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邁入5G 啟動多元想像
虛擬化將是關鍵

【作者: 姚嘉洋】   2016年05月10日 星期二

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自今年的MWC落幕後,可以確定的是,5G已成了全球科技產業聚焦的重點。然而,從4G進入到5G後,整個無線通訊市場談的,並不只有傳輸速度的提升,考量到應用市場的多元化,進一步影響到整體基礎建設與軟硬體層面的課題,5G涵蓋的層面之多,難以用有限的篇幅就能一一道盡。但可以確定的是,一旦應用面正式進入5G之後,其產業與市場的競爭態勢,將顯得更為多元與複雜。


5G將可實現「可編程世界」

自NOKIA(諾基亞)併購阿爾卡特朗訊之後,全球電信設備產業的主要供應商已所剩無幾,但這也讓外界更加關注NOKIA在5G的策略佈局與動向,NOKIA通信技術創新部亞太區產業環境總經理常疆表示,5G對NOKIA來說,未來將會是一個「可編程」的世界。


NOKIA認為,未來在進入5G之後,所涵蓋的應用範圍相當廣泛,像是我們熟知的工業4.0、物聯網與M2M等,都會是5G可以觸及的領域。常疆認為,5G將會拓展人類無限可能,但問題在於,要如何做?常疆進一步談到,在此之前,必須先滿足幾個發展趨勢,像是拓展全新頻譜、全動態資源配置與全能自配置等,在這些發展趨勢之下,還會衍生出一些技術性的挑戰。


舉例來說,現階段的無線頻譜目前僅使用6GHz,但在中高頻的範圍,甚至是毫米波(mmWave)仍有相當大的空間可被使用,在任何地方動輒100Mbps的傳輸速度,將成為可能。此外,進入高頻領域後,天線體積將可被大幅縮小,無線通訊裝置將有機會實現天線陣列的設計,不過,設計挑戰也會隨之提高。


若要快速且動態地滿足不同的商業模式,其基礎建設的資源如何調度與擴建,便成了重要挑戰,而能夠因應的作法,大概就剩下在IT領域行之有年的虛擬化了。

在M2M方面,實際的系統需求,訴求超低功耗、運作時間長達十年、小資料傳輸與系統成本極低等,這部份NOKIA早在MWC 2015時,就已經進行技術展示。


回到前面所談到的「可編程」的世界,常疆認為,過去的商業服務儘管已經非常貼近個人需求,但還是有限,在未來,所有的服務將以個人為中心,進而衍生更多不同的商業模式,這必須動用更多元的網路架構,才有辦法加以因應。所以如何動態地管理多元網路,成了進入5G時代的重要課題之一,而網路虛擬化,恰好可以扮演這樣的角色,並帶動可編程世界的發展。



圖1 : 未來所有商業模式將朝向個人中心發展,5G被稱為是推波助瀾的角色之一。(Source:kwhs.wharton.upenn.edu/)
圖1 : 未來所有商業模式將朝向個人中心發展,5G被稱為是推波助瀾的角色之一。(Source:kwhs.wharton.upenn.edu/)

實現毫米波商用 關鍵在成本

延續了常疆的論述,NI台灣技術行銷經理潘建安談到,過去毫米波的討論,大多都侷限在國防航太應用,但既有的4G商轉,所使用的頻段都在6GHz以下,所以要再提升速度有著相當高的難度,既然要提升速度,就必須思考更高的頻段來加以因應。


就目前來看,毫米波所適用的頻段相當廣泛,從全球角度來看,從24GHz到76GHz都是可以討論的範圍,台灣儘管在5G標準制定較為落後,但從28到38GHz,是目前台灣可以適用的頻段,大陸方面則是28到45 GHz。潘建安觀察,由於3GPP對於5G的標準制定是採取漸進式的方式進行,不會一次就公布所有規範細節,在高頻頻段究竟要選用哪些頻段來負責5G訊號傳輸,需要等到2020年,才能明朗化。


潘建安說,毫米波要進入商用化,關鍵還是成本效益的問題,如果就建置或是測試成本無法下降,那要商用化也是空談,所以測試儀器業者的策略相形之下,就扮演了相對關鍵的角色。



圖2 : 毫米波能為無線通訊帶來更高的傳輸速度,在現階段,當然也帶來了不少設計挑戰。(Source:jbsystech.com)
圖2 : 毫米波能為無線通訊帶來更高的傳輸速度,在現階段,當然也帶來了不少設計挑戰。(Source:jbsystech.com)

5G標準制定 從角力戰到多贏

5G標準的制定,某程度已經可以被升級成國家之間的政治角力戰,各國陣營的主要廠商表現,自然也牽動了未來5G標準的制定。常疆表示,歐盟在5G標準的制定將扮演關鍵角色。而5G未來的發展相信會朝向多贏的局面,各家大廠所提供的技術都有機會出現在5G標準中,像是5G標準制定將分成兩階段進行,而非一次性地全部完成,雖然是著眼於各國對於5G服務建置的態度有所不同,但分階段制定規格的構想,就是由NOKIA所提出。


但潘建安認為,正因為3GPP正在進行5G標準制定,在這個市場的主要技術供應商為了能讓自己所發展的技術能進入3GPP的標準規格內,誰先搶進去,誰就握有主導權,因此目前各大業者對於自有IP的研發投入上,完全不手軟,深怕在5G標準制定競賽中落後競爭對手。


就NI的角度來看,NI目前也與許多學術單位或是電信設備業者進行合作,NI並不會自行開發IP(智慧財產權),反倒是會協助這些業者加速將IP開發出來,所以5G商用預計在2020年完成,也有可能會提早達到。



圖3 :  5G牽涉的,不光是技術發展,在標準制訂上也牽涉到諸多國家間的政治角力,如何能多方兼顧,是一門學問。(Source:conselium.com)
圖3 : 5G牽涉的,不光是技術發展,在標準制訂上也牽涉到諸多國家間的政治角力,如何能多方兼顧,是一門學問。(Source:conselium.com)

3GPP與IEEE是否有合作機會?

至於NOKIA談到,5G所涵蓋的應用範圍將包含工業4.0、物聯網與M2M等。對此,潘建安則是指出,雖然就看法上與NI是相同的,但也別忘了,連網技術陣營,從標準制定的角度來看,可以分為IEEE與3GPP,3GPP雖然在5G標準制定取得制空權,不過,像是Wi-Fi或是ZigBee等,這些都是終端裝置相對固定的無線技術,則是由IEEE主導,在工業4.0應用,IEEE與3GPP會採取什麼策略?目前仍不得而知,但可以肯定的是,雙方合作的可能相當的低。所以未來會如何發展,也很難預測。


進入5G 虛擬化勢在必行

眾所皆知,無線通訊產業的基礎建設投資需耗費龐大的建置成本,這對於電信服務與設備業者來說,都形成了相當大的營運壓力。所以過去在IT領域十分流行的「虛擬化」概念,在這幾年也開始出現在電信產業,進而讓IT與電信產業之間的界線逐漸趨於模糊。前面常疆所提到的網路虛擬化可以帶動可編程世界的發展,兩者概念恰好可以彼此呼應。


Brocade台灣區總經理蔡穎碩談到,隨著行動運算的興起,也衍生出新的產業模式,像是MVNO(行動虛網網路營運商)的數量,自2010至2015年就有70%的成長力道。這類廠商為了要打造出新的商業模式,以更貼近消費者的需求,就必須租用網路設備來加以因應,所以異業結合的情況將相當地頻繁。但最重 要的前提在於,網路通訊本身是否具備足夠的彈性,來因應多元的商業服務模式?


過去的網路通訊基礎建設礙於傳統大廠壟斷的緣故,客戶往往會被單一供應商所綁架,若要進行系統升級或是要提供新的商業模式時,可能會面臨到既有的基礎建設架構過於僵化,造成許多營運工作無法有效推展。因此,近年來像是SDN(軟體定義網路)或是NFV(網路功能虛擬化),成了5G與物聯網發展的重要議題,甚至我們可以說,這是相當重要的核心精神。



圖4 :  在過去,因為要升級與維護網通基礎建設著實不易,採用虛擬化的作法,有助於升級與維護的相關成本能獲得有效的控制。(Source:www.axians.de)
圖4 : 在過去,因為要升級與維護網通基礎建設著實不易,採用虛擬化的作法,有助於升級與維護的相關成本能獲得有效的控制。(Source:www.axians.de)

蔡穎碩進一步談到,考量到成本問題,虛擬化成了產業界所共同努力的方向,所以多少解決了過去軟硬體都被某些傳統大廠所侷限的問題,只要擁有x86架構的系統,就能進行軟體移植或是系統轉移。除此之外,5G的發展目標,也涵蓋了物聯網與M2M,換言之,像是工業4.0的應用,也會與5G有相當密切的關係。但對於有些應用來說,若是小量資料且無需立即性的傳輸,在概念上,是容許可以有一定的延遲時間存在的,那麼NFV在此時便能扮演重要角色。


另外,近期ARM對於網通虛擬化與軟體定義等領域,有相當高的積極度,對此,蔡穎碩認為,ARM陣營的確有機會在SDN與NFV領域佔有一席之地,重點在於軟體生態是否願意幫忙?原則上,只要能讓ARM的處理器運行LINUX作業系統,那麼就沒有太大的問題,那麼接下來,就是這些軟體運行在ARM架構處理器上,是否能達到最佳化?從目前來看,ARM陣營在運算功能不強的網通系統會有機會發展,只要能有對應的軟體搭配,大體上就不會有太大的問題。


各國心態 決定普及速度

談到5G未來的發展,常疆認為,5G採取漸進式地逐一公布標準細節,這與各國政府對於5G 的態度,有不小的關係,如同前面所談到的,進入毫米波時代,頻譜資源的釋放與否,成了各國政府勢必要去思考的課題。所以5G若要普及,就與4G相同,政府單位的確扮演了重要角色。但也因為各國政府的態度有所不同,各國在導入5G的速度有所差異,3GPP身為5G標準制訂的專責組織,自然也會因應其需求,在因應2020年後的5G技術與市場發展的前提下,公布較新的規範細節以協助腳步較快的地區能先行導入較新的技術並以商用化。但常疆也提醒,正因為5G採取漸進式發展,在5G發展初期,4G還是會擁有一定的重要性,隨著5G的逐漸普及,4G才會慢慢退位。


結論

儘管距離5G真正普及還有一段時間,但從電信設備、網通服務與量測等業者們的論述,不難想見,5G所涵蓋的應用與技術面向相當寬廣,不光是在傳輸速度上的提升,在軟體亦或是在虛擬化上,5G的發展也無法有所忽略,可以確定的是,5G的下一步發展,將顯得更為豐富而多元。


*刊頭圖片來源(Source:veristat.files.wordpress.com)


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