料極具機敏性則可選擇專用型,把MEC設備部署在自家應用場域;獨立型則是連核心網路都建置在企業自家場域內。

賈仲雍說明,行動通訊架構區分為基地台與核心網路,前述的MEC屬於基地台範疇,核心網路由電信機房提供服務。中華電信為5G企業專網設計的獨立型模式,則將基地台與核心網路皆部署到應用場域,可製作專屬的SIM卡,讓終端裝置接取網路服務、執行資料交換與儲存機敏資料,皆在應用場域內部完成。

「3GPP釋出的5G規格,至今仍在發展中,其中最關鍵的核心網路切片技術,也是中華電信的第四種部署模式,必須得基地台、核心網路、MEC同時升級到最新版,藉由切片技術讓企業享有端到端全程隔離的專用網路,但由電信業者負責維運,不論是版本更新或修補程式,皆有專業技術人員執行,並且可7×24小時監看及時排除異常狀況。」賈仲雍說。

中華電信行動通信分公司副總經理賈仲雍認為,開放式無線接取網路(O-RAN)對於電信營運商而言實為福音,可解耦軟硬體結構,待設備技術逐步發展日漸成熟後,勢必帶動5G企業專網更加普及。

至於系統整合業者力推的5G專頻專網,也就是4.8~4.9GHz頻段獨立組網,企業可自行申請專用頻段以部署基地台與核心網路。須留意的是,依據電信管理辦法,例如台電、中油、台鐵等國家級組織皆可申請專屬頻段,但專用電信明文規定不得接取公眾電信網路或供設置目的以外之用。5G非獨立組網與獨立組網同樣適用此規範。目前尚未定論的是認定方式,對於跨國企業的總公司與分公司、抑或是上下游廠商透過VPN連接,以及企業專頻專網直接透過VPN接取外部公有雲資源,是否屬於連接公眾電信網路仍在討論。

對於5G企業專網需求殷切的智慧製造應用場域,不論採用的是專頻專網或商頻專網,導入部署後欲自主維運基地台與核心網路,鄧忠清評估至少需4人以上專業團隊才能達到7×24小時監控,以確保產線網路傳輸不中斷,再加上具備電信領域知識的技術人員稀缺,薪資勢必可觀,不如委由電信業者執行維運,可輕易地達到目標,且更具成本效益。


 


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