5G
美光首款LPDDR5 uMCP送樣 5G智慧手機效能再提升
美光科技公司(Micron)日前宣布首款搭載LPDDR5 DRAM的通用快閃記憶體儲存(UFS)多晶片封裝(uMCP)正式送樣。uMCP提供高容量和低功耗儲存,專為輕薄小巧的中階智慧型手機設計。
美光資深副總裁暨行動裝置事業部總經理Raj Talluri表示,此款首創的封裝解決方案搭載最新LPDRAM和UFS介面,可將記憶體和儲存頻寬提高50%,並降低功耗。美光最新的uMCP5滿足中階5G智慧型手機對較低延遲運作、低功耗模式的頻寬需求,能支援多項如高解析度影像處理、多人連線遊戲及AR/VR應用的旗艦手機功能。
新款UFS多晶片封裝(uMCP5)是基於美光在多晶片規格尺寸的創新而打造。美光的uMCP將LPDRAM、NAND結合內建控制器,較雙晶片解決方案減少40%占用空間。最佳化的配置可節省功耗、減少記憶體占用空間,並支援更小巧靈活的智慧型手機。
美光uMCP5採用先進的1y nm DRAM製程技術及尺寸小的512Gb 96層3D NAND晶粒。該新型封裝解決方案採297球柵陣列封裝(BGA),支援雙通道LPDDR5,速度高達6,400Mbps,較上一代介面提高50%效能;並提供目前市場中高儲存和記憶體容量的uMCP規格,分別為256GB和12GB。
uMCP是美光LPDDR5DRAM的解決方案之一。5G網路將於2020年起於全球大規模部署,美光次世代LPDDR5記憶體將可滿足5G網路對更高階記憶體效能及更低耗的需求。 美光LPDDR5將支援5G智慧型手機以高達6.4Gbps的峰值速度來處理資料,這對避免資料瓶頸而言極為重要。而搭載LPDDR5的uMCP5,將於2020年第一季起開始對部分合作夥伴送樣。
破解四大迷思 5G跨界發現新大陸
2020年2月,隨著台灣兩個階段的5G頻譜競標作業底定,也意味著台灣將正式進入5G元年。事實上,最近兩年以來,5G就一直是科技媒體、論壇、展會、新創圈最熱門的主題之一,不管與5G的關聯性有多高,業界似乎都希望藉由5G議題的高關注度來吸引注意。不過,與其盲目地蹭5G、跟流行,不如好好思考如何善用5G,發揮真正的優勢。
5G只是比4G更快?
許多對5G一知半解的人,經常說5G就是比4G更快的新一代行動通訊技術。這句話其實只講對了一部分,總結來說,5G技術有三大特色:高頻寬、低時延、大連結。所謂的高頻寬,指的是5G傳輸速率比4G提升10~100倍,達到1Gbps以上;另外低延遲是指5G的時間延遲比4G減少10分之1以上,達到0.001秒;大連結則是指每平方公里可支援上百萬個裝置。
因此,如果拿5G跟4G相比,除了速度更快之外,很重要的差異有兩個:第一是時延更低、幾乎達到同步,這樣就能達到一些過去4G較難做到的事,例如遠端開刀,醫生不會因為影像延遲而影響用刀的精準度,自駕車也不會因為時延太長而影響車聯車(Vehicle to Vehicle, V2V)通訊,可大幅加快反應速度;第二是可同時支援的裝置更多,得以串連非常多的物聯網裝置,包括所有的家電、水表/電表、汽車、路燈、監視器、工業機台都能聯網,真正實現萬物聯網的目標。
從這個角度出發,如果業者要發展5G的相關應用,就不應該只是關注速度更快這件事,而是可以思考如何發揮更低時延、更多連結的特點,從智慧醫療、工業4.0、智慧城市、車聯網、物聯網等方向去探索創新的商業模式,如此能夠擁有跳脫現有4G網路基礎建設之下競爭格局的機會(圖1)。
圖1 5G關鍵技術及應用場景
5G的焦點還是手機?
在5G主題的成功案例或應用場景中,最常見到的大概就是球場的5G VR/AR互動體驗、明星5G直播陪伴等消費性應用,儘管這樣的畫面對民眾而言比較有感,也更容易掌握5G的技術特性,但不免讓消費者或業者有種誤解—5G還是聚焦在手機的應用。
如果回顧行動通訊技術,從2G、3G、4G一路到5G的演化歷程,人們可能有注意到,過去2G到4G幾乎都是以手機應用為主,讓消費者的溝通方式從語音、文字影像到視訊,並且實現隨時隨地高速上網的目標;但進入5G世代後,將從人與人的連結邁向萬物聯網的願景,包括人與物、物與物之間的通訊將日益緊密,焦點絕對不會只有傳統的手機及平板電腦。
以此觀察,5G在各種垂直產業的應用,將更具潛力、且有更高附加價值的切入點。舉例來說,5G在車聯網的應用就相當受到矚目,一旦具備高頻寬及低延遲的5G聯網能力,就可實現車聯車、車聯基礎設施(V2I)、車聯行人(V2P)等V2X(Vehicle to Everything)應用,不僅可快速下載圖資及掌握即時路況,車用多媒體娛樂系統也將大幅升級,並可從車聯網延伸到智慧交通和智慧城市等領域。
台灣大哥大總經理林之晨就認為,5G的發展歷程將有三個階段—2019~2020年將以影音串流、VR/AR內容及雲端遊戲等娛樂應用為主;2020~2022年開始出現緊急醫療、無人機運輸、工業安全、智慧製造等專屬網路產業應用;2022年之後則將邁向智慧城市、智慧交通、智慧電網、智慧機器人等巨量聯網應用(圖2)。
圖2 5G裝置成長圖
電信業者仍是老大?
從4G時代開始,業界就一直在討論電信業者的角色轉變,已經不能再當「笨水管」(Dumb Pipe),而是要積極轉型,發展多元型態的內容、產品及服務,尤其是5G商業化之後,更要結合大數據、人工智慧、物聯網等技術,在消費市場以外拓展更多的應用版圖及商業模式。
儘管電信業者仍掌握核心的基礎建設及行動通訊服務,但可以預期的是,為了讓各種垂直產業的場景落地實現,電信業者勢必得擺脫過去的老大心態,尋求與不同產業進行跨界合作與業務融合,包括媒體、娛樂、公用事業、金融、醫療、交通、教育、農業等產業在內;但以公司規模及產業生態來說,電信業者如何放下身段,尊重或倚重不同業別的領域知識、通路、分潤模式,確實還需要不少磨合。
儘管5G的產業應用可能不會像一般消費市場發展那麼迅速,但電信業者已注意到相關商機,也開始吸納更多元專長的人才(圖3)。遠傳電信總經理井琪就曾表示,迎向5G新世代,遠傳將超越傳統電信商角色,轉型為數位服務提供者,組織人才不僅要擁有基礎資訊工程知識,還要具備多方面的斜槓技能,才能跟上這一波的數位轉型,例如之前派遣許多員工前往越南,協助織布廠進行智慧驗布,透過5G服務為傳統產業進行升級。
圖3 不同行動通訊技術之預估用戶分布圖
5G是神科技?
在部分業者勾勒的5G願景中,一般民眾的生活及各行各業都會帶來很大的變革,把5G描繪成一種神科技,似乎期待5G能帶來劃時代的突破;但其實光是5G技術並無法完整實現這些美好想像,必須搭配人工智慧(AI)、邊緣運算(Edge Computing)一起發力,才可能真正改變科技世界甚至人類的生活樣貌。
高通(Qualcomm)副總裁暨台灣與東南亞區總裁劉思泰就表示,5G與AI密不可分,未來終端產品將變得更加聰明與多元,且在邊緣運算的網路架構下,可以提供過去做不到的智慧應用服務,無論效能、隱私、安全都會提升,網路傳輸也會更有效率。根據高通預估,2018年具有AI功能的終端裝置只有10%,但到了2025年將會達到100%。
舉例來說,在智慧醫療應用方面,5G固然可以實現遠距醫療、居家照護等服務,例如藉由5G高速傳輸4K現場影像及零時差生理數據,並在遠端進行手術教學,但還必須搭配AI影像辨識、邊緣運算、室內精準定位等技術,才能完整實現智慧急診室、智慧開刀房的場景。
又如VR/AR的產業應用,也有賴5G與AI的整合,在深山峻嶺或其他危險地區,可透過5G無人機基地台傳輸訊號,透過AR來引導現場工作者進行危機處理;在機場、車站、球場等大型場域,如要提供VR/AR廣告或其他服務,光有大頻寬的5G網路還不夠,還需要AI電腦視覺、空間感知、室內定位導航等技術的配合,才可能創造全新的虛實整合場景體驗。
ANSYS加速5G/高效能運算暨AI設計
安矽思(Ansys)發表的Ansys RaptorH,能幫助工程師加速並改善5G、三維度積體電路(3D-IC)和射頻積體電路(Radio-frequency Integrated Circuit)設計工作流程,這些積體電路的應用包括智慧型裝置、天線陣列(Antenna Arrays)和資料儲存系統。RaptorH結合Ansys旗艦級HFSS的逼真度以及RaptorX架構的速度和高容量,讓設計師得以縮小晶片尺寸、降低功耗、減少生產成本並縮短產品上市時程。
Ansys副總裁暨總經理John Lee表示,設計新世代電子設備的公司一方面試圖解決極端複雜的挑戰,相關工作流程既容易出錯又昂貴,一方面也面臨產品上市時程壓力。Ansys透過整合世界級的Ansys HFSS和Ansys RaptorX引擎,提供跨多種高速、高效能應用電磁效應及時處理單一分析解決方案。身為電磁學領域的品牌,很榮幸能推出Ansys RaptorH來延續先進技術。
從5G行動裝置和網路基礎建設的高效能系統晶片,到支援自駕車和工業互聯網的射頻收發器,線路設計都受到電磁學(Electromagnetics)的重大影響。Ansys RaptorH幫助客戶克服經常導致設計週期冗長、增加風險與成本、和使效能不符理想的有害干擾。
Ansys RaptorH的高度整合分析解決方案,讓設計師模擬先進奈米晶片設計,橫跨多晶片3D-IC、矽中介層(Silicon Interposers)和先進封裝的電磁現象,縮短設計週期並提高可靠度和完整性。
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。
電信營運商將支援高通運算平台驅動5G PC
高通(Qualcomm)日前宣布來自全球的電信營運商將支持採用高通Snapdragon運算平台的5G PC。隨著首款Snapdragon驅動的常時啟動、常時聯網5G PC預計將於今年推出,以及5G網路在全球快速擴展,2020年,電信營運商將透過在零售據點和企業進行測試和部署,為消費者和企業重新定義行動運算。全球115個國家的電信營運商和全球OEM廠商都在投資5G網路和終端裝置,其中Snapdragon技術在驅動PC生態系方面發揮重要作用,滿足對更快、更高效和更強大的行動運算體驗的需求。
高通技術公司資深副總裁暨運算與邊緣雲部門總經理Keith Kressin表示,5G將改變並重新定義橫跨全球網路的PC用戶體驗。下載或上傳大型文件所花費的時間將成為過去式,而較快速的連接將提高工作效率、改善娛樂體驗等。
Snapdragon驅動的常時啟動、常時聯網5G PC擁有多天的電池續航力和透過人工智慧加速的性能,將釋放5G的巨大潛力。消費者可以在以下已經推出和即將推出的全球電信營運商網路上體驗5G較快速、每秒數千兆元級的峰值速度和較低延遲:
北美洲
Verizon
Sprint
歐洲、中東與非洲
EE
瑞士電信(Swisscom)
西班牙電信(Telefonica)
義大利行動電信(TIM)
Transatel
亞洲、澳洲與紐西蘭
中國移動
中國電信
中國聯通
KDDI株式會社(KDDI Corporation)
樂天移動(Rakuten Mobile)
KT公司(KT)
LGU+
SK電信(SK Telecom)
軟體銀行(Softbank Corporation)
Telstra
較快連接方案將橫跨2020年向亞洲、澳洲、紐西蘭、北美洲和歐洲廣泛的無線網路的消費者推出。Snapdragon支援的常時啟動、常時聯網5G PC通過5G連接將提高效率和娛樂性, 使消費者和企業團隊在全球各地保持聯繫與生產力。
專訪安立知業務暨技術支援部經理江宗縉 完整解決方案降低5G測試痛點
相較前幾代行動通訊,台灣廠商往往等到標準底定,晶片成熟之後,才相繼投入市場。而在5G時代,台灣廠商與各大品牌商以及晶片製造商提早合作,成為5G市場的第一波先行者。安立知業務暨技術支援部經理江宗縉指出,5G的技術規格帶給產品測試驗證更多的挑戰,測試更加複雜、測試時間拉長,在開發與驗證的測試成本,比起以往4G至少高出2~3倍。
安立知業務暨技術支援部經理江宗縉指出,5G的技術規格,帶給產品測試驗證更多的挑戰,測試更加複雜、測試時間拉長。
中低頻FR1與高頻FR2在測試上也帶來不同挑戰,江宗縉表示,FR1的測試可以透過同軸電纜連接方式量測,其測試方式與4G LTE相似,FR2因無法透過同軸電纜連接測試,只能搭配暗室系統透過OTA方式量測,量測過程中有許多不可預期因素,導致量測結果不如預期;加上測試需進行旋轉計算取得最佳發射角度,使測試時間拉長。無論是天線的架設、待測物的治具,在FR2的測試下都需要特別注意。安立知在高頻毫米波的測試,提供解決方案為MT8000A,搭配MA8171A/MA8172A不同暗室系統,加上安立知的測試工具,縮短研發時的驗證時間,提供穩定的測試結果。
江宗縉進一步說明,安立知在5G從晶片研發到產品驗證以及認證系統,再加上生產設備的服務。此外,該公司也開發了自動化測試工具,搭配RF switch做到自動測試方案,讓研發人員節省架設環境與測試時間,能夠長時間進行迴歸測試,確保測試結果一致性。ME7873NR/ME7834NR符合GCF/PTCRB法規的一致性認證系統,亦可支援不同電信業者規範,搭配MA8161A/MA8171A/MA8172A支援3GPP全部5G頻段,實現FR1及FR2的認證測試需求。
高通5G技術實現高性能/效率新應用
高通(Qualcomm)日前宣布示範一系列全新先進5G技術,延續研發未來5G技術的承諾,部分示範也於日前舉行的「What’s Next in 5G」記者會上公開。此外,這些示範還展示該公司驅使全球行動生態系和新興垂直產業,支援下一代服務和商業模式以及創建全新使用案例和體驗的能力。
高通技術公司工程部門副總裁 John Smee表示,該公司的研發工作持續提供突破性技術,以推動行動生態系的發展。人們現在身處的2020年是5G時代的開始,現在是展示該公司在實驗室中進行的創新技術的良好時機,為未來一年預期的發展奠定基礎。
5G的第一階段專注於在智慧型手機裝置上提供全新與更好的體驗。然而5G的下一階段跨越3GPP Release 16、17和更高版本,將改變產業和使用案例,例如工業物聯網、汽車、擴增現實和更多。高通推動5G擴展的研究重點領域包括先進5G大規模多重輸入輸出(MIMO)空中傳輸測試網路,此端到端系統在3.5GHz中運行,強調可進一步提高多用戶大規模多重輸入輸出(MIMO)的網路容量和用戶體驗優勢的關鍵創新,以及實現如擴增實境等廣域、低延遲服務;而5G廣域技術的發展,則為了展示2020年之後5G廣域網路和裝置的未來,此展示模擬全雙工多重輸入輸出和精確裝置定位技術等新功能的性能,並介紹用於物聯網的全新數據管理方法。
此外,提供室外毫米波空中傳輸測試網路上的真實體驗,其中28GHz的端到端系統示範了在不同現實操作場景下毫米波行動性、耐用性和性能的先進途徑,帶來了增強的全新行動體驗;5G行動毫米波技術的演進則模擬將隨Release 16+推出的新毫米波網路和裝置功能的系統性能,能將簡化網路緻密化、提高系統性能並增強裝置效率。放眼未來5G工廠,此工業5G測試網路中的現場展示,示範即將推出的工業自動化相關5G功能的優勢,例如時間敏感網路(TSN)和增強的超可靠低延遲通訊(eURLLC)。
而該公司亦實現在室內5G網路上進行精確定位,透過利用多個5G傳輸點測量到達時間差,示範可用於資產追蹤和自動引導車輛控制等工業物聯網應用的次米級3D定位;談到5G新空中介面蜂窩式車聯網(C-V2X),3GPP Release 16帶來基於5G新空中介面的其他蜂窩式車聯網功能,利用全新的先進使用案例來輔助蜂窩式車聯網。在此5G新空中介面蜂窩式車聯網展示中,透過互動式模擬以及與Release 16校準的空中傳輸測試網路原型,展示傳感器共享如何基於距離可靠性,可在具有挑戰性的無線電環境中改善反應時間。
高通Snapdragon 865平台支援2020首波5G智慧手機
高通(Qualcomm)日前宣布全球OEM廠商和品牌包括華碩、黑鯊、富士通、 iQOO、聯想、努比亞、OPPO、realme、紅米、三星、夏普、Sony、vivo、小米和ZTE選擇高通Snapdragon 865 5G行動平台在今年推出5G終端。高通Snapdragon 865 5G行動平台是先進的行動平台,旨在為新一代旗艦裝置提供無與倫比的聯網能力與效能,搭載公司第二代的高通Snapdragon X55 5G數據機及射頻系統,更經由高通 FastConnect 6800行動聯網子系統重新定義Wi-Fi 6效能與藍牙音訊體驗。尖端的Snapdragon 865支援頂級裝置實現突破性功能,從十億畫素處理速度攝影和媲美桌上型電腦功能的高通Snapdragon Elite Gaming,到第五代高通人工智慧引擎帶來智慧和直覺的體驗。
高通技術公司資深副總裁暨行動通訊部門總經理Alex Katouzian表示,作為無線技術創新者,該公司致力於為消費者推動和擴展5G。2020年Snapdragon 865將使全球數十億智慧型手機使用者體驗5G成為可能,進而進一步實現身臨其境的行動體驗,例如高速電競、智慧多鏡頭拍攝和全天電池續航力。
在2019年12月推出Snapdragon 865行動平台後,已有超過70多種基於此平台的設計已經宣布或正在進行開發中。此外,搭載Snapdragon 8系列行動平台已經宣布或正在進行開發中的設計已超過1,750款。已經宣布或即將推出的基於Snapdragon 865行動平台的智慧型手機包括黑鯊3、富士通 arrows 5G、iQOO 3、Legion 電競手機、努比亞紅魔 5G、OPPO...
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...
穩定產能/降低風險 5G巧扮工業4.0關鍵推手
智慧製造的核心主要在於連結與優化,前者連接生產過程感知層的人、事、物等資料,後者則是藉採集的所有資料,透過分析轉為資訊,提供相關單位進行不同決策,包含:製造現場的作業管理、業務規畫與運籌以及整體企業日常應用之管理等。
在5G助力之下,近程而言,可提供單一應用服務更高的規格表現,如即時監控的毫秒級反應;遠程而言,在5G的架構下,則更容易將過去分散的資料整合為單一整體系統。整體來看,預估2023年全球5G智慧製造的應用服務市場僅有2.52億美元;而隨著5G通訊技術成熟,帶動需求與供給上升,預期2026年全球5G智慧製造下的應用服務市場可達約420億美元。
根據5G特性及相關智慧製造應用需求觀察,結合智慧製造應用產值與成長率,資策會MIC認為設備監測、AR/VR、無人搬運車(AGV)/自主移動機器人(AMR)、數位分身、人工智慧、網路安全,將會在未來六年內的智慧製造場景中優先被實現。
5G進入工業製造場域
2019德國漢諾威自動化工業展、2019上海工業博覽會,相繼展出5G於數位分身的應用。中國移動電信與上海菸草機械公司合作,在2019工博會現場展示5G+數位分身,兩個螢幕中右側顯示一個工廠產線的監控畫面,左側則是3D建模後生成的虛擬模型,為透過技術「1:1」還原的產線模型。
動畫中所有內容,如設備艙門的開關和真實世界中都是同步的,任何工件發生故障,模擬的視角也都能看到細節。其中使用許多不同種類的感測器,能把設備的運作狀態等數據傳到數位平台上,進而監控生產過程。
德國工業巨頭博世(Bosch)提出建立5G工廠的願景,該工廠的生產環境(地板、牆壁和天花板除外)都是移動的。機台、設備和AGV將就生產需求藉5G傳輸移動,並透過基於邊緣和雲端的分析實現智慧化,進而使工廠能根據需求更改生產線。博世認為AGV移動採用無線是必然的,而5G通訊技術才是最佳選擇。
傳統以工業無線網路(工業Wi-Fi)控制AGV訊號,然而,AGV驅動控制訊號需要穩定傳輸,整個網路的傳輸延遲不得超過50毫秒;否則系統將判定AGV數據不健康,導致車輛運作效率低。但工業級Wi-Fi在覆蓋率、移動性、抗干擾、換手以及眾多AGV同時接入的表現並不理想,致整套AGV自動駕駛方案效能不如預期。
而5G可連接上萬至上億台設備,除了博世外,高通(Qualcomm)也表示AGV若結合機器人以每1m/s的速度移動1mm,則系統需每1毫秒計算一次。尤其當廠區內AGV/AMR數量龐大時,由於各自都相當接近,更需要精準移動。
此外,協作型機器人重複精準度多為0.1mm,AGV必須要有精準移動能力,才能搭配機器人進行生產活動,否則AMR僅能從事低階搬運動作(如半導體廠內AGV及協作型機器人僅能提供搬運工作),無法協助有效帶動整體產線升級。
為了解台灣產業對5G智慧製造需求的想法,本文針對台灣製造業者進行深度訪談,包含石化業、鋼鐵業、機械業、光學業、半導體業、汽車製造業、機車製造業、電子製造業、智慧製造系統整合商等(圖1)。
圖1 臺灣5G×智慧製造三大潛力應用
無人巡檢降低人為疏失
近幾年,無人機作為新興的巡檢工具,憑藉其機動靈活性、成本逐漸降低、不受地形限制等諸多優勢,已逐漸成為產業界日常巡檢。
在無人巡檢部分,特別是石化業者由於園區廣大,管線必須例行性巡檢,並且頻率通常為一天一次,面對數公里的管線,目前多以人力方式每日重複檢查,未來若結合5G與無人車技術,將可透過相機、紅外線、微波等感測方式,進行無人化巡檢,例如管線巡檢、電力巡檢等,除了減少人力負擔外,也可降低人為疏忽造成的意外。
尤其是石化產業特別重視安全,一旦意外發生,不只波及生命、財物損失,甚至是企業形象及衍生成本影響(股票下跌、徵才不易、社會觀感不佳、其他廠房停機受檢等)。
惟石化產業所採用之設備,須符合防爆規格要求,因此在設備本身的強化上都須更勝於其他產業設備。
AR/VR協助工業維修/教育訓練
普遍而言業者認同在製造場景中,為符合移動力與頻寬需求,AR/VR確實需要5G搭配,然而業者同時亦考量即便有需求,內容部分仍待開發,如教育訓練內容、維修操作程序等。
台灣系統整合商在全球占有重要地位,客戶遍及全球各地,其中有廠商考量面對客戶的合約中,常有限定時間內(幾小時或幾日)赴現場進行維修與障礙排除,目前對策是將維修廠商派駐於當地服務,或是派遣附近人員飛到當地。因此系統整合業者認為,如果透過AR/VR的應用,能快速協助客戶障礙排除,或是遠端即時了解障礙問題,將有助於維修保養效率,對客戶和業者都是雙贏。
相較於維修保養,教育訓練需求為其次,生產成本高的業者較有需求,原因是生產成本低者,業者傾向讓新進人員實地操練、訓練手感,或直接透過影片方式進行教育訓練。反之,面對生產成本高者,業者面對教育訓練造成的報廢成本承擔壓力較大,因此樂於採用教育訓練的方式代替現場訓練。
5G實時監測促進產能
在設備監測部分,無論是機台維護或是生產優化,由於涉及核心生產,因此一直是企業關注的課題。事實上設備監測應用已行之有年,只是多用於蒐集歷史數據再進行機台或生產情形的推估,進而實施應對措施。然而企業對於高價值的產品,如前述所提BLISKS的航空器零件,由於生產成本極高,所以期望能透過5G以實時監測的能力,倘若涉及大量連結生產設備,則看中5G低延遲、大連結的特性。
以更換刀具為例,產線實際上有現場人員根據經驗判斷,過早更換造成刀具的浪費墊高生產成本,而過晚更換則衍生不良品的機率提升,同樣為墊高生產成本。因此企業仍期待透過科學、數據的方式,提供現場人員機台維護、零件更新的資料作為決策依據,以降低停機風險,達成生產效能最佳化。
智慧製造連結人員、資料和資產間的流暢溝通,透過持續改善生產流程,穩定生產過程、降低生產成本、提高產品品質。製造資訊是以數據分析改善作業基礎,存取諸如溫度、濕度、壓力、轉速、震動等即時參數,有助建立並優化生產模型。對於工業物聯網來說,保持低延遲、同步尤其重要,5G在3GPP R16版本中,已具備TSN標準。隨著R16最終版本底定在即,R17標準逐漸具備制定方向,在乙太網路TSN風潮下,預期5G互通性將有助於其落實到工廠通訊技術中。
3GPP R16規範預計2020年初完成後,該版本支援更多URLLC應用,並增強URLLC對應IIoT的挑戰。供應端將逐步推出5G設備與5G解決方案,在設備與環境逐漸完備下,將有助於5G智慧製造整體發展。現階段主要是周邊環境尚未成熟,企業不易評估所需投入的資源,使其態度相對保守。業者應建構協助企業快速評估ROI的模式,以加速企業導入5G意願。
工廠營運首要是安全、可靠,當前智慧製造尚未有非5G不可的應用服務,因此大幅削弱5G對智慧製造的影響力道,因此未來5G將針對應用服務提供更高規格要求為主,如設備監測、人工智慧、數位分身。此外,對於生產環境具有高風險者,在工安意識抬頭當下,也是5G導入解決方案之機會,如AR/VR、即時安全警示、虛擬圍籬。