網路巨頭思科點出5G架構轉型包括了6大面向,如網路功能依控制/訊號、使用者/數據作劃分,最佳化資源調度使用。在基礎架構上則拆分軟體及硬體,也以軟體為中心結合商用化硬體設備等等。(攝影/蘇文彬)

隨著5G標準逐漸底定,在全球電信商搶攻相關市場商機下,全球5G從去年到今年正加速商轉,明年預料有更多電信商展開服務。根據國際電信聯盟(ITU-R)的規定,4G在固定或低速移動時需達到1Gbps,而在汽車或火車等高速移動下則需達100Mbps,而根據ITU-R的IMT-2020規範,對於5G要求速度達20Gbps。

不僅是速度的大幅提升,5G也將帶來三大應用場景,增強型行動寬頻(Enhaced Mobile Broadband, eMBB)、超可靠及低延遲通訊(Ultra Reliable Low Latency Communications, URLLC),以及大規模的機器通訊(Massive Machine Type Communications, mMTC)。

其中eMBB提供更高的行動寬頻通訊服務,可以更快的速度下載4K甚至是更高的8K內容,帶來高度擬真的AR/VR,而URLLC提供的超可靠低延遲通訊,能滿足對回應時間要求較高的應用,像是自駕/連網汽車、遠端醫療等,mMTC可支援大規模的物聯網裝置通訊需求,支援每平方公里多達百萬個裝置,應用場景例如智慧工廠、智慧城市等等。

5G之所以備受期待,是因為帶來了全新的網路架構,從先前的3G演進到4G,從電路交換進入了IP化的封包交換網路,採用TCP/IP協定,帶來的好處之一是核心網路可以不再需要昂貴的專用設備,而可使用通用型伺服器、IP路由器、交換器,對電信商而言,可大幅節省成本。

網路巨頭思科日本SP架構總監Naoya Ori今年5G高峰會來臺時指出,過去,網路得靠專用硬體設備,每個設備都有其專門功能,例如針對行動網路、DSL、STB等不同設備的網路存取需求,業者必須建構、優化不同的通訊網路,這不僅形成大量的投資負擔,最終衍生出一個異質、相互獨立的複雜網路架構,也增加營運管理上的困難。

IT技術推動電信網路革新浪潮

而進入5G時代,電信商可在4G的演進封包核心網路(Evolved Packet Core, EPC)採用虛擬化技術,透過SDN(Software Defined Network)、NFV(Network Functions Virtualization),打造以軟體控制的虛擬化網路,和硬體設備分離,並導入雲端依需求調度資源的彈性服務概念,打造出虛擬化的雲端原生網路架構,更容易管理調度網路。

更靈活、彈性的網路資源,例如通過網路切片(Network Slicing),將實體的網路劃分為多個虛擬的邏輯網路,以滿足對網路有不同需求的各種應用,針對大量裝置連網、低功耗傳輸的IoT,或是支援可靠性、超低延遲有較高需求的關鍵型應用,如自駕車、遠距醫療等。網路切片即是透過SDN、NFV將網路資源虛擬化,讓電信商能以彈性的方式、靈活調度資源,滿足不同類型應用的通訊需求。

電信業者採用SDN、NFV改造網路架構

美國AT&T在幾年前已開始採用相關技術。AT&T指出,從2007年開始,行動網路的數據流量成長了1,500倍,預估2020年將會成長10倍,其中6成的流量來自影片,預估每天超過114PB資料,相當於一天有1.3億小時的線上串流高畫質影片。

然而,若為暴增流量採用更多複雜的專用網路設備,成本相當昂貴,也不易管理。AT&T在IT的世界裡找到了答案,那就是透過軟體的方式模擬複雜的硬體元件功能,在標準化、市售硬體(off-the-shelf hardware)上執行。

「這讓電信商能夠以如同網際網路的速度一般,快速的擴充容量、更新軟體。」AT&T通訊執行長John Donovan如此說。

兩年前AT&T推出自助式隨選電信服務(Network on demand),用戶透過手機App就能調整自己的網路頻寬或企業專用網路,這個服務背後即是利用SDN所打造軟體定義電信服務自動化平臺。

由於既有電信網路架構的限制,SDN及NFV等軟體定義、虛擬化網路功的導入並非一蹴可幾,AT&T採分階段導入,逐步擴大導入規模,預計到了2020年,採用SDN、NFV架構的新一代網路可擴展至75%的對外電信網路服務上。AT&T希望靠新一代的軟體定義架構,來滿足持續成長中的數據、影片重度使用者。

「我們正在轉變為一家軟體公司」,John Donovan表示,AT&T內部設立了一個超過2千人的部門,專門負責打造以軟體為中心的架構,也和開源社群展開合作,如OpenStack、OpenDaylight、ON.Lab、OPNFV等。

AT&T去年12月底搶先在美國少數城市推出5G服務,如今其5G已涵蓋19個城市,2020年準備擴大到美國全境。

IT的軟體定義、虛擬化、雲端原生技術,不僅掀起了既有電信業者的網路改造,也吸引新業者投入電信市場。

以網路服務、金融科技服務聞名的樂天,今年將在日本推出4G服務,明年搶進5G。由於沒有電信網路包袱,樂天打造一個全新的網路架構,在通用型的IT設備上,結合SDN、NFV及vRAN等技術,打造全虛擬化的雲端原生行動網路,並認為將比採用專用硬體設備、複雜的傳統電信網路架構,成本更低,營運也更有效率。

樂天行動技術長Tareq Amin認為「軟體和硬體的分離將會改變電信產業」,他相信這個電信網路掀起的變革,將會改變傳統電信網路架構。

不僅是走向採用通用IT設備,結合開源軟體也是不少電信業者迎向開放架構的策略之一。AT&T就採用OpenStack打造內部的私有雲,以Airship部署及管理所有的網路資源,並管理容器,作為5G服務的基礎,而樂天則和紅帽合作,共同打造開放基礎架構。

紅帽策略性事業發展暨電信總監Kenny Chin表示,現今電信產業正在投資的技術,如SDN、NFV、IoT或是加速內容傳輸,不少來自於開源社群,如OpenStack、OpenDaylight、Linux Kernel、KVM、OvS等等,或是Linux基金會底下的OPNFV,甚至是現在受到關注的容器調度管理工具Kubernetes。

Naoya Ori指出5G帶來架構上的轉型,例如網路功能依控制/訊號、使用者/數據劃分,以最佳化資源的使用。在基礎架構上,拆分軟體及硬體,結合以軟體為中心的方案及COTS標準商用化的硬體設備,還有固網與行動網路共用以5G核心為主的基礎架構等等。將會帶來新的服務、商業模式。


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