實現(xiàn)自動化生產(chǎn)愿景 5G企業(yè)專網(wǎng)加速部署

5G網(wǎng)絡具備性能與架構(gòu)設計優(yōu)勢，勢必成為專網(wǎng)的關(guān)鍵推手。許多電信業(yè)者都投入發(fā)展5G，全球企業(yè)和政府也正投資私有網(wǎng)絡。將近八成的制造商已經(jīng)部署，或計劃在未來五年內(nèi)部署5G專用網(wǎng)絡。

5G所帶給世人的，遠超過其更低延遲和更快速度，它還帶來大規(guī)模商業(yè)轉(zhuǎn)型和數(shù)字化，并加速推動工業(yè)4.0的未來和關(guān)鍵基礎建設，預計在未來14年間可望為全球經(jīng)濟帶來2.2兆美元的商機。

非公共網(wǎng)絡（又稱企業(yè)專網(wǎng)）讓5G進一步擴展，以覆蓋新的使用案例，包括工業(yè)4.0所定義的應用。5G的優(yōu)勢之一，是在工業(yè)流程中的能力和效率，以及更快、更安全的運營。只不過，對于5G專用網(wǎng)絡的復雜性和性能需求仍然在增加，包括3GPP標準規(guī)定的基地臺兼容性測試。由于毫米波信號和帶寬更寬的信號非常容易受到損傷，進而導致更低的信噪比，這使得對誤差向量幅度（EVM）、相鄰信道功率和雜散發(fā)射測量等信號的分析更具挑戰(zhàn)性。

企業(yè)用戶轉(zhuǎn)向5G專網(wǎng)
5G網(wǎng)絡能支持智能供應鏈、自動駕駛、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)的應用等，進而促成全企業(yè)與政府的應用愿景。
新一代的制造模式，例如工業(yè)自動化，通常伴隨著嚴苛的服務質(zhì)量（QoS）要求，不論是工廠的制造流程，或是廠房內(nèi)部使用的通訊系統(tǒng)，都要遵守業(yè)界規(guī)范。Imec指出，制造商對無線通信業(yè)者寄予厚望，亟需具備超高可靠性、網(wǎng)絡備援、進階安全功能與全年高效運轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡服務。然而，運用現(xiàn)有的公用網(wǎng)絡基礎設施，要確保維持電信商用等級的服務質(zhì)量，實非易事。因此，電信服務業(yè)者的企業(yè)用戶陸續(xù)開始轉(zhuǎn)向私人專網(wǎng)帶來的全新機會。

5G網(wǎng)絡技術(shù)具備性能與架構(gòu)設計的優(yōu)勢，勢必成為新一代（無線）專網(wǎng)的關(guān)鍵推手，但其實還有其他的競爭對手。新一代的Wi-Fi網(wǎng)絡，例如Wi-Fi 6與Wi-Fi 7無線網(wǎng)絡標準，持續(xù)跟緊5G步伐升級效能，不僅提升數(shù)據(jù)傳輸率，更把延遲、時間同步誤差與可靠度納入考慮。

比較起來，采用3G和4G等行動通訊技術(shù)的多為一般消費者，至于5G的主要采用者則多為企業(yè)和政府。許多服務供貨商和電信業(yè)者都投入發(fā)展5G，全球企業(yè)和政府也正在投資私有5G網(wǎng)絡。5G網(wǎng)絡在其設計上，能支持智能供應鏈、自動駕駛、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)的應用等，進而促成全新企業(yè)與政府的應用愿景。

事實上，5G已成為許多民營與公營機構(gòu)轉(zhuǎn)型的催化劑，因為它讓部署工業(yè)規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)，得以結(jié)合超低延遲、關(guān)鍵任務可靠度、以及高行動力等關(guān)鍵因素。5G也可支持制造、物流、大型公共場所、油氣采礦等不同產(chǎn)業(yè)的數(shù)位轉(zhuǎn)型。此外，特別是國防單位，也開始在物流、軍事院校、軍事基地、航空母艦等不同的方面，運用私有的5G專用網(wǎng)絡。

 
圖1 : 5G專網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈（制圖：王岫晨）

5G為自動化生產(chǎn)加分
根據(jù)一份由愛立信所進行的《迎向更智慧、敏捷和安全的生產(chǎn)線》報告指出，隨著全球化帶來的挑戰(zhàn)，使得制造業(yè)持續(xù)面臨生產(chǎn)力和效率上的競爭，有將近八成的制造商都訂定了降低成本的目標。而為了節(jié)流并提高質(zhì)量，其方法之一便是推動全自動化的生產(chǎn)。近三分之二的調(diào)查對象預期在未來十年內(nèi)，將使企業(yè)自動化程度達到至少八成以上，而應用功能更強大的資通訊生產(chǎn)工具與技術(shù)，則是邁向數(shù)字轉(zhuǎn)型，打造更智慧、敏捷與安全生產(chǎn)線的關(guān)鍵。

調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，許多依賴無線連網(wǎng)的資通訊生產(chǎn)工具在工廠中的應用將快速成長，此類工具包含人工智能軟件、擴增實境與虛擬現(xiàn)實、影像辨識、協(xié)作機器人、遠程搖控機器、數(shù)位分身、機器人與車輛、無人搬運車與自主移動機器人、機器外骨骼等九大類別。機器外骨骼用于包覆身體部位，例如手部、手臂、甚至全身，可以為工業(yè)生產(chǎn)線的工作人員提供額外支撐，獲得更大的力量、精準度和耐力。

在制造業(yè)的生產(chǎn)情境中，上述的九項資通訊技術(shù)與工具已經(jīng)逐漸成主流。而有大約七成的制造商也預期，未來五年內(nèi)將采用至少五項上述的資通訊技術(shù)與工具，且使用程度將比起目前成長至少二倍。根據(jù)這份報告，有四分之三的制造商都認為5G 和 Wi-Fi 6 等進階無線連網(wǎng)技術(shù)對于工業(yè)生產(chǎn)工具十分重要，是促進該這些生產(chǎn)工具順利運作不可或缺的數(shù)字基礎設施。也有將近八成的制造商已經(jīng)部署，或計劃在未來五年內(nèi)部署5G網(wǎng)絡。


 
圖2 : 5G是促進生產(chǎn)工具順利運作不可或缺的數(shù)字基礎設施。

5G專網(wǎng)優(yōu)勢
不論是智能工廠、智能醫(yī)院，或是其他應用場景，越來越多的企業(yè)機構(gòu)都想利用 5G 專網(wǎng)來建構(gòu)一套大范圍、好管控、低延遲，而且更安全的企業(yè)網(wǎng)絡。趨勢科技認為，更完善的資安防護將有助于帶動企業(yè)5G專網(wǎng)的部署。而提升5G 專網(wǎng)在資安與隱私權(quán)方面的能力，更是企業(yè)推動 5G專網(wǎng)計劃的主要動機。由于資安風險管理是業(yè)務發(fā)展順遂的其中一項重要因素，因此企業(yè)機構(gòu)也急需能隨時掌握 IT及OT環(huán)境通訊技術(shù)（例如5G專網(wǎng))）的狀況。

根據(jù)S&P Global 市場研究機構(gòu)指出，許多企業(yè)環(huán)境在某些方面會用到5G 專網(wǎng)云端技術(shù)。然而在云端資安責任共同分擔的架構(gòu)下，這些企業(yè)客戶將必須建立屬于自己的資安能力。這些客戶表示他們需要與資安專家合作，來協(xié)助他們達到這項目標。企業(yè)對于 5G 資安有很大的期待，但其合作伙伴的質(zhì)量將是成敗的關(guān)鍵。

5G產(chǎn)業(yè)應用市場的商機可期，預估到2030年5G專網(wǎng)設備的規(guī)?？蛇_到180億美元。5G專網(wǎng)的應用優(yōu)勢包括：
●可確保關(guān)鍵服務傳輸?shù)目煽啃耘c通訊質(zhì)量。
●隨企業(yè)需求彈性調(diào)整網(wǎng)絡架構(gòu)。
●維護企業(yè)營運機密資料安全。

從全球各國的應用案例來觀察，英國透過5G為智能制造提高2％的工業(yè)生產(chǎn)效率，并帶來36億英鎊的成長。日本則透過5G遠程操控工程機具，降低危險場所的公安事故發(fā)生率。至于德國的智能制造則是利用5G來縮短產(chǎn)線變換及新產(chǎn)品的開發(fā)時程。

就5G專網(wǎng)的商機來看，的確為臺灣相關(guān)設備廠商帶來了不少的商機。目前國產(chǎn)化的網(wǎng)絡系統(tǒng)完整解決方案，采用4.8～4.9GHz頻段，整合國產(chǎn)客制化終端（如仁寶、明泰）、基地臺（明泰）、邊緣運算平臺（工研院、云達）、以及核心網(wǎng)絡（資策會、仁寶）等網(wǎng)絡組件，以建構(gòu)端到端的5G獨立式專網(wǎng)解決方案。

結(jié)語
從第三代合作伙伴計劃的第16 版（3GPP Release 16）標準開始導入了 NPN或5G專用網(wǎng)絡，將允許使用5G技術(shù)在特定區(qū)域內(nèi)，創(chuàng)建具有統(tǒng)一連接性、優(yōu)化服務和增強安全性的專用網(wǎng)絡。5G專網(wǎng)可以讓政府、企業(yè)或第三方網(wǎng)絡營運商使用已部署的5G專用網(wǎng)絡展開營運，來滿足不同垂直產(chǎn)業(yè)市場的需求。