NO.53 | 2019.03.29
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MWC 2019 5G技術現場觀察_中心本部 林炫佑副執行長

前言
MWC 2019參展規模及參與人數大致與去年相當,8大展館、2400家參展廠商與超過10萬人次的參與者,讓這個資通訊界的年度盛會依然熱鬧非凡且可看性十足。5G無疑是這次展會最重要的技術元素,從天線、手機、終端裝置(CPE)、基地台(gNB)、行動邊緣運算(Mobile Edge Computing, MEC)平臺、核心網路(5GC)、網路管理、垂直應用到5G網路資安防護等產業鏈完整呈現。以下從技術觀點摘要現場5G商用化現況及應用發展趨勢:

1.  天線
大規模多輸入多輸出(massive MIMO)是5G得以提升傳輸速率與頻譜使用效率的關鍵技術,整合部分基頻單元(BaseBand Unit, BBU)、遠端無線單元(Remote Radio Unit, RRU與天線功能的適應性天線單元(Adaptive Antenna Unit, AAU) 已成為massive MIMO的標準形式。Ericsson此次獲獎的5G High-band Massive MIMO不僅支援毫米波(mmWave)及低頻5G NR使用,同時支援5G及LTE在低頻段的頻譜共享(Spectrum Sharing)使用。此天線發展趨勢有助於未來4G與5G共存時降低建設及維運成本。此次也在展會上看到壁紙式的5G概念性微帶天線,可見面對5G多樣化的應用情境,各家廠商也提前投入各種前瞻研究。

2.  手機
5G手機在此次展會吸引眾多消費者目光,除了多家手機採用摺疊式螢幕設計,昂貴的價格也同樣引起討論。此次發表的5G手機大部分採用高通(QUALCOMM)的Snapdragon 855處理器晶片搭配5G數據機晶片(X50),同時支援毫米波(mmWave)及6GHz以下(Sub-6G)頻段,現場實測可達2Gbps傳輸速率以上。值得注意的是高通領先其他晶片廠商在展會期間發表的處理器與數據機的整合型晶片(SoC)將於2020年商用。此整合型的晶片將更有彈性運用於5G手機及其它垂直應用的終端裝置,預期5G手機也會大量於2020年出現。
圖1:Qualcomm 5G晶片展示
(圖片來源:TTC)
3.  終端裝置(CPE)
此次展會期間,Nokia、Ericsson及華為展示多款5G室內(Indoor)與戶外(Outdoor)終端裝置,這些終端裝置同時支援WiFi及LTE,在5G固定無線接取(Fixed Wireless Access, FWA)應用中扮演重要角色。終端裝置一向是台灣網通廠商優勢,此次也有多家廠商搭配高通活動共同展示多款CPE。此外,宏達電(hTC)也在展會中發表5G Hub,未來hTC將可運用5G Hub與電信業者合作推出VR雲端服務的商業模式。

4.  基地台
支援各種毫米波及Sub-6GHz的NSA商用基地台已在此次展會大量出現,從大型基地台到微形基地台一應俱全。部分廠商可以透過既有LTE BBU軟體升版即可升級為支援NSA的BBU。Nokia也展出其具備超可靠低時延通訊(Ultra Reliability Low Latency Communication, URLLC)基地台的效能,在SNR介於-6dB~-12dB情況下,仍可達到時延1~2ms且零封包遺失率。顯示URLLC已達到初步運用水準。

5.  行動邊緣運算平臺(MEC)
MEC在此次展會被大量用來展示各種5G垂直應用,部分運用於LTE網路,部分運用於與5G基地台整合。此次展會不僅三大電信設備商展示MEC平臺及運用,各國電信營運商展示其自主開發MEC平臺也不在少數,包括中華電信展示的iMEC。隨著5G網路走向開放平臺,MEC平臺及應用將呈現百家爭鳴趨勢。

6.  核心網路
為支援NSA架構下的5G NR 基地台,LTE EPC演進為控制平臺與用戶平面分離(Control and User Plane Separation, CUPS)的SDN架構。SA架構下的5GC則全面走向網路功能虛擬化(Network Function Virtualization, NFV)及全雲端化,並整合既有LTE核心網路,朝向全虛擬化方向發展。此次展會期間,隨著3GPP 5G及ETSI NFV標準逐步完善,除了傳統電信設備商,CISCO與HPE等傳統資訊大廠將爭食5G核心網路市場,特別是在5G專網部分。Nokia, Ericsson及華為等電信設備大廠與5G核心網路新進廠商之間的競合關係與發展值得後續觀察。

7.  網路管理
隨著5G虛擬化時代來臨,傳統網管系統不足以應付即時、適應性(Adaptive)、客製化下的管理需求。5G網路管理系統透過AI及大數據分析等技術朝向智慧化,整合OSS/BSS與NFV MANO將是未來5G網路管理系統重要項目之一。此次展會已看到有設備廠商展出整合LTE及5G網路智慧化管理系統,可以透過虛擬化特性同時調度LTE及5G網路資源。

8.  垂直應用
5G垂直應用是此次展會最大亮點,包括Nokia, Ericsson,華為及各國電信營運商都大幅度地展出各種垂直應用。以5G三大應用情境分類,eMBB主要以FWA, VR及高解析度全景影像等應用方式呈現。URLLC應用情境較廣,工業4.0的智慧製造應用、鐵路與碼頭整合無人機隊等安全監控、車聯網、即時互動高解析度影音等。eMTC運用則包含智慧城市各種應用,如交通、水情、道路安全監控等整合為城市管理中心系統,該管理中心整合AR技術,調度人員可以同時掌握醫療及警消等系統因應各種突發狀況。在此次展會上,各種垂直應用雖尚不到令人驚讚程度,但是從5G展現的效能來看,對於其未來的應用仍可有所期待。
圖2:Ericsson專家解說於5G下之智慧工廠之物聯網應用情境
(圖片來源:TTC)


圖3:Nokia解說人員,說明5G於智慧工廠之應用
(圖片來源:TTC)
 
9.  5G資安
5G資安從展前華為設備所衍生的資安議題,一路延伸到展會期間。展會期間,特別與Ericsson及Nokia負責5G資安的展會負責人有較深的討論。Ericsson及Nokia完全同意5G資安是非常重要的環節,5G雖是商業網路,但是礙於5G網路將滲透到每個國家的各個層面,政府適當地介入要求5G營運商善盡5G資安防護責任是必要的。除了符合3GPP資安標準要求,Ericsson及Nokia針對5G網路防護都有自己的解決方案。整合Nokia與Ericsson意見,綜整電信營運商面臨的5G資安挑戰有缺乏整體性(End-to-End, E2E)資安可視性(無法得知威脅或風險存在網路何處)、資安或隱私合規性(手握很多個資,如何保護才符合法令,在應用與違法之間也難拿捏)、偵測跟回應威脅能力不足及仍以人工方式抵擋或處理資安攻擊。Nokia解決方案強調管理網管人員存取網路系統的記錄並透過AI分析每個帳號使用行為,確保即使帳號被盜用仍可在第一時間得到示警。Nokia也透過收集5G網路各種訊令及第三方資安監控設備之資料或日誌檔,持續監控並用AI與大數據分析可疑威脅情資並評估威脅等級,提供減緩機制建議。Ericsson智慧安全管理方案也具備類似功能。此外,此次也參觀以色列國家館,跟Check Point及First Point分別討論新加坡政府對於電信營運商資安防護要求的作法及如何透過ISMI加密解決假基站取得ISMI及避免透過SS7漏洞取得用戶位置。
圖4:Nokia解說人員,說明5G於智慧工廠之應用
(圖片來源:TTC)
總結
5G網路設備與相關技術之成熟度已經具備商業化程度,各項技術也隨3GPP標準陸續實現,惟商業模式雖多樣化,卻也尚未出現被認可為可獲利的5G新商業應用。5G網路架構及運用模式已大異於LTE網路,加上5G應用將滲透到各個領域,通傳會與各相關部會之既有監理規範必須隨之修訂以因應國內5G建置與應用發展。5G資安議題及解決方案必須持續探討及研發,特別是電信營運商維運安全要求及不同垂直應用系統資安防護方案,建議可透過不同應用情境產出資安參考設計(Security Reference Design)提供類似架構的應用系統參考,以全面提升各項5G應用的安全。