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實現自動化生產願景 5G企業專網加速部署
滿足垂直市場需求

【作者: 王岫晨】   2022年07月24日 星期日

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5G網路具備性能與架構設計優勢,勢必成為專網的關鍵推手。


許多電信業者都投入發展5G,全球企業和政府也正投資私有網路。


將近八成的製造商已經部署,或計劃在未來五年內部署5G專用網路。


5G所帶給世人的,遠超過其更低延遲和更快速度,它還帶來大規模商業轉型和數位化,並加速推動工業4.0的未來和關鍵基礎建設,預計在未來14年間可望為全球經濟帶來2.2兆美元的商機。


非公共網路(又稱企業專網)讓5G進一步擴展,以覆蓋新的使用案例,包括工業4.0所定義的應用。5G的優勢之一,是在工業流程中的能力和效率,以及更快、更安全的運營。只不過,對於5G專用網路的複雜性和性能需求仍然在增加,包括3GPP標準規定的基地台相容性測試。由於毫米波信號和頻寬更寬的信號非常容易受到損傷,進而導致更低的信噪比,這使得對誤差向量幅度(EVM)、相鄰信道功率和雜散發射測量等信號的分析更具挑戰性。


企業用戶轉向5G專網

5G網路能支援智慧供應鏈、自動駕駛、智慧製造、物聯網的應用等,進而促成全企業與政府的應用願景。

新一代的製造模式,例如工業自動化,通常伴隨著嚴苛的服務品質(QoS)要求,不論是工廠的製造流程,或是廠房內部使用的通訊系統,都要遵守業界規範。Imec指出,製造商對無線通訊業者寄予厚望,亟需具備超高可靠性、網路備援、進階安全功能與全年高效運轉的網路服務。然而,運用現有的公用網路基礎設施,要確保維持電信商用等級的服務品質,實非易事。因此,電信服務業者的企業用戶陸續開始轉向私人專網帶來的全新機會。


5G網路技術具備性能與架構設計的優勢,勢必成為新一代(無線)專網的關鍵推手,但其實還有其他的競爭對手。新一代的Wi-Fi網路,例如Wi-Fi 6與Wi-Fi 7無線網路標準,持續跟緊5G步伐升級效能,不僅提升資料傳輸率,更把延遲、時間同步誤差與可靠度納入考量。


比較起來,採用3G和4G等行動通訊技術的多為一般消費者,至於5G的主要採用者則多為企業和政府。許多服務供應商和電信業者都投入發展5G,全球企業和政府也正在投資私有5G網路。5G網路在其設計上,能支援智慧供應鏈、自動駕駛、智慧製造、物聯網的應用等,進而促成全新企業與政府的應用願景。


事實上,5G已成為許多民營與公營機構轉型的催化劑,因為它讓部署工業規模的物聯網,得以結合超低延遲、關鍵任務可靠度、以及高行動力等關鍵因素。5G也可支援製造、物流、大型公共場所、油氣採礦等不同產業的數位轉型。此外,特別是國防單位,也開始在物流、軍事院校、軍事基地、航空母艦等不同的方面,運用私有的5G專用網路。



圖1 : 5G專網系統產業鏈(製圖:王岫晨)
圖1 : 5G專網系統產業鏈(製圖:王岫晨)

5G為自動化生產加分

根據一份由愛立信所進行的《迎向更智慧、敏捷和安全的生產線》報告指出,隨著全球化帶來的挑戰,使得製造業持續面臨生產力和效率上的競爭,有將近八成的製造商都訂定了降低成本的目標。而為了節流並提高品質,其方法之一便是推動全自動化的生產。近三分之二的調查對象預期在未來十年內,將使企業自動化程度達到至少八成以上,而應用功能更強大的資通訊生產工具與技術,則是邁向數位轉型,打造更智慧、敏捷與安全生產線的關鍵。


調查也發現,許多依賴無線連網的資通訊生產工具在工廠中的應用將快速成長,此類工具包含人工智慧軟體、擴增實境與虛擬實境、影像辨識、協作機器人、遠端搖控機器、數位分身、機器人與車輛、無人搬運車與自主移動機器人、機器外骨骼等九大類別。機器外骨骼用於包覆身體部位,例如手部、手臂、甚至全身,可以為工業生產線的工作人員提供額外支撐,獲得更大的力量、精準度和耐力。


在製造業的生產情境中,上述的九項資通訊技術與工具已經逐漸成主流。而有大約七成的製造商也預期,未來五年內將採用至少五項上述的資通訊技術與工具,且使用程度將比起目前成長至少二倍。根據這份報告,有四分之三的製造商都認為5G 和 Wi-Fi 6 等進階無線連網技術對於工業生產工具十分重要,是促進該這些生產工具順利運作不可或缺的數位基礎設施。也有將近八成的製造商已經部署,或計劃在未來五年內部署5G網路。



圖2 :  5G是促進生產工具順利運作不可或缺的數位基礎設施。
圖2 : 5G是促進生產工具順利運作不可或缺的數位基礎設施。

5G專網優勢

不論是智慧工廠、智慧醫院,或是其他應用場景,越來越多的企業機構都想利用 5G 專網來建構一套大範圍、好管控、低延遲,而且更安全的企業網路。趨勢科技認為,更完善的資安防護將有助於帶動企業5G專網的部署。而提升5G 專網在資安與隱私權方面的能力,更是企業推動 5G專網計畫的主要動機。由於資安風險管理是業務發展順遂的其中一項重要因素,因此企業機構也急需能隨時掌握 IT及OT環境通訊技術(例如5G專網))的狀況。


根據S&P Global 市場研究機構指出,許多企業環境在某些方面會用到5G 專網雲端技術。然而在雲端資安責任共同分擔的架構下,這些企業客戶將必須建立屬於自己的資安能力。這些客戶表示他們需要與資安專家合作,來協助他們達到這項目標。企業對於 5G 資安有很大的期待,但其合作夥伴的品質將是成敗的關鍵。


5G產業應用市場的商機可期,預估到2030年5G專網設備的規模可達到180億美元。5G專網的應用優勢包括:


●可確保關鍵服務傳輸的可靠性與通訊品質。


●隨企業需求彈性調整網路架構。


●維護企業營運機密資料安全。


從全球各國的應用案例來觀察,英國透過5G為智慧製造提高2%的工業生產效率,並帶來36億英鎊的成長。日本則透過5G遠端操控工程機具,降低危險場所的公安事故發生率。至於德國的智慧製造則是利用5G來縮短產線變換及新產品的開發時程。


就5G專網的商機來看,的確為台灣相關設備廠商帶來了不少的商機。目前國產化的網路系統完整解決方案,採用4.8~4.9GHz頻段,整合國產客製化終端(如仁寶、明泰)、基地台(明泰)、邊緣運算平台(工研院、雲達)、以及核心網路(資策會、仁寶)等網路元件,以建構端到端的5G獨立式專網解決方案。


結語

從第三代合作夥伴計劃的第16 版(3GPP Release 16)標準開始導入了 NPN或5G專用網路,將允許使用5G技術在特定區域內,創建具有統一連接性、最佳化服務和增強安全性的專用網路。5G專網可以讓政府、企業或第三方網路營運商使用已部署的5G專用網路展開營運,來滿足不同垂直產業市場的需求。


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