科學人雜誌
2021科研發光

工業4.0、數位新生活

2021/05/04 國立臺灣師範大學光電工程所楊承山教授、科學人廣告部企畫製作
科研發光《前進未來 趨勢講堂》臺中場第三場壓軸座談,邀請到中華電信網路處協理王井煦,分享各式的5G光通訊應用!


回首過往數位經濟網路發展脈絡,2000年開始進入寬頻上網M世代,行動、數據與有線電視業者自成體系、互相競爭;2010年邁向數位匯流,跨業整合,服務隨選的時代,產業從垂直分工走向水平分工;2020年進入5G萬物連網、頻寬隨選G世代,1Gbps的寬頻涵蓋率已超越九成,未來2025年期待頻寬能達到2Gbps水準。


5G帶動數位匯流產業環境的變化,從過往以網路為中心,轉變為以客戶為中心、工業4.0,強調客製化的需求。產業必須透過更多的跨層資源分享、合作,才能讓創新服務即時迎向市場,又能兼顧品質的確保,達到如電信等級(99.999%)高可靠度的目標。


服務需求+技術議題 促成行固融合

數位經濟世代網路的演進,王井煦提出一個思考方向:「IP(封包)化促成服務與傳輸分離,讓服務能跨網整合,那行固融合是服務的需求,還是技術的趨勢?」他的答案是,兩者皆有!未來(6G時代)寬頻將需要更大頻寬、導致需使用更高的頻率。電磁波的物理特性,頻率越高,訊號穿牆能力越差(衰減越快),寬頻訊號涵蓋必須仰賴有線(光纖)跨越距離的限制、戶外的行動訊更需結合室內Mesh Wi-Fi的涵蓋,才能達到無所不在(無縫隙的)寬頻接取。


5G網路與NGN(次世代)網路有著眾多差異,包括:全光化-為了滿足5G時代更大頻寬、更低延遲及大容量的多元應用(如AR/VR、企業專網、自駕車), 5G比NGN的光化將更為澈底,朝向全面光傳輸、光交換(Photonic SW)及、光波長可動態調訂之網狀拓樸光網路發展;軟體定義網路-網路資源依客戶需求,可透過程式化動態快速調度;解耦、虛擬化-網路元件朝向模組化發展,模組間以開放、標準化介面,讓網路資源可彈性組裝、調度及分享;雲化-集中營維管、以集中資源馳概念應需調度;連接導向網路-控制訊令與用戶訊務分離(CUPS),用戶間的連結電路會先由控制訊令設定好後,再開放通訊以確保品質。


在5G寬頻網路架構演進過程,行動通訊從以基站為中心演進到以個人終端(手機)為中心;固定通訊從以交換機為中心進展到以客戶家庭(家庭閘道器)為中心;要達成上述以客戶為中心的服務需求,光纖化是網路演進的必要條件;透過網狀拓樸動態調度波長的,才可即時調度,適應多元應用之頻寬與延遲的要求,特別是用戶的上行頻寬(用戶到機房的電路頻寬)更是關鍵。


智慧化網路透過智能化通道(Smart Pipe)實踐,必須具備4S特徵,包括Scalable(可擴展)、Simple(簡易)、Security(安全)、Smart(智慧),也就是資源要能彈性調度、介面要標準化以方便集中管理、要落實安全政策,以及最佳化資源管理;智慧化5G網路更需結合物聯網的情境感知與雲化資源池,透過人工智慧(AI)與大數據,實現自動化與動態訊務管控。


5G光通訊應用 實現數位新生活

5G光通訊的應用是多元無止境的,應用為王,網路是串聯、組裝各項應用的工具。創新應用包括智慧家庭、智慧城市、車聯網、擴增實境(AR)、虛擬實境(VR)等,需要跨領域合作。以車聯網為例,自駕車高度仰賴低延遲特性,因為自駕車控制必須與人工智慧結合,指令要能即時反應,以確保行駛安全,在汽車完全無人駕駛的未來,每一輛車都視為是一個感測器,持續把訊息傳送到雲端的智慧交控中心,結合各項交控即時資料庫的大數據,經人工智慧的演算決策,再反饋給車輛控制單元,才能真正實現無人駕駛車聯網的新生活體驗。


未來5G世界會迎來全新的生活體驗,產業結構將由垂直分工走向水平分工,網路內涵將從溝通人心擴展到連接萬物,透過服務平台與網路整合過程,引入人工智慧、大數據以實現智能化;而在網路接取、傳輸、交換特徵上,包括平台數位化、虛擬化、雲端化;通訊技術:固行融合、光化(FTTH、Photonic SW)、IP化、可程式化;網路架構:從NGN服務與傳輸分離,走向5G時代控制與承載分離,應用服務則以客戶為中心,垂直整合,產業結構演進,就如同過去個人電腦(PC)產業,CPU、背板(匯流排)、網路卡、I/O埠、儲存器與作業系統..等軟硬體器件,均可解藕、標準化(獨立、相容),用戶不僅可以在3C賣場自行組裝(DIY) PC,PC透過各類控制卡與驅動軟體,更可隨用戶自己創意,整合編輯出各類應用。5G時代拜光纖結合IP無線通訊,讓寬頻傳輸無遠弗屆特,類似PC的分散式高速運算與應用,硬體、空間已不再是限制,創意為王。


王井煦最後強調,5G時代要建構開放介面的產業鏈,爭取再創類PC產業的發展,產業與業者間勢必要合作、要分享,再借助近期發展中的數位分身(Digital Twin)技術,一起來降低服務開發的成本與風險,以促進創新服務的加速發展。


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