開放架構
搶攻5G開放架構商機 經濟部攜手Cisco打造國際隊
台灣於2020年正式邁入5G元年,開放架構發展看來水到渠成,打開無線存取網路的封閉架構,也將帶動每年上兆的5G行動通訊基礎建設商機。日前經濟部工業局宣布與美國網通科技廠商思科(Cisco)聯手,以「Open Networking Taiwan Amazing」為核心價值,與台灣在地系統整合商華電聯網和網通設備廠商智邦、明泰、智易、亞旭、中磊、正文等,在桃園智慧創新應用展示中心,打造全台首座5G開放網路驗測平台,全力搶攻5G白牌電信設備商機。
經濟部、工研院、思科與多家台灣網通廠商組成國際隊,合作打造台灣首座 5G 開放網路驗測平台
在以往的3G、4G時代,電信營運商若要建置基站,須向傳統電信設備商如愛立信(Ericsson)、諾基亞(Nokia)等大廠以統包方式採購其專屬規格設備,系統架構相當封閉。然而5G開放網路架構出現後,其雲端化、虛擬化的技術有利於基地台介面的開放及標準化,使電信營運商從無線電接取網路、傳輸網路到核心網路的整個架構都可以開放給不同的供應商參與。簡而言之,現在只須採購標準化設備即可布建基地台,這將顛覆過去對電信設備大廠的依賴,也可降低基地台建設成本。
尤其,台灣網路通訊設備產業經過數十年發展,目前在全球中游網路通訊產品市場,不論是交換器、小型基地台、路由器、閘道器等,都已具備高度的全球適用性與多元市場經驗,現在透過開放式網路架構,讓設備製造商有更多的機會,得以開創全新商業模式。
經濟部長王美花指出,5G產業高度國際化,台灣產業界近年對於標準制定與產業發展高度關注,面對5G開放架構商機,與國際級廠商合作組成國際隊,希望能為相關廠商開拓新商機。而行政院國家發展委員會主任委員龔明鑫也提到,行動通訊設備市場多年來台灣斬獲有限,5G時代打破封閉核心網路,台灣將產生很多機會;行政院科技會報執行祕書蔡志宏更認為,台灣上下游產業鏈完整、工程師素質高、幅員也適合作為測試場域,5G開放架構台灣大有可為。
經濟部長王美花現身記者會,談論5G開放式架構網路實驗平台對台灣網通產業的影響
另外,以日本樂天為例,該公司於2018年取得日本第四張電信執照後,便大量引進開放架構系統實現5G電信服務,包括與思科合作設計核心網路,也採用廣達旗下雲達科技的邊緣運算伺服器以及中磊電子的5G小型基地台,展現台灣廠商網路通訊產品的發展,且今年4月宣布投入54億美元,鋪設日本全國5G網路,預期為台灣廠商帶來新商機。
桃園青埔智慧創新應用示範中心,打造出具備高度彈性、開放性和相容性的5G開放網路驗測平台,為台灣網通設備廠提供全新型態的5G電信專網服務,同時透過與國際開放網路架構組織,如O-RAN(Open Radio Access Network)及TIP(Telecom Infra Project)的緊密合作,此平台將扮演搭建產業合作、國際接軌的連結橋梁,幫助研發中的產品或解決方案執行驗證測試相容性,成為絕佳的5G專網測試場域,幫助台灣進一步接軌國際市場。
解決資安與系統整合難題 5G開放架構過五關斬六將
開放網路由於預期可以大幅節省電信營運商的系統建置與維運成本,多年來吸引電信商與網通設備、伺服器廠、相關零組件廠商的興趣,但一直未能有大幅進展;進入5G時代,營運商網路建置成本大幅提高,加上5G任務複雜多樣,網路雲化勢在必行,為開放式無線電接取網路(Radio Access Network, RAN)創造主客觀的條件,日本樂天移動(Rakuten Mobile)宣示將採用4G開放基地台更是吹皺一池春水,讓5G開放架構熱度直線上升。
不過從目前電信設備市場生態來觀察,諾基亞(Nokia)、愛立信(Ericsson)、華為(Huawei)、中興通訊(ZTE)、三星(Samsung)五家廠商市占率合計接近100%,這五家廠商不管是否支持開放架構,斷不可能拱手將市場讓出,所以5G開放網路雖然有好的開始,但是眼前仍有諸多問題等待解決,如電信設備廠的合作態度、產業鏈標準化開放進展、產業鏈上下游串連成效與開放架構可能帶動的資安風險等,都在在考驗推動開放RAN的廠商們。
推動5G開放系統困難重重
近來討論開放架構都聚焦在將RAN解構並重組產業鏈,然而從更宏觀的角度來觀察,Nokia台港澳業務銷售總監鄭志中表示,走向雲化的5G網路架構,持續朝更開放發展,不過部分大型電信營運商是在網路管理的層次討論,如RAN Intelligent Controller與開放控制這兩個層面,主要著眼於網路管理的架構下,討論如何讓電信網路運作更有效率。
然而O-RAN的討論是在將整個RAN架構開放與標準化,對於電信設備商來說,其中敏感的部分就是涉及其軟硬體的核心業務,過去電信網路布建確實由少數廠商「壟斷」,而目前多個開放架構推動組織,大部分都由電信營運商主導,最了解RAN「內情」的設備商參與情況多屬被動,投入程度也不若網通設備、伺服器與OEM/ODM這類發現新商機大陸的廠商。有業界人士直言,RAN開放架構裡,介面標準化是重要的一環,不同設備廠商的設備如何透過這些介面互聯/互通,過去設備廠不可能討論,未來要推動門檻也很高。
圖1 台灣思科系統資深電信策略顧問劉志鴻
另外,以前資訊科技(IT)與網路科技(NT)算是兩個涇渭分明的領域,RAN開放架構會將IT與NT拉得更近,彼此沒有明顯界限,台灣思科系統資深電信策略顧問劉志鴻(圖1)指出,在整個RAN架構中,除了硬體,更重要的是軟體與維運服務,電信營運商對於基地台的使用穩定度、可靠性與效能非常重視,所以在白牌設備相關條件還沒達到基本要求之前,營運商也不會貿然採用。台灣思科系統首席技術顧問錢小山表示,5G開放架構要複製資料中心的成功模式,設備穩定度是其中一個重點。
圖2 台灣思科系統首席技術顧問錢小山
系統整合扮演關鍵角色
無線電接取網路解構的過程中,原先由電信設備商扮演的角色被新產業鏈業者取代,其中最關鍵的就是系統整合,工研院產科國際所分析師魏依伶說,5G網路管理複雜度與重要性更甚於4G,由於5G將發展更多產業化應用,透過網路切片(Network Slicing)將網路分項功能模組化,提供給相關應用,不僅管理要更有彈性,也要更有效利用網路資源。系統整合業者扮演的角色可謂承上啟下,除為營運商排除網路問題之外,也要能統整產業鏈中的軟硬體供應商,找出問題所在並釐清責任。
目前開放RAN發展的成敗,產業人士都認為系統整合商扮演關鍵角色,然而這類廠商也由於角色吃重,不是一般業者能勝任,魏依伶直言,系統整合業者需要軟體、硬體與系統管理的綜合能力,以目前樂天移動的架構為例,Cisco扮演的就是系統整合的角色,該公司已經是網通領域的巨擘,網路設備路由器、交換機執全世界牛耳;另外,歐洲大型電信商Vodafone也宣布要將10萬個2G/3G設備換成開放架構,五大電信設備商中相對較小的Samsung就在這個案子中扮演系統整合商。
由Cisco與Samsung的例子來看,這兩家公司本身都是大型的公司,也具備多樣化能力,甚至Samsung本身就是電信設備供應商,才足以在開放架構裡面擔任系統整合重任。現在產業多半看到的是有形的成本節省與價值的取代,沒有發現電信設備商過去提供更大的價值是無形的服務與保障,鄭志中直言,Nokia有2~3萬個軟體工程師負責軟體與維運功能的開發,而且累積數十年的經驗,這不是其他廠商可以輕易取代的。
開放架構不必然提升資安風險
因此,5G RAN要走上開放網路架構還有許多關卡,除了產業鏈的解構重組之外,光寶科技網路通訊事業部總經理謝彥鵬解釋,系統整合商在利潤重新分配的過程中,需要在ecosystem中將利潤分配合理化,電信設備廠並不是完全被取代,其依然在產業鏈中扮演非常重要的角色。除了Cisco與Samsung這類廠商,未來具備多樣整合性能力的廠商,也可能成為開放RAN裡的系統整合商,工研院資通所副所長丁邦安就認為,如果從Nokia、Ericsson這些廠商中,分拆出一個新公司,專門發展開放架構,也可以適切扮演系統整合的角色。
另外,5G存取網路架構開放後,許多標準型的產品取代過去封閉式的架構,像是底層可能採用Linux開放軟體,容易將系統漏洞暴露在外,連帶使得網路風險大幅提升,謝彥鵬說明,開放本身不代表不安全,不管是開放架構或封閉架構,都很難阻擋資安危害,面對越來越嚴峻的資安挑戰,需要從架構設計階段就導入安全防護概念,並透過嚴謹的測試、驗證規範,若真正發生危害也需要建立可以迅速釐清問題與處理的做法。
由於電信服務商與使用者簽有合約,對於網路危害非常敏感,營運商希望盡量降低網路攻擊風險,白名單的管理是其中一個重點,可以初步杜絕駭客,不過真正的攻擊是無孔不入的,台灣思科系統首席資安顧問游証硯指出,過去電信網路的架構以無線電接取網路為中心;而5G時代,由於RAN虛擬化,導入更多AI/ML的應用,會發展去中心化的概念,因此Cisco提出分區管理的概念,利用設備監管發現異常行為,希望可以即時反應、早期解決。
無線電接取網路RAN開放架構,在5G時代開創全新的話題與產業契機,儘管現在看起來發展剛剛起步,還有許多標準有待討論,產業前景也多在紙上談兵階段,但網路開放的發展趨勢已是產業共識。樂天移動開台儘管有所延遲,該公司不久前確認2020年4月肯定會開台,這個案例是關心此一趨勢的產業人士深入觀察的指標,不過魏依伶提出,2020~2021年大型電信營運商開放架構的發展狀況應該是更具代表性的動態,因為樂天移動畢竟是新進廠商,網路規模相對也較小;大型營運商的網路布建才會對產業鏈產生全面的帶動效果。
展望未來,台灣廠商在5G開放架構希望能複製資料中心開放的商機,在產業鏈中搶到新的機會,但除了硬體之外,5G RAN更多價值來自軟體與服務,台灣廠商應該藉由這個機會深入發展軟體與維運管理的能量,以便在5G無線電接取網路RAN開放架構市場中找到更好的位置,同時提升產業競爭力。
解構/重組/簡化/效率 5G開放RAN產業鏈動起來
5G為人類擘畫未來十年行動通訊的美好願景,架構涵蓋範圍龐大,為此,全球行動通訊專家設計了一個具備高度彈性的網路架構,進一步落實軟體定義網路(Software Defined Network, SDN)與網路功能虛擬化(Network Functions Virtualization, NFV)兩大概念,打造以軟體控制的虛擬化網路,並導入雲端依需求調度資源的彈性服務概念。
虛擬化的雲端原生網路架構,讓管理調度更加容易。因此,多年前被提出的無線電接取網路(Radio Access Network, RAN)開放架構,成為5G商業化過程中最吸睛的話題。諾基亞(Nokia)台港澳業務銷售總監鄭志中指出,5G時代,在Cloud RAN的發展趨勢之下,使用網路切片(Network Slicing)將實體網路畫分為多個虛擬的邏輯網路,以滿足對網路有不同需求的各種應用。過去如同潘朵拉盒子的無線電接取網路如何打開?解構後產業鏈會帶來甚麼樣的變化,新的產業鏈帶來甚麼效益?如何較過去更加順暢高效地運作?
O-RAN推動5G開放架構
5G控制網路將走向軟體化與虛擬化,未來電信網路的運作會與雲端資料中心相似度極高。而目前電信網路,也希望複製資料中心架構開放的成功經驗,工研院產科國際所分析師魏依伶提到,過去電信網路是由設備商Nokia、Ericsson、華為統包,並負責電信營運商的相關技術支援與後勤服務,開放架構中軟體、硬體、系統整合、後勤支援都是不同廠商提供,典型的電信網路架構如圖1所示,未來電信網路開放後依照屬性將解構成多個部分,由不同廠商提供專屬的設備或服務。
圖1 無線電存取網路RAN架構圖
而RAN在開放的過程中,標準化就是現階段的重點工作,魏依伶說明,O-RAN聯盟由電信營運商主導,目前有130多家會員,包括:營運商、供應商及研究與學術機構。O-RAN的使命是將下一代無線電接取網路全面開放,未來的RAN將建立在虛擬化網路架構、白牌硬體和標準化可互通/互連介面基礎之上。越上層供應商越少,鄭志中坦言,A1與E2介面較有機會標準化,越下層投入廠商更多,標準化的複雜度也隨之提高。
O-RAN目前致力於將RAN架構進行標準化定義與傳輸介面的共通性,魏依伶進一步解釋,O-RAN目前有幾大工作小組投入標準與介面的制訂,包括:非即時RAN智慧控制與AI介面、即時RIC與E2介面、Open Fronthaul及Open F1/W1/E1/X2/Xn介面、RAN軟體與底層硬體解構、白牌硬體參考設計架構等。
TIP/ONF/OTIC就不同層次努力
此外,Facebook以雲端模式解構電信基礎架構,號召超過500家廠商成立TIP(Telecom Infra Project),包括德國電信(Deutsche Telekom, DT)、SK Telecom、西班牙電信(Telefónica)、Vodafone、英國電信(BT)等,針對接取網路如LTE基地台、vRAN、Power、Open RAN等;行動回傳網路如Open Optical Packet Transport、mmWave等;核心網路與管理平台如AI/ML、End-to-End Network...