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实现自动化生产愿景 5G企业专网加速部署
满足垂直市场需求

【作者: 王岫晨】2022年07月24日 星期日

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5G网路具备性能与架构设计优势,势必成为专网的关键推手。


许多电信业者都投入发展5G,全球企业和政府也正投资私有网路。


将近八成的制造商已经部署,或计划在未来五年内部署5G专用网路。


5G所带给世人的,远超过其更低延迟和更快速度,它还带来大规模商业转型和数位化,并加速推动工业4.0的未来和关键基础建设,预计在未来14年间可??为全球经济带来2.2兆美元的商机。


非公共网路(又称企业专网)让5G进一步扩展,以覆盖新的使用案例,包括工业4.0所定义的应用。5G的优势之一,是在工业流程中的能力和效率,以及更快、更安全的运营。只不过,对於5G专用网路的复杂性和性能需求仍然在增加,包括3GPP标准规定的基地台相容性测试。由於毫米波信号和频宽更宽的信号非常容易受到损伤,进而导致更低的信噪比,这使得对误差向量幅度(EVM)、相邻信道功率和杂散发射测量等信号的分析更具挑战性。


企业用户转向5G专网

5G网路能支援智慧供应链、自动驾驶、智慧制造、物联网的应用等,进而促成全企业与政府的应用愿景。

新一代的制造模式,例如工业自动化,通常伴随着严苛的服务品质(QoS)要求,不论是工厂的制造流程,或是厂房内部使用的通讯系统,都要遵守业界规范。Imec指出,制造商对无线通讯业者寄予厚??,亟需具备超高可靠性、网路备援、进阶安全功能与全年高效运转的网路服务。然而,运用现有的公用网路基础设施,要确保维持电信商用等级的服务品质,实非易事。因此,电信服务业者的企业用户陆续开始转向私人专网带来的全新机会。


5G网路技术具备性能与架构设计的优势,势必成为新一代(无线)专网的关键推手,但其实还有其他的竞争对手。新一代的Wi-Fi网路,例如Wi-Fi 6与Wi-Fi 7无线网路标准,持续跟紧5G步伐升级效能,不仅提升资料传输率,更把延迟、时间同步误差与可靠度纳入考量。


比较起来,采用3G和4G等行动通讯技术的多为一般消费者,至於5G的主要采用者则多为企业和政府。许多服务供应商和电信业者都投入发展5G,全球企业和政府也正在投资私有5G网路。5G网路在其设计上,能支援智慧供应链、自动驾驶、智慧制造、物联网的应用等,进而促成全新企业与政府的应用愿景。


事实上,5G已成为许多民营与公营机构转型的催化剂,因为它让部署工业规模的物联网,得以结合超低延迟、关键任务可靠度、以及高行动力等关键因素。5G也可支援制造、物流、大型公共场所、油气采矿等不同产业的数位转型。此外,特别是国防单位,也开始在物流、军事院校、军事基地、航空母舰等不同的方面,运用私有的5G专用网路。



图1 : 5G专网系统产业链(制图:王岫晨)
图1 : 5G专网系统产业链(制图:王岫晨)

5G为自动化生产加分

根据一份由爱立信所进行的《迎向更智慧、敏捷和安全的生产线》报告指出,随着全球化带来的挑战,使得制造业持续面临生产力和效率上的竞争,有将近八成的制造商都订定了降低成本的目标。而为了节流并提高品质,其方法之一便是推动全自动化的生产。近三分之二的调查对象预期在未来十年内,将使企业自动化程度达到至少八成以上,而应用功能更强大的资通讯生产工具与技术,则是迈向数位转型,打造更智慧、敏捷与安全生产线的关键。


调查也发现,许多依赖无线连网的资通讯生产工具在工厂中的应用将快速成长,此类工具包含人工智慧软体、扩增实境与虚拟实境、影像辨识、协作机器人、远端摇控机器、数位分身、机器人与车辆、无人搬运车与自主移动机器人、机器外骨骼等九大类别。机器外骨骼用於包覆身体部位,例如手部、手臂、甚至全身,可以为工业生产线的工作人员提供额外支撑,获得更大的力量、精准度和耐力。


在制造业的生产情境中,上述的九项资通讯技术与工具已经逐渐成主流。而有大约七成的制造商也预期,未来五年内将采用至少五项上述的资通讯技术与工具,且使用程度将比起目前成长至少二倍。根据这份报告,有四分之三的制造商都认为5G 和 Wi-Fi 6 等进阶无线连网技术对於工业生产工具十分重要,是促进该这些生产工具顺利运作不可或缺的数位基础设施。也有将近八成的制造商已经部署,或计划在未来五年内部署5G网路。



图2 :  5G是促进生产工具顺利运作不可或缺的数位基础设施。
图2 : 5G是促进生产工具顺利运作不可或缺的数位基础设施。

5G专网优势

不论是智慧工厂、智慧医院,或是其他应用场景,越来越多的企业机构都想利用 5G 专网来建构一套大范围、好管控、低延迟,而且更安全的企业网路。趋势科技认为,更完善的资安防护将有助於带动企业5G专网的部署。而提升5G 专网在资安与隐私权方面的能力,更是企业推动 5G专网计画的主要动机。由於资安风险管理是业务发展顺遂的其中一项重要因素,因此企业机构也急需能随时掌握 IT及OT环境通讯技术(例如5G专网))的状况。


根据S&P Global 市场研究机构指出,许多企业环境在某些方面会用到5G 专网云端技术。然而在云端资安责任共同分担的架构下,这些企业客户将必须建立属於自己的资安能力。这些客户表示他们需要与资安专家合作,来协助他们达到这项目标。企业对於 5G 资安有很大的期待,但其合作夥伴的品质将是成败的关键。


5G产业应用市场的商机可期,预估到2030年5G专网设备的规模可达到180亿美元。5G专网的应用优势包括:


●可确保关键服务传输的可靠性与通讯品质。


●随企业需求弹性调整网路架构。


●维护企业营运机密资料安全。


从全球各国的应用案例来观察,英国透过5G为智慧制造提高2%的工业生产效率,并带来36亿英镑的成长。日本则透过5G远端操控工程机具,降低危险场所的公安事故发生率。至於德国的智慧制造则是利用5G来缩短产线变换及新产品的开发时程。


就5G专网的商机来看,的确为台湾相关设备厂商带来了不少的商机。目前国产化的网路系统完整解决方案,采用4.8~4.9GHz频段,整合国产客制化终端(如仁宝、明泰)、基地台(明泰)、边缘运算平台(工研院、云达)、以及核心网路(资策会、仁宝)等网路元件,以建构端到端的5G独立式专网解决方案。


结语

从第三代合作夥伴计划的第16 版(3GPP Release 16)标准开始导入了 NPN或5G专用网路,将允许使用5G技术在特定区域内,创建具有统一连接性、最隹化服务和增强安全性的专用网路。5G专网可以让政府、企业或第三方网路营运商使用已部署的5G专用网路展开营运,来满足不同垂直产业市场的需求。


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