What is 5G ? 革新中的應用與挑戰

What is 5G ? 革新中的應用與挑戰

作者:Kim

Kim 是現在基石的 Intern,在政大 MBA 打滾,喜歡探索各種事物背後的邏輯、見證新創們的從 0 到 1 。


根據華為預測, 1~3 年內, 5G 將在智慧媒體、智慧教育、智能電網、城市安防等方面產生商業價值; 3~5 年內,則會在自動駕駛、智慧工業、智慧醫療、機器人等領域帶來改變。最近掀起的 5G 的投資熱潮,和 AI 、物聯網又有何關聯?本文將分享何謂 5G ,有何應用場景和挑戰。

5G 最為人稱道的,是物聯網。大家還記得當 4G 取代 3G 的時候嗎?現今出現在你我生活中的 OTT 串流平台、電子錢包、手機支付、視訊通話 …… 等多數智慧型手機應用得以成熟,都是有賴這個「第四代行動通訊技術」帶來的快速傳輸大量資訊能力,但為何 5G 如同一顆新引擎,能加速實現物聯網的全應用?

Source:(cic.org.sa,https://cic.org.sa/2018/05/al-khobar-city-of-saudi-arabia-becomes-first-recipient-of-5g-network-among-mena-cities-2/)
Source:(cic.org.sa)

因為物聯網的基礎是靠網際網路發展而實現的,而目前網際網路則倚賴電信通訊技術,像大家耳熟能詳的 4G ;電信通訊技術就如同 IoT 發展的引擎,從 4G 到 5G ,換顆新引擎,就能「擴大應用、更穩定」。

4G 和 5G 真的有差這麼多?

想像一下,人類的正常反應速度約是 250 毫秒, 5G 技術得以讓反應速度比你快兩百多倍,這是為何自駕車的夢想得以實踐、遠距手術得以被推廣,相比原本的 4G ,它具有更高速、更低延遲,以及能連結更多裝置的優勢

我們接著就來看 5G 三種特性相對的應用:

一、急速體驗,釋放娛樂產業潛能⏤增強型行動寬頻通訊 ( eMBB ,Enhanced Mobile Broadband )

5G 的傳輸速度可達每秒 1 gpbs ( gigabits per second ),是 4G 的 10 ~ 100 倍,也就是所謂增強型行動寬頻通訊( eMBB ),其「高頻寬」得以提供比 4G 更高的傳輸數量,加強大流量行動寬頻業務,白話講,就是能增強資料處理速率。

針對此特質的應用側重於內容和速度,例如增強動態網路的管理配置,像體育館、飯店等大型場所的數位顯示器可以更快速的刷新、提供更豐富內容;最常見的應用則可能是高畫質 Full HD 影片的下載或即時觀看。

除此之外,值得關注的應用還有需耗費大量頻寬,因網速過慢而難以普及的「 AR / VR  」。 AR 為擴充虛擬實境,也就是現實與虛擬結合,像是 Google glass (可以拍照或錄影的數位眼鏡)、把車速和導航投影在車窗玻璃的「車載系統」都是屬於這類。而 VR 則是完全虛擬的體驗,可以用在遊戲或是模擬情境的特殊訓練,如虛擬手術、作戰訓練。

藉由 5G eMBB 之特性, AR 、 VR 有望成為最先廣為應用的「產品」,除了遊戲產業之外,「全息通話」也是備受矚目的應用之一,它能讓身處地球另一端的人「親臨現場」與你互動, 今年六月中興通訊就與西班牙電信商 Orange 合作,在 Global 5G Event 展示這項技術,而這也和接下來要講的 5G 「低延遲」特性有關。

二、無人駕駛落地,即時反應就靠它⏤超可靠度和低延遲通訊 ( URLLC , Ultra-reliable and Low Latency Communications )

相較於 4G 約 200 毫秒的延遲性, 5G 可以達到僅 1 豪秒的延遲,而錯誤率 ( Block Error Rate, BLER ) 在 1ms 的延遲與封包大小為 32bytes 的情況下要達到 10-5 以下⏤即所謂高可靠性、低延遲( URLLC )特性。

這樣的特性能在對時間敏感的任務派上用場,能幫助人工智慧快速做出決策、滿足危險預防的需求,通常會應用在像是無人駕駛、遠距離操控手術,或像是深海鑽油井此類倚賴遠程操控的智慧工業上。

在自動駕駛的應用當中,低延遲是達成高安全性的關鍵,能提高緊急狀況發生時的反應能力,減少意外發生。例如,當前方車輛發生事故時,無線信號會立即發送到跟隨車輛,使其降低車速並避免連環車禍,無線通訊必須具備極低的延遲,才能適當、準確地執行這類車間通訊任務。

低延遲也助於遠距手術發展,讓異地醫生能操作即時機械手臂,為病患診斷、手術,不再受到地點限制;此外用於工業製造生產流程中的無線控制,也能仰賴低延遲、高可靠的特性,即時反應並增加產能,這也是為何我們就要講到 5G 的終極應用,物聯網。

三、海量資訊全連結⏤巨量物聯網通訊 mMTC( massive machine type communications, mMTC)

source:CISA

5G 網路能負擔聯網密度高達到每平方公里 100 萬台設備,也就是所謂巨量物聯網通訊的特點( mMTC ),能滿足物聯網應用時代,對於大量裝置的多連結需求,集結剛剛上述特點,讓物與物之間快速資訊「溝通」、「修正」,造就所謂工業物聯網、智慧城市。

舉京東物流在中國打造的智能物流園區為例,這個 5G 物流園區內的無人機、無人車全部都導入自動駕駛技術,像無人重卡、無人貨車、無人巡檢機器人,而入院的車輛也透過自動計算、匹配最佳的停車位。

其倉庫也透過數字化,加上視覺傳感器,能自動識別商品實物體積、配對合適車輛,提升乘載率,園區內還設置智能車輛匹配、自動駕駛覆蓋、人臉識別管理和全域信息監控,整個物流園區透過低延遲、增加連接速度、海量連結等特性,實現高度自動化的物流管理。

mMTC 能連結高密度的設備數量,有助於達成所謂「車聯網」,不僅限於車與車之間的連結,而是車輛和各種基礎交通建設、行人、電網、網絡等大量物品對接,如車輛對交通信號如紅綠燈、交叉路口的感知、行人身上的穿戴裝置感測等。

為何智慧車聯網在 5G 技術出現時呼聲變高?因為 5G 能連結更多裝置、更低延遲性,在安全性、感知反應能力,都能大幅提升。

5G 的挑戰為何?

當然,看似完美的 5G 應用要落地,背後還有一段路要走。

第一,是高密度基地台的資源投入、高昂的頻譜費用

由於 5G 涵蓋更寬更高的頻譜,而高頻毫米波傳輸的無線網絡傳播能力較差(相較於 4G 常用頻段 450MHz~3,800MHz 之間,5G 介於 30GHz ~ 300GHz 的毫米波頻段,頻率更高、波長較短),繞射能力會減弱,因此需要更高密度的基地台。

如果要覆蓋同一面積, 5G 需要建置的基地台將是 4G 的 2 ~4 倍,解決方案不是沒有,像日本政府目前就研擬開放以「交通號誌」讓電信業者作為基地台的配套,讓覆蓋率可以更密集,但這背後暗示著電信業者建置成本提高,對於台灣繼 499 之亂後 APRU 明顯變低的電信業者來說,在 4G 都還沒回本的壓力之下,大規模的投資成本壓力不小。

此外, 5G 頻譜包含 1,800 MHz 、 3.5 GHz 及 28 GHz 等 NCC 釋出的頻段,底價 300 億元,預估標金是 440 億,當初 4G 第一波釋照的決標金額是 1186.5 億元,雖然本次 5G 標金會不會再創天價很難說,但應不會少於 NCC 預計的 440 億元收入。

而這些投資,也只是開始應用的「前置作業」,後續還有剛剛所提的建設成本。根據 NCC 規定, 3.5GHz 得標者需要在 5 年內建置至少 1000 座 5G 基地台,並涵蓋全國人口比例至少達 50% ,在在顯示拿到頻譜只是個投資的開端。

第二,考驗電信業者的跨界整合能力

業者的資本投資加大,必然要想辦法回收成本。過去 4G 世代幾乎都是 To C 的市場,消費者的應用方式大同小異,加上台灣行動用戶市場飽和,從 2015 年 2,819 萬戶至 2018 年 11 月僅微幅成長至  2,916 萬戶、每戶平均利潤值 ( ARPU ) 不斷下降,顯示出台灣的消費者已經習慣低價的吃到飽資費、市場飽和, 5G 未來的定價受限,電信商光是賣資費恐怕難以持續成長。

這種情況下,電信商必須「換腦」;一方面從消費者端擴大應用 ,另一方面,去思考  5G 對企業的變革,找到電信商可以切入的藍海市場。

最有名的消費者應用案例,莫過於美國最大的電信商 AT&T 被批准併購時代華納, 它的意圖很明顯, 運用自身通訊網路基礎設施、行動裝置等龐大用戶優勢,結合數位內容發行商時代華納,一個旗下資產包含 HBO 、 CNN 、華納兄弟電影製作的公司,為的就是強食影音串流這塊大餅。

其實不僅影音串流,台灣的電信業者也在積極的異業結盟,催生各種消費端的應用,例如中華電信和故宮合作準備推出 AR 觀展體驗、和 Verizon Media 合作主打沈浸式影音體驗等,都是電信業者想打消費者應用的案例。

而在企業這端,則存在另一個深具潛力的市場;電信業者若能與利用 5G 優勢與企業合作提出涵蓋硬體、軟體、雲端服務在內的解決方案,解決不同行業用戶的痛點,將能成功獲利。

舉例來說,中國電梯產業因應科技發展,開始推動所謂電梯互聯網,而中國移動電信開發移動互聯網平台,其中一個產品「電梯衛士」就幫助電梯業者實時監控、維保管理,提高管理效;近期中國聯通也與百度、華為等企業聯合推出「 5G 電梯安全智慧媒體平台」,積極打造一個電梯安全網絡,這些都有賴電信業者的跨界應用能力,為產業帶來加值。

第三,法規是否能跟上腳步也是問題,儘管 5G 為人類生活帶來無數想像,但從自駕車、無人機送貨、在家看診等,創新的技術還是有賴法規的調整和配套。

最後想和大家分享,其實在一般人用的自駕車上路前,市場上已經開始以別種方式「試水溫」,像是最近軟銀大筆投資的 Nuro 正式宣佈和沃爾瑪合作,其「 無人駕駛送貨車」開始在休士頓試點運營,讓人可以預見自駕車充滿潛力的未來⏤或可說這種簡單、較無爭議的應用才能快速落地。

Source: Forbes

其實無人駕駛早就在 2009 年被 Google 提出,雖然一開始被視為能改變世界的發明,但中間卻受到各種困難,像是自駕車的車禍事件、法規阻礙,都讓其難以真正上路,更別談「自駕車道德兩難」,關於犧牲路人還是犧牲乘客此類的選擇;然而可以確定的是,這次 5G 如果可以完整部署,透過本文提到的 mMTC、URLLC 等性質,肯定能大幅提升安全性和效率,而沒有面臨道德兩難的「送貨車」,也能夠先一肩扛起外送員的責任,無不為一種改變生活的「產品」。

5G 打造一個未來創業家的戰場,是機會也是挑戰。

對娛樂產業而言,消費者能享受到從前未能想像的流暢體驗、多元應用;對工業製造來說,將正式進入工業 4.0 ,讓工廠的效率與產能都將大幅提升;對企業、電信業者來說, 5G 則是值得一試的挑戰。 

儘管大量商轉需要時間,「智慧城市」並不會馬上來臨,但在可期待的幾年內,5G 帶來的改變將滲透你我的生活。

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