遠傳去年發表的4種專網方案,可作為企業建置5G專網的主要架構參考。1、2、3、4方案分別是網路切片、企業專用基地臺、企業專用基地臺及資料面核心網、獨立組網。(圖片來源_遠傳電信去年9月發表的《5G 頻率政策與產業發展白皮書》)

國內三大電信不約而同在一周內先後開通5G服務,儘管初期大多聚焦在消費端服務上,但三家業者看好5G的企業應用,都已推出相關服務,其中企業專網更是業者看好具有潛力的市場,以中華電信鎖定的7大類企業應用為例,企業專網便是其中之一。

傳統上,企業可以用4G搭配MDVPN來建置橫跨2地的內部專用網路。而在5G出現後,5G的高速傳輸,下載速度可達Gbps以上,在傳輸延遲方面,目前的4G延遲約數十毫秒,5G則可降至1毫秒,再加上5G所具有的大量裝置連結能力,每平方公里連結100萬個裝置。因此使得5G成為企業架構廣域或跨多地專用網路的新選擇,目前國內已有企業與電信商合作,進行PoC測試,甚至已有部分確定成案。

專頻專網與共頻專網

5G專網依使用頻段的差異,大致上可分為兩大類,專頻專網、共頻專網。顧名思義,前者是指架構在政府所釋出的特定頻譜之上,讓公、私部門建立專用網路,例如地方政府推動的智慧交通、智慧城市、智慧醫療等等,企業用於辦公室、智慧工廠、大型展演場館等等。

專頻專網享有專網的安全性,且因為使用的是專用頻段,獨立於公共網路使用的商用頻段,因此可避免多用戶搶頻寬而壅塞網路等問題,和電信商相比,雖然企業不需要競標頻段,但是需要向主管機關提出申請,且每年需要繳交相關的頻譜使用費用給政府。

在專頻專網裡,理論上企業可以自建網路,但因為電信商擁有多年來電信網路建置、維運管理的經驗,可扮演為企業規畫、建置專頻專網的協助者角色。

目前臺灣已規畫在2021年2022年釋出4.8GHz至4.9GHz共100MHz的專用頻段,作為5G的專頻專網之用,但因為這個頻段已有公部門使用,因此現階段還在協商移頻,而在專用頻段開放申請之前,企業可先向NCC申請,測試評估建置5G專頻專網的效益。

至於另一種則是共頻專網,也就是企業專網和公網使用同一個頻段,即電信商向政府競標取得的5G商用頻段,以三家電信商5G開臺為例,使用的商用頻段為3.5GHz及28GHz,共頻專網是由電信商以不同架構方式,提供專用網路服務。因企業專網和公共網路使用同一頻段,可能會相互影響,因此電信業者規畫不同的部署方式,提供具有保密性、低延遲的企業專網。

4種共頻專網架構模式及其變形

目前,中華電信提出4種專網方案,遠傳電信也有4種方案,台灣大哥大則在專頻專網上提供了更細緻的架構方式,也提出6種專網方案。雖然各家電信商的5G專網方案各有特色,但在大架構上仍可歸納為4種架構方式,實際部署細節則各有差異。

以遠傳電信在去年提出的《5G 頻率政策與產業發展白皮書》來看。在建置專網之前,企業廠區的通訊,經由基地臺到Edge端,Edge上部署了企業服務,經過Edge端連到電信業者的Core(核心網路),再連到Internet。由於企業營運的機敏資料會送到電信商的核心網路,企業對資料保密性的高低,衍生出不同的企業專用網路架構方式。

在4種架構方案中,第一種是運用網路切片技術,在實體網路(公網)切分出一張專屬於企業使用的邏輯網路,背後使用SDN、NFV等虛擬技術,每張切片網路都有自己的QoS配置、容量、路由設定。

網路切片並非新的技術,早期就能用硬體進行切片,而到4G網路全IP化後,各家業者在4G核網(EPC)推動虛擬化,或是採用SDN或NFV技術,網路切片技術也愈來愈成熟。對電信商而言,運用虛擬化技術進行網路切片,比傳統的切片方式更有效率。

不過,網路切片技術一般評估仍認為需等到5G SA商用化,相關設備市場成熟後,電信商從5G NSA轉到5G SA獨立組網架構時,才能在5G核網上真正發揮網路切片的實力。

儘管現階段仍為5G NSA架構,但遠傳電信網路暨技術群企業網路規畫與維運部門協理汪以仁表示,遠傳已可用網路切片技術提供專網部署,遠傳電信從4G核網開始提供網路切片技術,主要是和愛立信合作,採用其遵循3GPP的4G、5G網路。

雖然現在SA技術尚未成熟,遠傳未說明這樣的專網日後是否可相容SA架構,但汪以仁強調,日後若往SA轉移,遠傳會負責為企業作轉移。

第二個方案是企業專用基地臺,該方案依企業需求,將5G基地臺部署至企業的廠區,好處是在廠區內建立5G訊號網路,但要存取企業服務,仍要連到電信商的Edge及Core。第三個方案是進一步將Edge邊緣運算也部署至企業廠區,讓企業不需連到公網,就能在廠區內連到Edge,使用企業應用服務,縮短延遲的時間,但還是需通過電信商的核網連接Internet。

第四個方案則是獨立組網,將基地臺、Edge、核網都放在企業廠區內,相當於在企業廠區內架構一個小型5G獨立組網,相較於第二、三方案,這個方案的安全性更高,但是相對的,因需要額外建置一套基地臺、Edge及核網,成本也相對較高。

中華電信以自行研發MEC強化專網控管

中華電信用於5G專網的基地臺,可用於企業專用或多家企業共用。(攝影_洪政偉)

中華電信同樣提出4種方案對應不同的專網需求,雖然同樣也提出虛擬專用網路切片的架構方式,但考量到未來轉換至5G SA架構才能提

略有差異的是,中華電信的第一種專網建置方案適合大範圍區域使用,基地臺可以特定企業專用或多家企業(例如科學園區)共用,搭配區域型的MEC設備。第二類型則是提供企業專用基地臺及MEC,適用智慧製造及醫療;第三類型為企業專用行動網路,企業有專屬基地臺及核心網路,相當於企業內部擁有一個完整的小型5G網路。供,因此中華電信將網路切片的專網建置方案置於第四,而第一到第三種專網類型,類似於遠傳的第二、三、四方案。

除了中華第一類型,針對較大範圍地區,使用Nokia或愛立信的區域型MEC邊緣運算設備之外,第二、三類型部署的企業專用MEC,主要使用中華電信自行研發的MEC平臺,除了強調和中華電信自家的網路系統有較好的整合性外,還和結盟合作夥伴的應用做整合測試,企業可以依門號、時間、地點調整。企業還可使用MEC的白名單控管使用者,並向核心網路的User Plane進行驗證。

除了四種類型,中華電信也提供MDVPN,除了從4G進到5G網路,速度更快之外,搭配在垂直場域,例如工廠、園區或場館建立的5G專網,架構企業對內對外專用網路環境。

中華電信行動通信分公司總經理陳明仕認為,在5G出現之前,企業可能以Ethetnet為基礎,搭配Wi-Fi或是固網,5G出現後,帶來比4G更快的高速傳輸,使用授權無線頻段,加上低延遲/穩定的特性,克服Wi-Fi干擾的問題,而5G的大量連結能力,讓企業在生產設備上部署大量的感應器,遠端監控生產狀態、維護。

台灣大哥大專網類型切分更細

相較於中華電信、遠傳電信都僅提出4種類型,台灣大哥大將專網類型分得更細,分為6種方案,除了共網架構的5G MDVPN外,使用專用頻段的專頻專網,以及共用電信業者商用頻段的共頻專網(企業專用的5G私網)。

另外三個方案:企業專用基地臺、企業專用基地臺加上專屬MEC、共頻專網加共基,和遠傳電信的第二、三、四方案相似,但當中的共用基地臺是在企業廠區建置基地臺,為了滿足廠區內裝置連接公網需求,這些基地臺也可連接外部的公眾網路。

另一種未列入6種專網方案的,則是5G NSA未來轉換至SA,運用網路切片技術建立的專網,從公網中切出專供企業使用的核網、MEC與基地臺,好處是企業不需要負擔設備,專網服務完全由電信商提供。

5G專網建置挑戰大

除了要考量企業自己的環境,評估電信商提供的各種不同建構方式,企業還必需要了解不同的5G頻譜對專網實際架構上的影響,因專頻專網使用的專用頻段現在還沒釋出,必需等到2021年至2022年政府才會釋出,因此我們先討論共頻專網使用的5G商用頻段。

目前電信商取得的5G商用頻段,包括3.5GHz及28GHz,其中3.5GHz頻段為國際上主流的5G服務頻段,通訊設備及裝置都較為成熟,涵蓋距離也比較廣,但是28GHz頻寬更大、網速更快,但因為涵蓋距離較短,容易受地形阻隔影響,較適合特定場域建置專網使用。

目前三大電信主要仍以3.5GHz頻段為主,28GHz雖具有大頻寬優勢,但設備、裝置相對較少,且性價比較3.5GHz頻段來得低,因此電信商在專網建置上,可能規畫依案場現況,混合運用3.5GHz及28GHz頻段,或是僅以3.5GHz建置。

實際落到不同產業環境,部署5G專網也有不小的難題。台灣大哥大企業產品暨營運管理處副處長魏政賢以製造業為例,製造業生產環境差異相當大,工廠內的無線射頻,例如基地臺位置、天線位置如何規畫就是一項挑戰。一般的製造業環境,環境雖然可能雜亂,但對無線射頻的干擾因素可能不多,而高科技業廠房可能有很多樓層,大量的裝置連網,需要克服多樓層的訊號死角問題。另一種製造業,由於設備可能使用大量金屬,容易對無線訊號產生干擾。

由於企業專用網路不只應用在人,甚至是生產環境中的設備、裝置上,對服務的品質、穩定性要求也較高,電信業者提供SLA等級,包括5乘8到更高的7乘24,此外,還有訊號強度、下載/上載的資料傳輸速率、封包遺失率等等。

企業評估自身的條件,到底適不適合部署5G專網,採何種方式部署,除了紙上規畫外,目前也有一些企業和電信商合作進行PoC驗證,涵蓋製造業、醫療、健康照護、交通運輸、休閒娛樂展演等等,並且已有業者通過測試評做後,確定採用5G專網。


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