拓墣產業-5G共建與5G專網 2020年產業發燒話題

拓墣產業研究院研究總監謝雨珊

工商時報【拓墣產業研究院研究總監謝雨珊】

在2019年全球行動用戶中,超過三分之一使用4G技術,5G占整體比重不到3%,代表5G要走向主流採用,還有一段路要走,然5G可使人、物通訊改變,未來將足以影響通訊及其他產業應用。2020年5G應用將落地,各電信業者積極爭相投入網路基礎設施,以迎接5G商機。

2020年3GPP Release 16標準將釋出,隨著Rel-15 5G第一版標準凍結,5G產業將進入2020年商用衝刺階段,除了配合國際電信聯盟定義的5G場景和需求外,技術上仍有一定挑戰,尤其是網路能力。

Release 16原訂於2019年12月完成制定、2020年3月凍結ANS.1,在考慮Release 16增強技術議題較多下,工作繁重,因此於2018年12月3GPP第82次會中,3GPP遞延Release 16計畫時程,RAN1在2019年12月完成功能凍結,RAN2在2020年3月完成功能,原則上Release 16於2020年6月完成ANS.1。

綜觀各國的5G進展,自2018年底起已有超過35個國家和地區部署5G網路,南韓和美國於2019年4月推出5G商用服務,瑞士則是歐洲擁有數量最多的5G網路部署的國家,至2019年7月,中國已建置35萬個5G基地台(開通5G基地台8萬個),並計劃至2023年針對5G技術投資4,000億美元,2019年11月中國三大電信業者推出5G服務,並於2019年底前提供「攜號轉網」服務,這對用戶來說,有助於提升其自由選擇權,選擇資費最低的電信業者。

5G共建:協助業者降低成本

5G網路基地台建置成本高,且4G和5G網路會並存一段時間,透過合作可有效和快速建置5G網路並提升服務能力,另外,5G訊號穿透力較差,基地台布建密度必須相對提高等特性,讓5G基地台需求數量為4G的4到5倍,電信業者透過「共網、共建、共頻」方式,可讓5G應用更為彈性,同時避免5G基地台重複投資。

例如,2019年9月中國電信與中國聯通宣布簽署「5G網路共建共用框架合作協議書」,將合作共建5G接取網路,採取共建、共用與共網(接取網),而核心網則各自建設及5G頻率資源共用,並不可不當損害另一方利益。

歐盟亦積極促進5G基礎設施共享,電信業者Vodafone、Orange在西班牙共享固定與行動基礎設施,Vodafone則與Telefonica在英國也建立共享基礎設施關係,透過CTIL合資企業管理、持續擴展5G網路基地台,以解決室內覆蓋率提高導致無法獲取基地台架設點的問題。南韓SK Telecom和KT提高5G合作可用性,藉由SK、KT LG Uplus和SK Broadband分擔布建成本,預估10年內節省近10億美元支出。

此外,全球各市場需求與政策支援發展不同,提供空間與地點讓電信業者、廣播電視業者、政府機關等架設天線的鐵塔(tower),營運模式亦不盡相同。以中國鐵塔為例,中國鐵塔是中國三大電信業者中移動、中聯通與中電信共同出資設立的大型通訊鐵塔基礎設施服務企業,已讓中國鐵塔在通訊基礎設施領域具有壟斷地位,在5G技術普及下,共用業務模式將成為中國的發展趨勢。

2019年中國5G牌照發放後,為滿足5G規模部署,中國鐵塔積極統籌電信業者5G建置需求,目前已有197萬基地台架設地址資源和分享建置,除了可降低建置成本外,亦可使5G網路快速部署。

5G專用網路頻譜分配有多種選擇,例如從特定地區的電信營運商(MNO)取得授權頻譜、使用同步和非同步共享免授權頻譜,即允許企業定義自己網路運作,允許敏感專有數據保持在本地端、不與公共網路互通,其優勢包括低延遲和精確即時性要求。

部分國家在5G系統架構設計初期即考慮採用專網架構、無需依靠外部網路,而關鍵技術中的網路切片(Network Slicing)能建置多個虛擬網路,並針對特定網路切片的服務和流量進行定制和優化,亦即在專網內,不同用戶根據需求和用途使用不同網路,使網路運作最佳化。

5G專網:加速跨領域創新應用

其中,工業物聯網整合許多異構網路,包括WLAN、行動通訊網路(3G、LTE、5G)、無線感測器網路等,工業物聯網內,工廠安裝感測器來監控環境,在設備問題發生前,以系統性方法找出問題並加以預防,或是以感測器監測產線的品質控制,另外結合具備機器學習能力的機器人,並以分流式傳輸提升在虛擬環境中的工作表現。

日本總務省規劃於2020年中完成5G專網頻譜整套制度化及規範作業(以不影響整體行動通訊效率為前提,日本頻譜執照主要為審配制度),目標是透過5G專網頻譜開放,協助非電信業者的垂直產業或需使用專網者(包括研究設施、機場、工廠、園區和體育館等),透過取得頻譜資源整合物聯網,加速5G跨產業創新應用,以創造更高經濟價值。

2019年德國汽車、機械設備製造及電工器材等工業協會,共同要求德國監理機關分配頻譜給企業專網使用,其中福斯汽車、西門子、博世Bosch、巴斯夫BASF與ABB等廠商,提出自建5G專網需求,為此德國監理機關預計開放3.7∼3.8GMHz(共100MHz頻寬)的5G專網頻譜申請,帶動新創廠商與垂直應用產業廠商能部署5G企業專網。

福斯汽車計劃於2020年在德國122家工廠開始建置5G專用網路,並與亞馬遜AWS合作開發工業雲(Industrial Cloud),將集團內所有工廠機器和系統數據整合,以優化生產流程並提高生產力,未來陸續連結至全球供應鏈。西門子和博世已選定在工廠內安裝5G測試網路,預計在BNetzA測試頻譜中執行(使用3.7∼3.8GHz頻譜),空中巴士集團和巴斯夫則尋求工廠中建置行動通訊網路的可行性。

法國則有不同考量,政府認為企業界尚未表達對5G專用頻譜明確需求,監管機關現階段並無計畫為企業預留5G專用頻譜,並擔心開放5G專用頻譜後,太多參與者劃分頻譜將造成管理問題,甚至干擾及影響電信業者頻譜的運作,不過若未來電信業者無法達到企業需求,而產業界亦表達想擁有自有5G專用頻譜的意願,法國政府不排除規劃專用頻譜,作為企業自建5G專網之用。

英國監管機構Ofcom則研擬企業專網需求,於2019年6月提議提供5G的3.8∼4.2GHz頻段作為專網,規劃給想自建5G網路的企業申請,其費用將以成本為基礎,支付Ofcom管理許可流程費,此外,Ofcom亦考慮對1800∼2300MHz頻譜部分採用類似許可條件。

「毫米波」技術在5G發展中極為關鍵,毫米波特性有利於5G技術發展,歐洲已統一26GHz為毫米波最高優先順序頻段,成為公共5G先鋒,亦開放共享接取,Ofcom強調,將針對工業用戶的5G室內應用,並持續盤點800MHz、900MHz、1400MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz、2600MHz和3.4GHz頻段的空閒頻譜。

目前已獲得許可的頻譜只能在偏遠地區中重新分配給專用網路,此地區包括農村地區和獨立工業場所,如礦山和海上作業等可支援專網,但不能影響現有網路。

Ofcom依40MHz頻率收取每年約320英鎊許可費,每10MHz為80英鎊(計價標準為1800MHz頻段以外),1800MHz則為2×3.3MHz價格80英鎊,使用期限為3年,若不使用可在1個月通知後撤銷,至於新用3.8∼4.2GHz許可證需求尚不確定,未來進行審查和更改。

總結而言,每個國家制度及產業特性不同,對企業專網規劃有不同考量,然在市場利益導向下,催生出過去未見的應用,成為未來產業發展關鍵,若垂直產業擁有頻譜可自行打造專網來創造新商機,可是專網的頻譜授權方式與運作模式,可能影響到電信業與垂直產業的生態發展。

電信商滿足企業需求才是關鍵

企業自建5G專網的主要考量,在於無法全然信任電信商能提供完善的資料安全、網路可靠度、更客製化的需求,以及避免工業資安攻擊等,電信業者能否滿足企業對網路管理和資安要求、讓企業放心,是考量企業取得頻譜和自建5G專網同時應解決的議題。不過在網路營運上,電信業者的建設、營運、資安與備援仍有優勢,除了共網和共頻等企業專網提出合作模式外,一切需求可回歸市場機制,以供需平衡來決定價格。

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