5G專網的三大部署攻略

圖一 : 5G非公用網路(non-public network)服務架構示意。
圖一 : 5G非公用網路(non-public network)服務架構示意。

【作者: imec】

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。因此,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(IEEE 802.11ax)與即將推出的Wi-Fi 7(IEEE 802.11be)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。本文仔細衡量上述兩項網路技術的優缺,並為了提前部署無線通訊專網,統整出三大攻略。

不僅如此,在網路架構的另一端,一段全新發展甚至是革命正在展開。常規的行動網路終端裝置,尤其是其內建的晶片組,有可能會被可依照企業用戶個別需求與業務考量進行量身訂製的晶片與裝置取代。一直以來,通訊網路市場僅由少數幾家晶片廠商把持,這會是吸引不同業者進軍的契機嗎?

攻略一:基於電信商公用網路設施的5G專網部署

行動網路業者(mobile network operator)在競標5G頻譜的時候,通常目標是盡可能地擴大各自的網路服務範圍。因此,他們具備一定的優勢來滿足企業用戶部署專網的需求,包含網路切片、虛擬化,以及開放租用5G基礎設施以提供非公用網路(non-public network)服務。

關鍵技術:網路切片

5G網路特別適合用來支援企業專網應用。5G技術具備多項特點,像是網路切片技術。行動網路業者把從公用網路分割出來的「網路切片」,作為獨立且供私人使用的子網路,專門分配給單一(企業)用戶,還能進行客製化,設定所需的頻寬、延遲與服務品質等。

這種部署策略能夠創造雙贏局面。對電信商而言的優勢顯而易見,企業應用案例不僅建立在其(現有)的基礎設施上,還能導入自家專業技術與所屬頻段,另提供語音、寬頻網路或是託管服務。同時,企業也能從中獲益良多,因為他們就可以不必投資那些昂貴設備,像是無線電接取與核心網路,也不用親自處理架設與管理私人5G專網的繁複工作。

這套作法乍看似乎萬無一失,但其實也有一體兩面。最要緊的是,企業最終必須把具時效性且與關鍵業務或任務有關的資料傳送到他人所有且無法親自控制的網路上,這不僅帶來資安風險,還可能延長訊號傳輸時間。

其他替代方案

儘管「專網即服務(private networks-as-a-service)」的商業模式有其潛在弱點,但卻很適合那些位在某電信商現有5G網路服務範圍內,又幾乎毫無部署與管理行動網路經驗的企業使用。

除了網路切片,還有一套5G專網的替代部署方案,同樣建立在行動網路業者的公用網路基礎設施上。不同的是,企業可以選擇只用電信商的無線電存取設備,隨後立刻將所有資料流量連接到企業網路上,如此就能避免資安漏洞。電信商一樣會負責所有部署安排,包含啟用網路、支援SIM卡、網路管理等,但是所有資料仍由企業用戶直接控管。

企業甚至可以進一步考慮單獨選用電信商的無線電塔,也就是整個網路架構中最昂貴的硬體設備,進行客製化部署後,就能獨立管理與運營自己的專網。最後,企業還能選擇自行建置5G專網,與當地行動網路業者協商取得專用頻譜。

硬體規格需求(網路虛擬化概念)

5G網路的部署內容小至天線,大到核心網路,需要龐大的資本投資。好在5G網路本身支援網路功能虛擬化(network function virtualization),這樣一來,軟體就能取代多數昂貴的網路專用設備,在一般商用的伺服器上運作。

這不僅更節省成本,還能增加部署彈性。虛擬化的概念是在虛擬機器或軟體套件(容器)上組合與運作網路的主要功能,還能結合管理系統。需要擴充網路容量或功能時,這些虛擬機器或容器也能方便複製或升級。

然而,客製化硬體設備的需求還是無法避免,例如安裝天線,另外,用戶終端設備也必須內建最先進的晶片組,才能支援5G網路進行高速編解碼與實現超可靠低延遲通訊標準(URLLC)的功能。

目前5G晶片組的生產還在起步階段,現有產品都是依據3GPP R16標準開發的預備商用化研發成果,能夠支援URLLC標準的功能有限。這也不禁引發猜想,究竟5G終端設備市場會如何發展?是一貫落入少數幾家晶片廠商的手中嗎?但他們的優先考量或許並非開發符合URLLC標準的客製化晶片組。那麼,這是不是其他廠商進駐市場的良機?他們可以趁機著手研發鎖定企業用戶專業市場的5G無線數據機晶片。

歐盟於今年2月發布的《晶片法案》(Chips Acts)能在此時推波助瀾。例如,歐洲在20年前因為人力成本高昂,因而淡出晶片製造市場,但在最新法案的助力下,局勢可能在數月甚至數月內反轉,開啟全新局面。

換言之,要借助公用網路業者的專業技術與基礎設施來建立5G專網有不同的部署模式,多半取決於企業願意投入多少成本,還有是否具備(行動)網路架設與管理的專業知識。

攻略二:設置獨立組網架構的5G專網

採用電信商的公用網路基礎設施可能導致資安漏洞與延遲問題,因此不少組織偏好設置獨立組網(standalone)的5G專網,像是5G工業聯網自動化聯盟(5G-ACIA)。這些獨立專網可以與電信商的公用網路系統完全分隔並單獨運作。

5G小型基地台的願景

5G獨立專網適合佈建在港口、大型工業園區,或是任何其他地方,只要有企業願意互相合作,與專業的或具備競爭優勢的網路服務商簽約來進行專網部署與管理。

公網與專網必須面臨相同的硬體挑戰,都與電信商有關,主要是用戶終端設備問題。不過公網主要採用大型基地台來覆蓋戶外的網路使用區域,而專網特別採用小型基地台的新興技術。

【欲閱讀更豐富完整的內容,請參閱CTIMES雜誌 2022 年第 367 期6 月號】

2022.6月(第367期)元宇宙當道 軟硬體再對話
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