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2022年全球5G搭配邊緣技術的發展趨勢

許元潔/ 發布日期:2019/10/04/ 瀏覽次數:117

5G除了對各行業帶來的影響外,對傳統的IT運算模式,亦也帶來了很大的改變。5G的應用需搭配其他技術相輔相成,隨著行動通訊技術的發展,物聯網搭配4G技術已有不錯的應用發展,但隨著物聯網規模逐漸擴大,傳統的集中式的運算處理模式,將面臨龐大的瓶頸與壓力,5G行動通訊可驅動關鍵技術「邊緣運算」的發展,有助於解決雲端服務傳輸的瓶頸,受惠5G的高速與低延遲的特性,讓邊緣運算能落實到終端的應用上。邊緣運算是資料在傳輸回雲端之前,在多裝置、龐大訊息先做擷取、過濾與處理,對裝置端做出回饋與反應,不用讓所有資料都上到雲端,讓資料變得更精簡也更好處理,再丟回給雲端進一步處理,光是不用讓所有資料都上傳雲端,就能大幅節省資料的傳輸量,更可進一步讓時間遞延壓得更低。
Frost & Sullivan報告將敘述    5G運用的場景、5G的特性、5G對於顧客端與營運商的優勢、5G與邊緣運算的連結、物聯網(連網5G)邊緣應用,及智慧城市中5G的應用案例。

 

一、5G應用場景

因5G行動寬頻的高速連網能力,將驅動高速邊緣運算成為下一代應用的關鍵因素,其可運用的場景包含:3D影像、UHD螢幕、雲端工作、雲端遊戲、擴增實境(AR)、智慧家庭、智慧建築、聲音、智慧城市、大量連結機器型通信(Massive Machine-type Communications, mMTC)、自駕車、工廠自動化與任務型的應用(如:eHealth)。

二、5G的特性

不間斷的連網能力:5G能夠為全球快速成長的使用者提供穩定的連網能力,因此能提供更高品質的多媒體服務。
支援:5G將能夠支援更多的行動裝置,包括:自動化機器對機器(M2M)與消費者(M2C)。
共存能力(Coexistence):升級成5G技術是融合現有網絡的技術,透過促成與逐漸採用5G技術,其中已有一些技術目前正在被使用中。
網路匯流(Network Convergence):5G網絡基礎設施專門設計用於在單一網絡中以供應不同的技術,5G將讓營運商能更進一步達到真正的網絡匯流。

三、5G的優勢

顧客端
延遲能力:非常低延遲可達到4/1000秒,
連網能力:每單位面積連網裝置速度達100x以上。
資料傳輸:潛在資料傳輸速度高達1-10Gbps。
支援:能輕鬆地支援多重裝置。
營運商
能源效率:網絡能源使用量可望減少90%,進而提高能源效率。
多功能應用程式:可用於管理物聯網服務,如:無人駕駛車。
聚合(Aggregate)功能:可以將多個網絡聚合至一個平台上。
可操作性(Operability):可與上一代技術進行相互操作。
 

四、5G與邊緣運算的連結

裝置搭配5G後,運用低延遲的特行進行資料的傳輸,且資料能直接傳輸至行動通信基地台,再到雲端,中間無需經過邊緣處理器,即節省許多運算的傳遞時間。此外,5G能即時地傳輸與處理大量數據,而不會出現明顯網路速度的瓶頸。另,5G能確保資料的完整性,在資料傳輸能安全地與一致地收集來自任何來源與各種檔案大小的資料。就理論而言,5G將雲端具有無限的處理與儲存容量帶至邊緣,不僅簡化了架構也簡化了部署流程。
邊緣運算是將資料盡可能靠近在資源所在地進行運算。「邊緣」不在雲中、也不在傳統的企業資料中心或服務器機房,而是根據供應商或工作量,邊緣可以定義任意數量的位置。5G行動通訊驅動關鍵技術「邊緣運算」,可有彈性地解決雲端服務傳輸的瓶頸,受惠5G的高速與低延遲的特性,讓邊緣運算能落實到終端的應用上。

五、物聯網(連網5G)邊緣應用:

2017年亞太地區是全球物聯網裝置最大的市場,主要受到中國市場的推動,其次,緊追在後的是美國與歐洲。隨著中國物聯網裝置的增加,印度市場也逐漸發展成熟,預計至2022年前,亞太地區依舊將引領著邊緣運算的發展。美國與歐洲因受大型機器與大型系統安裝的限制,故快速發展的機會就轉移至中國、印度市場與其餘的亞洲地區,且將成為大者恆大的趨勢發展。
以全球市場來看,聯網裝置市場中,以商業建築的占比最大,因受惠於感測器應用的帶動,如:監視器監控、門禁控制、電梯、消防安全裝置、灑水器等物聯網市場推動市場規模的發展。
物聯網裝置的連線通訊協定(Connectivity Protocol)最大使用占比的是固網,其次是Wi-Fi與蜂巢式網路,超過90%的物聯網裝置都使用傳統與乙太網路。由於物聯網裝置的大多數應用都設置於建築物內,使得固網仍保持穩定的占比。在2022年以前,由於5G無線連網訊號逐漸變穩定,將會帶動蜂巢式網路的裝置數。雖然在預測期間蜂巢式網路的占比沒有顯著的增加,但長期趨勢是物聯網裝置與蜂巢式網路的使用將有所成長,因此,固網的使用則逐漸的被淘汰。

六、智慧城市中5G的應用案例:

(一)日本
日本4家日本行動通信商(docomo、au、Softbank與Rakuten)皆獲得總務省(MIC)的頻譜許可,並計劃在2020年推出5G服務。日本智慧城市的5G試驗:(1) .東京二子玉川地區的虛擬化雲端網路,Rakuten於2019年2月打造全球首個「端對端、完全虛擬化的雲端原生行動網路」,預計2019年下半年正式推出5G網路服務。(2) .德島市神山町的衛星辦公室,NTT DoCoMo於2019年1月成立了衛星辦公室。(3) .愛知縣知多路2019年3月Softbank試驗出一條智慧型高速公路,安裝於橋墩或樑上的感測器,資料將被傳輸到公司新開發的5G無線接收器,可於自然災害時遠程檢測高速公路的損壞程度。此外,還能向駕駛提供準確的交通路況。(4) .東京羽田機場的保全機器人,從2018年11月至12月期間,日本行動電話服務品牌au(由KDDI電信公司經營)透過採用三星的5G解決方案,在羽田機場設置安全機器人與相機。
 
(二)韓國
2019年4月3日韓國三大電信(SK Telecom、LG U+與kt)推出5G行動網路。(1) .松島市:人口約7萬名,具有垃圾廢棄物管理系統、大眾交通資訊與40%的綠地能降低30%的耗能。(2) .安養市:透過彙整個人的資料對可疑車輛進行模式分析。(3) .原州市:目標成為低碳綠色城市,減少碳排放結合健康安全、教育文化藝術與綠色觀光等。(4) .釜山綠色U city:智慧停車場、智慧綠色城市可減少能源的耗損。
 
(三)美國
美國政府承諾會提供更多的頻譜與200億美元的資金,確保美國在5G領域的主導地位。
1.奧勒岡州波特蘭:物聯網與感測器網絡連接到路燈與交通信號,透過資料的回傳可搜尋有關空氣品質的資料,也可以改善交通管制。
2.拉斯維加斯:拉斯維加斯目前正在測試3個試驗項目、2025年為連網整個城市提供5億美元的資金、用於追蹤與管理流量的感測器、減少二氧化碳的排放、偵測行人安全的感測器,及垃圾廢棄物管理系統。
3.堪薩斯城:透過公部門與企業結盟的合作夥伴關係為物聯網工作提供1600萬美元的資金,為市民安裝25個公用資訊站(kiosks),與網路進行連接以接收與城市相關的資訊。
 
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