趨勢觀點

從電信業者之角度看5G應用方向

工研院產科國際所 陳梅鈴

2018年6月,3GPP(3rd Generation Partnership Project;第三代合作夥伴計劃)完成初版5G標準後,通訊晶片和設備業者的產品陸續完備,讓電信業者可以建置5G網路,並推出5G終端和服務,目前美國Verizon、AT&T已於2018年底搶先推出5G 28GHz商用服務,開啟5G商用服務新時代,其他電信業者也正進行5G試驗,預計2019年、2020年將有更多電信業者推出5G商用服務。

已有201家電信業者投入5G網路建置

根據GSA統計,截至2019年1月,全球83個國家中已有201家電信業者投入5G網路建置,網路建置包括示範、實驗室測試、實地試驗、試商用等階段,總計有562個試驗案例,其中主要進行5G NR(New Radio)新空中介面在不同頻段上的操作,以及網路切片(Network Slicing)、大規模多輸入多輸出(Massive MIMO)、波束成型(beam forming)、邊緣運算(edge computing)等新技術,應用範疇涵蓋聯網無人機、體育場應用、車聯網、全息影像(Hologram)、醫療等。

在5G試驗網路頻譜使用分布上,Sub-6GHz較集中在3.5-4.2GHz,6GHz以上的頻段則較集中在26.5-29.5GHz,其中主要是因為3G、4G網路仍在使用3.5GHz以下的頻譜,在頻譜資源有限下,驅使電信業者朝3.5GHz以上的頻段進行網路建置,另外,在高頻物理特性下,增加高頻段的使用也可以提升整體網路傳輸容量,以達到ITU-R所訂定的5G需求指標。

圖1 全球電信業者5G試驗網路頻譜使用分布圖1 全球電信業者5G試驗網路頻譜使用分布

北美電信業者Verizon透過mmWave推出5G固網寬頻上網服務

2018年10月,Verizon推出全球首個商用化5G固網寬頻上網服務「Verizon 5G Home」,首波服務地區為休士頓、印第安納波利斯、洛杉磯、沙加緬度,提供300Mbps~1Gbps的5G傳輸速度,使用流量皆無上限。在「Verizon 5G Home」內容方案上,只要是「First On 5G」的用戶,皆可享有前 3 個月免費使用的優惠,在免費試用期過後,既有Verizon客戶僅需月付50美元,非Verizon客戶則需月付70美元。

在搭配服務內容上,「Verizon 5G Home」客戶可享有前3個月免費收看YouTube TV的服務,免費期過後需月付40美元,另外,客戶申辦5G Home時,還可以免費獲得Apple TV 4K或 Google Chromecast Ultra設備。

北美電信業者AT&T透過mmWave推出5G行動寬頻上網服務

另一家電信業者AT&T也於2018年12月推出mmWave 5G行動寬頻上網服務,首波服務城市分散在美國中南部地區(亞特蘭大、夏洛特和羅利市、達拉斯、休士頓、聖安東尼奧、韋科、印第安納波利斯、傑克遜維爾、路易斯維爾、紐奧良、俄克拉荷馬城),2019年上半年將把5G行動服務擴散到其他七個城市(拉斯維加斯、納許維爾、奧蘭多,以及加州的聖地牙哥、舊金山、洛杉磯和聖荷西),AT&T也推出前三個月免費的體驗活動,試用期過後每月將收取50美元,且有限制流量為15GB,並非完全吃到飽的方案。

日本電信業者NTT DoCoMo、KDDI透過5G mmWave轉播運動賽事

2017年12月開始,NTT DoCoMo和華為合作進行mmWave 5G試驗,在TOKYO SKYTREE與TOBU RAILWAY淺草站購物中心間,利用28GHz進行5G遠距離和高速數據傳輸,成功傳送360度的影音通訊,該影音主要是利用Microsoft HoloLens所提供的高畫質語音和影像。此項5G試驗主要在調查無線電傳播特性以及評估5G系統,研究5G在密集城市區域利用28GHz和其他候選頻譜時,5G系統的表現,未來將更廣泛應用在增強型行動寬頻服務應用上,尤其是用在2020東京奧運賽事轉播上,讓用戶在戶外密集區域,也可以觀看到高畫質影音的比賽現場。

2018年6月,KDDI與Samsung、國際先進電信研究所(ATR)合作5G即時自由視點影像(Free-Viewpoint Video)串流測試,於沖繩那霸體育場職業棒球比賽期間,採用Samsung 5G 28GHz端到端解決方案,包括vEPC、vRAN、5G接取裝置(Access Units)和50套5G平板設備,並於場中設置共16個攝影機,用於拍攝不同角度的打擊手,並即時生成自由視點影像,藉由5G網路傳輸到5G平板電腦中,讓用戶可以從任一視角觀看不同角度的影像。

中國移動將5G結合邊緣運算,推出VR應用服務

中國移動在進行VR應用時,發現4G網路環境下,觀看VR影音需要通過LTE基地台,再連線到遠端中心伺服器下載內容,不僅延遲很高,傳輸速度也受到影響。為了改善上述問題,中國移動在5G網路的基地台中,中加入了邊緣運算技術,讓VR應用只需通過LTE基地台就可完成內容下載,不僅加快下載速度,也降低了傳輸延遲性。5G與邊緣運算的結合也用在沉浸式VR雲遊戲體驗上,中國移動將邊緣運算平台部署在行動網路邊緣上,影像內容更接近用戶終端下,將可以大幅縮短網路延遲性、提高遊戲反應速度。

中國聯通將5G結合邊緣運算,在高速公路推出無人機巡檢服務

中國聯通在長沙設立了無人機聯合創新產業基地,旗下的湖南聯通作為首批邊緣運算試點省分,日前在軍警領域和省公安廳高速公路管理局合作,透過邊緣運算的低延遲、高頻寬、在地化特性,提出了高速公路無人機巡檢方案,將用在快速處理交通事故、夜間故障車輛的燈光補給、巡檢周邊交通概況、投遞交通事故所需要的藥物用品,從2019年春節期間到3月1日,此項應用將持續進行試驗,未來也將擴散到其他省分。

南韓KT認為5G在企業領域B2B用途最大

5G高速、低延遲特性讓KT開始將5G網路埋入企業領域,與南韓造船廠現代重工(HHI)工廠合作智慧工廠,透過5G聯網監視器和AR眼鏡檢修錯誤;另外也將5G運用在智慧救災上,消防員透過配戴5G攝影機,將360度影像畫面即時傳送給控制台,提升了整體救援行動的時間和安全性;另外5G也與車廠合作,車廠除了提供高畫質影音串流給客戶外,也可以提供即時圖資、安全救援等附加服務,讓5G發揮最大的效能。

5G應用服從傳統電信市場擴展至垂直領域客戶

5G通訊的到來,大幅改變行動網路的產業生態,電信業者除了鎖定單一用戶的客戶群外,也開始和多個行業共同合作,促使5G網路可以更廣泛運用在媒體、無人機、醫療科技等領域,為各行各業創造新價值。以5G三大特性來看,在大頻寬應用上,Verizon協助Disney的製片場所都可以連結5G網路,例如偏遠地區拍攝直接傳回製片中心的過程將會更加流暢,另外,Verizon也和New York Times合作創建一個5G新聞實驗室,未來記者將可以在報導新聞內容中融入擴增和虛擬實境(AR/VR)元素。在大連結應用上,Verizon致力成為首家擁有100萬架接入其5G網路的無人機電信業者,此項應用未來將朝與南方航空合作,透過無人機執行飛行安全任務,使用能夠超越可視飛行視線的無人機,研究從陸地上無法看見的地點。在低延遲上,Verizon和新創Medivis合作,讓醫生戴著低延遲的無線AR眼鏡,便可以在觀察病人的同時直接觀察掃描儀,以確定插入導管的最佳位置。

從上述的5G案例可以發現,B2B應用為接下來5G市場發展重點,而對通訊廠商而言,各領域應用服務對於網路的需求皆不同,為了滿足多元化的應用服務,各大廠商已積極佈局網路切片、邊緣運算、NFV/SDN、人工智慧等技術,以為企業客戶提供高彈性、快速建置的系統整合解決方案。

結論

3GPP完成初版的5G NR SA和NSA標準後,晶片業者Qualcomm、Intel、華為海思、紫光展銳、聯發科,網路設備業者Ericsson、Nokia、華為、Samsung、中興通訊、Netgear等的5G產品陸續問世、商用、量產,促使電信業者於2018年底在特定區域推出5G試商用、商用服務,正式揭開5G服務商用序幕。

以電信業者所進行的5G試驗服務來看,採用的技術以mmWave、網路切片、邊緣運算等居多,試驗的應用型態涵蓋各行各業,包括娛樂影音、媒體、交通運輸、醫療、軍事、工廠等,採用的頻譜以3.5GHz和毫米波頻譜為主,由於毫米波的高網速需要龐大的資本支出,電信業者佈建規劃較慢,故推測近幾年電信業者的5G服務會以3.5GHz頻譜為主。

觀察5G未來主要應用服務方向,由於3GPP在增強型行動寬頻的技術標準制訂較為完整,晶片、設備業者也優先佈局此塊市場,故目前以高畫質影音娛樂服務發展較快。而在垂直應用發展上,由於垂直產業5G數位化會與電信法、安全、責任歸屬等有關,需要各國政府先進行法規調整配合,例如自駕車因為有安全和責任歸屬的問題,無人機涉及操作、場域使用的合法性,故推測垂直領域的5G商用時間會較晚,真正普及的時間點會落在2025年之後。

以臺灣產業在5G的商機來看,若能爭取與日本、南韓、美國、中國大陸等電信業者的5G網路試驗合作(尤以增強型行動寬頻服務為首要布局重點),將可掌握5G網路在低頻和高頻的部署特性、5G網路設備技術(如邊緣運算、虛擬化、網路切片等);另外,若能掌握手機基頻、射頻零組件技術,將有機會帶動台灣終端產品(如手機、網通產品、基地台)發展,將台灣在4G時代的全球地位延續到5G;最後,除了爭取既有的電 信網路市場外,可另外尋找服務提供者(如車聯網、智慧能源、工廠、礦坑、郵輪等專網),結合產業上下游能量或與第三方公司(如邊緣運算、人工智慧等)合作,建構完整5G專網解決方案,發展與3G、4G截然不同的商業模式。

參考文獻

[1]GSA, 5G Investments: Trials, Deployments, Launches – Feb 2019

作者簡介

陳梅鈴
現任工研院產科國際所(ISTI) 通訊與智慧聯網系統研究部產業分析師。在工研院產科國際所任職期間,曾經負責寬頻接取設備上下游產業、無線寬頻產品與行動通訊服務、總體通訊產業趨勢等研究,目前研究重心放在4G、5G領域。