鎖定核心網路，臺灣研究人員以二十年時間鑄成價值30億的世界級開源專案

陽明交大資工系教授陳志成在二十多年前，立下打造出真正有影響力的開源專案的目標，要如同加州大學柏克萊分校打造的FreeBSD，影響了全世界的IT產業發展。

美國博士畢業後，陳志成先進入貝爾實驗室旗下子公司Bellcore的研究，特別聚焦在2.5G到3G的電信技術。

一套電信系統包括了三大部分，手機、基地臺，以及基地臺所連結的後端網路系統，也就是核心網路系統。「核心網路就像是電信系統的大腦，負責控制所有的通信，從認證、計費、連線建立到移動管理等。」陳志成解釋。

2001年，陳志成返臺任教，繼續從事核心網路的研究，在學校通常用電腦模擬和數學分析來嘗試研究點子，為了驗證新想法需要進行實測，可是，當時無法取得核心網路。

他指導的學生提議找一套核心網路來實測，但早期一套電信公網所用的核心網路成本動輒臺幣上百億元，就算到了5G時代，一套核心網路系統也要價臺幣數十億元，學界不可能有如此龐大資源來架設。

陳志成試圖尋求電信公司合作，就算電信公司願意出借設備，但是，當學生想要修改核心網路系統其中一臺節點，來驗證自己的想法時，卻發現那些都是Nokia、Ericsson等電信設備大廠的產品，不可能提供原始碼。

「核心網路是技術門檻極高的產業，全球只有幾家廠商能做，他們不可能公開程式碼。」陳志成回憶，這讓他開始思考，有沒有機會做一個開源的核心網路，讓大家做研究。

他相信：「一個開源專案的影響力，有時比發表論文更大，我想在學校做出真正有影響力的開源專案。」

5G技術採取軟硬體分離設計，讓開源核網專案成為可能

早在2004、2005年時，陳志成就浮現了打造開源核心網路的想法。不過，當時的電信系統處於軟體與硬體高度整合的3G時代，開源核心網路的想法難以實現。直到5G時代，電信系統出現了破壞性的變革，過去看似不可能的開源夢，出現了轉機。

陳志成指出5G技術的兩大關鍵改變是，在服務模式上，4G之前主要用來服務人，但從5G開始，同時服務人和大量機器，比過去有更多種應用的可能性和需求。其次是技術面的轉變上，5G通訊協定的設計，實現了軟硬體分離的設計，引進了軟體化和虛擬化的概念。「核心網路可以安裝到任何標準硬體上，甚至一般電腦就可以執行，這大大降低了硬體門檻，讓開源核心網路成為可能。」陳志成點出了其中的關鍵變化，就像電腦產業的發展一樣，硬體則越來越標準化，而軟體則是越來越重要，從5G之後的電信產業發展也會走上類似的發展。

負責制定行動通訊技術的組織是3GPP，會以R1、R2等來代表每一個版本的標準，R15版標準就是規範5G技術的技術標準。2014年時，R15版標準還處於草案討論階段，尚未定案。陳志成爭取到國科會計畫補助，找來三名碩士生，依照R15版標準草案的概念精神，實作出了一個開源核心網路專案RECO（Reconfigurable Core Network），雖然這個開源專案沒有完全遵照標準，但這是陳志成研究團隊已經邁向實作之路的第一步。他們陸續還發表精進的開源版本，但仍舊以概念實作為主，而沒有完全遵照標準。

2018年開始以實作出遵照5G標準的核網系統為目標

直到2018年，國科會希望陳志成依照R15版標準來實作，而且要具備互通性。陳志成研究團隊的主要成員是碩士生，這些電信知識，都是大學時期完全沒有接觸過的技術，想要完全實作出標準，開發團隊成員必須要了解5G標準中的每一行內容，這是一個很大挑戰，也是相當複雜的任務。進入陳志成團隊的碩士生，第一年是訓練階段，撰寫大量程式碼來練習，直到第二年才能開始投入5G標準的實作開發。

為了驗證互通性，陳志成與臺灣開發小型基地臺的廠商合作，用商用基地臺來驗證，free5GC的確符合標準可以互通。另外，也和中華電信合作，使用專業測試公司的商用核心網路測試軟體，來找出不符標準之處，不斷修改、測試，直到陳志成確定這套自己開發的核心網路軟體，真的完全遵照了3GPP的5G標準，才決定釋出。最後，陳志成研究團隊順利開發出了一套非獨立式架構（NSA）的5G開源核心網路，也就是free5GC。

2019年1月，陳志成正式對外發表了這套全球第一個開源的核心網路專案。free5GC的目標是要實作出3GPP R15版標準5G核心網路的各項網路功能，分三個階段逐漸完善，1月釋出的第一版，主要實作出了NSSF、AMF、UPF等核心網路功能，也支援與4G RAN網路的互聯，到了2019年10月釋出了第二版，擴充了更多網路功能。隔年，2020年4月釋出第三版，不只支援IPTV網路協定電視，也增加了更多功能，如營運自動化與管理功能、5G調度器、網路切片等，提供了更完整的5G核心網路系統功能。

影響力比短期利益更重要，採取Apache 2.0授權釋出

因為free5GC是全球第一套符合5G標準的開源核心網路，發布後，引起全球電信業很大的迴響。尤其，free5GC採用了Apache 2.0授權條款，允許任何人免費使用，可以商業化，也不需要將自己延伸開發的程式碼開源。有學生不理解為何不靠專案授權來賺錢，陳志成告訴他：「影響力比短期利益更重要，這樣的開放模式，才可以讓free5GC的影響力最大化。」

開源核網專案成為臺灣基地臺業者的研發基礎

雖然第一版free5GC還沒達到規模化商轉等級的可用性，可以24小時，但已經對臺灣行動通訊產業，帶來很大的幫助，當時，臺灣有二十多家開發小型基地臺的業者，需要一套標準化核心網路來測試新產品，雖然市場已出現了小規模電信網路的專網設備產品，但也動輒要價數百萬到上千萬，對臺灣廠商是一筆很大的負擔，免費開源的free5GC，成了他們研發的重要基礎。

不少學術研究人員，可以自己取得free5GC的原始碼來修改，測試自己的想法。舉例來說，陳志成就和美國萊斯大學（Rice University）進行大規模天線網路與free5GC的協同實作，這個源自臺灣本土的開源專案影響力，開始擴散到國際。當時的科技部更將free5GC視為亮點研發成果，頒發未來科技突破獎，在2019年列為臺灣領先全球的11項技術之一。

為吸引國際人才參與，決定加入Linux基金會

free5GC越來越受到關注的同時，專案功能越來越完善，程式碼也日益龐大，陳志成希望能夠吸引各國開發人員來參與，後來決定加入國際開源組織Linux基金會。

陳志成跟Linux基金會聯絡後，很快就得到回覆，原來Linux基金會也觀察free5GC很長一段時間，很有興趣合作，只開了兩次線上會議，就拍板談定。在陽明交大校方協助下，後來也完成了相關合規程序的行政作業。最後，Linux基金會在2024年9月歐洲開源高峰會中，正式對外宣布。

消息一公開，很快就有歐洲頂尖的開發高手想要參與貢獻，Linux基金會旗下多個開源專案開始採用，也有美國大學教授用free5GC為基礎來申請國家級研究計畫。

不只臺灣團隊，專案貢獻者擴大到歐、美、亞洲多國

free5GC從2019年發布至今，每月超過3千次下載，累計下載數多達數十萬次，更有數百個GitHub的副本，研究成果也被近800篇論文引用。專案程式碼主要貢獻者，除了臺灣開發者之外，更有來自法國、德國、義大利、巴西、美國、日本等國的開發者。

陳志成表示，free5GC最大價值是提供一個可以修改程式碼的平臺，用於學術研究、新標準測試和人才培育。

開源模式和商業服務並行，確保研究和產業發展的雙贏

為了支援商業運用的需求，陳志成在2021年時，另外成立了一家新創公司禾薪科技，以核網軟體即服務的形式，來提供高度穩定的商用等級5G核心網路產品，進軍全球5G專網市場。

陳志成表示：「free5GC 專案的定位非常明確，不是一個商用產品。」他進一步解釋，free5GC開源專案和商用公司各有不同的目標客群，也各自獨立運作的兩個不同的團隊。free5GC的國際知名度，有助於提高商用公司的能見度，「開源專案和商業服務並行的模式，可以確保研究和產業發展的雙贏。」

從草莓農場機器人到智慧工廠產線，臺灣已有不少應用實例

以free5GC商用版5G核心網路技術打造的5G專網，在臺灣已有不少應用實例成果，像是高雄亞灣場域的無人機電競結合混合實境的直播影像傳輸，或是霧峰草莓科技農場上的自主移動機器人，用來傳輸農作物監控的AIoT數據。在大亞電線電纜臺南上千坪工廠中，電線電纜業第一套積木式彈性智慧產線也是靠這套5G專網來傳輸。

航太製造業的漢翔航空用free5GC的商用產品版本，在高雄岡山機匣三廠中發展多項5G智慧應用，例如用於機臺機匣加工設備的健康監控與暖機服務上，靠5G提供即時監測，收集資料提供AI模型分析，來解決氣溫及濕度變化影響加工精度的問題。（圖片來源／漢翔航空）

下一步發展聚焦NWDAF、數位孿生、衛星通訊

free5GC的下一步發展，除了持續實作最新的5G標準以外，陳志成表示，未來也將聚焦多項新興議題，像是網路資料分析功能(Network Data Analytics Function，簡稱NWDAF）、數位孿生、衛星通訊議題等。NWDAF議題要研究如何運用AI來優化網路運作和資料搜集，可供外部AI的資安分析或服務優化之用。

數位孿生則是以5G核心網路作為通訊基礎架構，來支援工廠自動化，智慧城市等，在臺灣已有實際案例。像是航太製造業的漢翔航空，則用這套5G專網技術，在高雄岡山機匣三廠中發展了多項5G智慧應用，像是將5G傳輸技術用於AMR自動無人搬運車，結合了刀單eSOP自動化運送刀具，來解決無人搬運車跨網段運送的停頓與延遲問題。或是用於國產機臺機匣加工設備的健康監控與暖機服務上，靠5G提供即時監測，收集資料提供AI模型分析，來解決氣溫及濕度變化影響加工精度的問題。

3GPP標準未來納入衛星通訊功能之後，free5GC專案也會納入實作，將可以用於救災、消防、警察工作等場景。尤其在天然災害導致公共網路中斷的情況下，或在火場救災需要快速部署時，可以提供一套高可靠度、低延遲的小型專網服務。

像是中華電信和亞旭電腦合作，已經開發了一款背包式的5G專網，將禾薪科技的5G核心網路、基地臺及應用服務整合至一個背包大小，支援衛星傳輸技術，可以在極端環境中使用，像是高山、災難現場，快速建立一個穩定的5G專網服務。

雲原生技術當道和生成式AI爆紅的浪潮下，善用開源技術和軟體，已經是企業IT技術的主流，臺灣的軟體產業，長期缺乏如硬體產業般受到重視的地位，臺灣企業對於開源軟體也多以消費、使用最大宗。

但也有陳志成這樣致力投入開源軟體的專家，二十多年來，一路堅持，才打造出free5GC這樣具有世界級影響力的開源專案。

free5GC專案讓臺灣在電信產業的國際影響力，從跟隨者的角色，變成了先行者，更讓臺灣擁有世界級的開源專案，可以成為企業擁抱開源浪潮最好的榜樣。