為實現IIoT而生

2023-05-07 09:54 聯合新聞網／ CTimes零組件

圖一 : 5G網路設備由四大設備單元所組成。（source：情報通信總合研究所）

【作者：盧傑瑞】

2020年6月，第5代行動通訊系統（5G）在台灣開始商用。許多人也已經在使用5G相容的智慧型手機，但直至2022年年底，用戶滲透率才突破25%，但5G區域覆蓋卻達到94%左右。雖然一般手機用戶並不了解，但5G可以實現的功能和性能，是在假設與4G之前的手機服務不同的背景下被期待的。

在3G之前，個人用戶手機的應用是以無線通訊目標，而制定了技術規範，以及大量增設基地站等通訊基礎設施。而由於技術的進步，也提高了通訊速度和傳輸量，新一代的通訊標準，也從以提供語音通訊和文字訊息為主的2G發展到3G，達到可以瀏覽網路和交換照片。

發展到4G之後，影片的觀看和高階網路服務應用更是如雨後春筍。不過，從這一系列的演進來看，沒有變化的一點是，無線通訊還只是一種通訊基礎設施，主要設定在個人使用的終端間交換資訊。而今天5G通訊，卻已經提升到是以在城鎮、工廠、辦公室和家庭中使用、讓設備和設施之間交換訊息為目標而開發的通訊基礎設施，而目標則在實現IIoT。

當然，5G通訊也具有提高智慧手機的效能，因此技術規格中還包含許多功能，這些功能對於構建出能準確掌握事物、環境狀態，和變化的先進IIoT建設非常有用。例如，峰值速率為20 Gbps的高速、大容量通訊，對於資訊設備之間密集交換數據是非常重要的。

就如同，5G通訊能在1毫秒或更短的低延遲的能力，這是組合了多個設備，並能提供像單系統一樣運行所需的性能。使得5G通訊擁有在1平方公里的區域內，可同時連接多達100萬個終端的能力，這對於需要同步存取大量分佈式物聯網設備更是至關重要。

雖然目前的5G基礎設施服務區域，已經超過90%的人口覆蓋率。但期望著因此可增加IIoT的應用，來執行通訊目標的系統已經通過轉移現有設施來實現，並不意味可以馬上被實現。不過，隨著持續的基礎設施和IIoT系統建設，以及運營的加速，可以預見的到我們的生活方式、商業和社會活動將發生巨大變化。

配置Local 5G網路的能力

而目前應用在工業或基礎建設領域的5G通訊技術為Local 5G。但是Local 5G與區域性無線網路不同，並非可自由的建設相關應用網路或設置設備。

以日本為例，如果電信或相關業者計畫進行Local 5G建設前，需要取得區域頻率許可，作為自營5G網路建設和運營，這會與電信業者運營的公共5G（Public 5G）分開。但透過手機系統所使用的5G技術，卻可實現比目前專網主流的Wi-Fi更安全、更穩定的通信品質。

日本和德國是世界上第一個採用為其自己的5G網路授予頻譜許可機制的國家。而這種Local 5G 5G系統的考慮背後，其實是和復甦當地區域經濟規劃有相當大的關連度。

但是毫米波頻段（28GHz頻段）受限於自身的條件，只能進行區域部署，難以覆蓋到全國。這是因為毫米波波段具有「難達遠」的電波特性，需要極其龐大數量的天線設施才能覆蓋廣闊的區域。

然而，隨著許多5G解決方案的示範實驗已經進行，並且其特點也逐漸確立，因此無論在哪個地區，比起公共5G來說，Local 5G對於產業的應用是更加適當。

5G網路設備由四大設備所組成，包括：5G核心網路（5GC）、CU（中央單元）、DU（分散式單元）、RU（射頻單元）等（圖一）。

● 最靠近外部網路的一側則是為5GC，而通訊的主要控制也是在這裡。

● 在5G中，通常稱為基站或RAN（無線存取網）的內容分為三個部分：CU、DU和RU。透過為每個分配功能，可以更輕鬆、更靈活地配置網路。