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工研院資通所所長闕志克:為台灣資通訊產業鋪平道路

高科技可以說是台灣這幾十年最重要的產業,工研院多年來協助國內產業發展,提供技術服務、人才,面對產業挑戰接踵而來,工研院資通所所長闕志克針對半導體新興小晶片(Chiplet)產業模式、5G開放架構、人工智慧晶片、新興應用測試技術與設備等,希望可以協助國內高科技產業面對眼前與未來的挑戰,持續忠實扮演台灣資通訊產業最佳幫手的角色。 工研院資通所所長闕志克表示,工研院希望開發的技術不是針對單 一廠商,而是能夠協助一個產業、一群廠商,幫國內高科技產業面對眼前與未來的挑戰。 Chiplet模式降低IC設計廠產業競爭門檻 傳統上IC設計就是許多矽智財(SIP)的集合,但是隨著半導體製程不斷演進,先進製程成本越來越高,導致小型IC設計公司競爭門檻不斷提高,Chiplet設計就是讓IC設計公司只專注在自己專長的部分,包括設計與生產都透過最具競爭力的方式,其他IP過去需透過授權取得,未來就直接交易裸晶,再使用系統級封裝(System in Package, SiP)技術生產出完整晶片。 在這個模式底下,IC設計公司可以節省IP授權費用,直接購買裸晶或用交易的方式取得其他功能電路,在最終晶片出貨時才需支付費用;同時專注將自己專長的小晶片電路量產,可降低製造時間、成本;事實上,相關作法在大型IC設計公司已經行之有年,但發展適合小型IC設計公司的Chiplet產業鏈(ecosystem)與商業模式(Business Model)對台灣整體IC設計產業的發展更有幫助。 Chiplet的設計模式會對現有的商業模式帶來衝擊,以IP公司為例,過去授權費是主要收入來源,而在Chiplet模式下,不僅損失授權收入,還要負擔硬體的庫存。然而,現有的半導體先進製程,對中小型IC設計公司來說負擔太高,用不起先進製程在產品競爭力上就矮人一截,帶動Chiplet產業鏈發展越來越具體。另外,每個小晶片會用自己最佳化的製程生產,不再像過去強迫使用同質製程做成SoC,透過半導體異質封裝技術進行整合,也會讓晶片成本下降,適合中小型IC設計公司投入。 Chiplet是在每一個功能電路尋求最適合的製程,所以精神是在效能與成本中取得最佳化,可能因為某些功能電路採用較差的製程,而犧牲部分晶片的效能,因此更適合中小型IC設計公司,因為領導廠商的旗艦產品也希望在效能上取得領先,而中小型IC廠的產品通常都不屬於這個類別,反而是設計、製造的彈性,且能在某些電路上享受先進製程的效能。 建構5G開放架構底層技術 5G產業化的過程帶動開放架構的發展,過去大型電信設備商硬體、軟體、服務一條龍的銷售模式,帶來一些挑戰與質變的聲音,第一個階段是希望將硬體與軟體解構,硬體希望盡量標準化,可以降低成本。接取網路(Radio Access Network, RAN)又分成無線電單元(Radio Unit, RU)、中央單元(Centralized Unit, CU)、分布單元(Distributed Unit, DU)三個部分,標準化/開放的過程中,首先受惠的就是台灣的網通與伺服器廠商。 相較於2G、3G、4G時代,國內產業對技術規格、標準的掌握度不高,但5G標準就有很大的進展,台灣大概從2014年就投入5G標準的制定工作,而且切入最底層技術難度也較高的實體層(Physical Layer)與Layer 1協定技術開發,甚至貢獻了部分研發成果到國際標準制定組織,過去這些技術台灣的掌握度都很低,此舉有助於台灣廠商在5G O-RAN發展的過程中,建立良好的競爭基礎。 而應用與市場的發展,開放架構在企業專網會更有機會,由於一般公網要求更多功能包括:移動性、覆蓋率等,專網運作範圍相對較小,而且多數用途為智慧製造,所以並不要求移動性,網路功能要求較公網低,技術挑戰也小,而企業專網要求自主性與低成本,更有意願採用開放架構。 協助晶片廠導入AI技術 而未來AI應用無所不在,不管是哪個領域都會有AI的需要,現階段不是所有晶片公司都擁有AI技術團隊,因此工研院開發了一個AI解決方案,希望能對產業有所幫助;分成三個層面,第一是AI晶片架構分析工具,適合大型IC設計公司如瑞昱、聯發科,想要自己開發AI晶片;第二類是中型的IC設計公司就與工研院合作開發AI晶片,如神盾;如果廠商只想要一個通用型的AI引擎,也可以透過軟硬體參考設計輕鬆導入。 AI底層的硬體,如何協助AI模型更有效的運作非常重要,目前多數台灣廠商的需求,不是要開發一個純AI晶片,而是希望在各自原有的技術產品上加入AI功能,尤其工具與編譯器(Compiler)這部分台灣廠商的能力都相對不足。另外,針對影像處理,希望透過算法的設計,降低運算的負擔,以車輛辨識為例,沒有必要把每個影像都當作獨立的運算單位,這樣太浪費處理器資源,可以參考前一個處理結果,只處理變化的內容,有效降低運算需求。 建立高階測試能力與設備研發實力 展望未來幾年,資通所想要發展關鍵技術的測試能力,包括新興產業的測試方法與測試設備,如5G、Micro LED與電動車電池等,這兩年台灣5G技術的發展,算是有一些成果,未來5G系統運轉,對於系統的效能測試,可以藉由先前累積的技術協助產業。另外,台灣半導體產業實力毋庸置疑,但是台灣在IC測試設備還是仰賴國外的廠商,自製設備的市占率僅約2%,要能測試晶片,設備的技術等級通常要更高階,尤其測試設備的晶片,技術等級更高。這部分的市場量不大,但是技術門檻高,市場競爭對手少,產品毛利率也高,台灣未來應該朝向高質化領域發展。 Micro LED近期成為產業熱門話題,一小片螢幕就有上百萬顆LED,如何點亮?如何進行快速的瑕疵檢測?也是未來Micro LED產業化之後一個重要的議題。最後,越來越多電動車上路,裡面的電池淘汰之後,還有很多利用價值,如何回收測試利用也是非常重要的一環。台灣多年來在晶片測試領域表現領先,但是相關設備一直未能自給自足,有能力自行生產測試設備,對於更長久的產業競爭優勢非常重要。
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Credo多款DSP光模組亮相 因應5G高速/頻寬需求

因應5G時代頻寬與傳輸速度等技術需求的革新,默升科技(Credo)日前針對資料中心應用及5G網路架構分別推出新品。其為資料中心網路平台推出的Dove系列,包含4款新品—Dove 100/150/200/400光通訊數位訊號處理器(DSP);而針對5G無線通訊網路中前傳/中傳光模組應用,則推出Seagull 50晶片,進一步滿足行動網路頻寬不斷攀升的需求。上述新品也同時於近期中國深圳國際光電博覽會(CIOE)對外發布。 Dove系列四款產品針對資料中心高速傳輸應用設計 650 Group創始人兼技術分析師Chris DePuy表示,有鑑於5G網路架構中無線接取(RAN)技術的更迭,使5G網路需要更多高頻寬的前傳及中傳連接;加上5G時代聯網裝置大量增加,需要於容量、傳輸速率及傳輸距離進一步提升的傳輸系統支援。另一方面,Credo架構副總裁錢浩立也進一步表示,雲端平台營運商與此同時也需要尋找可擴展頻寬,但又兼顧低成本/功耗的光模組方案,藉此滿足下一代資料中心頻寬擴展的需求。 針對資料中心需求,本次Credo推出的新一代Dove系列四款產品,除採用PAM4 DSP架構以大幅減少晶片尺寸外,也設計可插拔模組,於減少功耗的同時可提升光模組的性能;此外,該公司的DSP技術的處理及平衡技術可適時補償光傳輸損耗,如可維持連續CTLE及DFE/FFE接收平衡,同時也相容於IEEE標準,使產品具有互通性。 另一方面,現階段5G網路針對光模組的主要訴求為低成本,藉此推動DML雷射發射器於業界採用的普及,加速光學元件發展。此類設計需能夠支援前傳的工業級運作溫度範圍,以及中傳/回傳中需較長的傳輸距離,因此該公司針對5G無線通訊網路架構推出的Seagull 50 PAM4光通訊DSP可滿足上述需求,將光元件、溫度變化及光纖傳輸過程造成的損耗及非線性效應透過補償機制,進而實現穩定可靠的高性能,且適用於資料中心及5G無線/eCPRI前傳、中傳和回傳等應用。 Seagull 50屬於雙模DSP 650 Group創始人兼技術分析師Alan Weckel對此表示,由於100/200/400G已占目前資料中心連接網路市占率一半以上,且未來也將不斷成長,成為資料中心主流訴求速率。而雲端平台營運商也正同步部署更高密度的100G網路拓撲結構,並開始投資200/400G網路,以因應網路頻寬成長的需求。由此可見,隨著網路的傳輸速率不斷提升,網路的功率密度及可擴展性已然成為光模組及交換器設計中必不可缺的標準。
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強化感測/思考/連結/行動力 NXP迎接全面智慧化時代

進入智慧化時代,各項科技應用都在這個前提下持續強化技術能力,元件感測、思考、連結、行動等能力的強化成為未來發展的重點,NXP近年特別專注於汽車、工業、行動裝置、通訊基礎設施等領域,希望能發展安全可靠的交通行動解決方案;整合多項技術與產品組合,推進工業與物聯網深度應用;發展行動裝置的安全支付;並強化5G通訊基礎設施技術與產品開發。 NXP近年專注於汽車、工業、行動裝置、通訊基礎設施等領域,希望能發展安全可靠的交通行動、物聯網解決方案 在智慧物聯網AIoT部分,即時智慧是近年市場發展的重點,NXP大中華區資深行銷經理黃健洲指出,過去AI的運算多透過雲端,但在某些隱私性與時間延遲敏感的應用上,希望能減少雲端運算的依賴,該公司發展邊緣閘道器(Edge Gateway),將原先的MCU產品強化控制、分析、機器學習的功能,可以進行資料即時的智慧化反應,協助AI、IoT的發展。 從產品線的發展來看,黃健洲說明,NXP以MCU產品線為AIoT應用的基礎,但是加強智慧化的功能,也可以在終端進行人臉/影像辨識與語音辨識,應用領域上可以橫跨網路邊緣與物聯網邊緣的需求。另外,在其部門與產品命名上都加入EP(Edge Processing),展現其在AIoT發展的決心。 邊緣閘道器(Edge Gateway),強化MCU控制、分析、機器學習的功能,可以進行資料即時的智慧化反應 而在5G部分,NXP則專注於發展基礎建設與設備應用解決方案,NXP Edge Processing資深產品經理張嘉恆表示,該公司的5G產品應用分成四個,包括一般基地台的無線接入網(Radio Access Network, RAN)中,射頻單元的RU(Radio Unit)與分離式單元DU(Distributed Unit),5G FWA(Fixed Wireless Access, FWA)的CPE,與小型基地台(Integrated Small Cell),主要產品為協議棧處理與基頻處理器(Baseband Processor)。 5G的商業化從2019年4月開始啟動,2020年雖然有新冠疫情衝擊,但全球各地的5G開台還是持續加溫,NXP的5G技術發展也沒有因此停下腳步,張嘉恆說,2018年6月,該公司在4G的基礎上,發表支援5G網路的功率放大器(Power Amplifier, PA)、低雜訊放大器(Low Noise Amplifier, LNA)與數位接收前端(Digital Front...
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Mentor加入O-RAN聯盟 滿足5G網路晶片互操作性要求

隨著全球公共5G無線網路建設的繼續,以及對私有5G無線網路關注度的增加,這些網路的部署速度和營運越來越依賴於跨多個供應商的成功互操作性。與此前的5G時代不同的是,現在的5G無線網路必須包含多個規格,每個規格都需要自己的一系列測試。 為了應對這些挑戰,幫助加速全球5G部署,並支援針對5G應用的硬體解決方案設計師,Mentor近日宣布加入O-RAN聯盟,該聯盟由眾多領先的電信服務提供者和生態系統供應商組成,致力於在5G無線接入網(RAN)架構和編排的演進中實現開放性、智慧性、靈活性與高性能。作為聯盟成員之一,Mentor將專注於基於開放標準和高度可配置的網路開發的驗證要求。 Mentor 的IC部門執行副總裁Joe Sawicki表示,構建5G網路產品會面臨諸多挑戰,而測試是取得成功的關鍵。Mentor全面的晶片驗證流程適合O-RAN聯盟及其成員,能夠助其簡化全球5G部署的互操作性驗證週期。 O-RAN聯盟鼓勵多個公司進行合作,支援其製造最佳並具成本效益的5G產品。這些產品的關鍵通常是系統單晶片(SoC),其驗證必須在它們支援的整體5G系統環境中進行。 Mentor的X-STEP矽後驗證平台是支援該項工作的科技之一,此平臺可用於混合供應商5G組件(包括SoC、基帶板和天線系統)的系統級測試。X-STEP是Mentor在2018年收購的芬蘭5G軟體公司Sarokal產品,可與Mentor的VeloceStrato硬體模擬平台相互合作,為5G網路提供獨特的驗證流程,包括矽前和矽後驗證功能。
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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。
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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...
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O-RAN架構發展持續增溫 5G白牌基站商機日益「開放」

2018年2月,橫跨亞洲、歐洲和北美的5家行動網路營運商,在西班牙巴塞隆納世界行動通訊大會(MWC)上共同發起成立O-RAN聯盟(O-RAN Alliance),這是一個全球性、由電信商主導的組織,致力推動無線通訊系統的RAN進入智慧、開放、虛擬化和完全可互通操作的新世代。 相比於很多產業聯盟成立後音量就愈來愈小,O-RAN聯盟這兩年,在全球有愈來愈多電信業者和供應商加入,聲勢日益變大。1年後,該聯盟已有近80家公司加入,並發布了第一個O-RAN規範和技術展示。 2019至今,又有9家電信商新加入,包括Bell Canada、英國電信、中華電信、DISH Network、KDDI、SoftBank、Sprint,以及Vodafone。如今,O-RAN聯盟由遍及四大洲和11個國家/地區的全球理事會管理(歐洲4個,中國2個,印度2個,韓國2個,美國2個,澳洲、日本和新加坡各1個)。 今年MWC期間,O-RAN聯盟原本還準備好要展示會員廠商最新發展的22個實際O-RAN設備實作,進一步證明該聯盟倡議的開放、智慧化RAN正朝向成熟發展,未料MWC因新冠肺炎疫情衝擊,破天荒宣布取消,只好再另行規劃以其他方式進行發布。 生態系迅速壯大 O-RAN發展動能增強 事實上,在O-RAN聯盟戮力推動下,至今已有24家電信業者加入發展行列(圖1),相關部署案例除了樂天移動(Rakuten Mobile)外也不斷增加;不僅如此,2019年12月,O-RAN聯盟也首次進行全球插拔測試大會(Plugfest),為未來相關設備的相容性與互通性,確立重要發展里程碑。 圖1  至2020年2月,全球已有24家電信商成為O-RAN聯盟主要會員。 O-RAN聯盟主席暨AT&T技術長Andre Fuetsch表示,該聯盟將結合全球24家電信商的力量,致力改善行動網路的效能和效率,在5G時代到來之際,為所有用戶帶來期待的網路體驗。 O-RAN營運長暨德國電信策略與技術創新資深副總裁Alex Choi進一步指出,O-RAN聯盟已從創立之初的5家行動網路營運商,快速成長到超過160多家電信商和貢獻者,其中包括業界領先的大型業者、中小企業、新創和學術機構。這如此多元組合的成員將共同努力,促使產業邁入開放且智慧化的下世代無線接取網路。 O-RAN聯盟現今已通過31個規格,並與Linux基金會合作發布了130萬行開源程式碼,並且在2019年耶誕節前夕,舉辦了第一次全球插拔測試大會和概念驗證,以驗證網路設備的功能及多供應商互通性符合近期公布的O1、A1和Open Fronthaul(開放式前端網路)介面規格。 Fuetsch表示,O-RAN首次Plugfest測試大會顯示業界開發真正開放介面規格的能力,並有可能加快推進新的5G先進服務,這些服務將具有多營運商、多供應商特性,並為整個生態系統創造機會。本次活動代表向實現O-RAN相容的5G RAN解決方案又邁出一步,這些解決方案預期不久後將成為主流供應商和利基供應商產品系列的一部分。 三大誘因讓電信商趨之若鶩 是什麼原因,讓原本保守的電信商開始渴望「開放」,並相繼加入O-RAN、TIP(Telecom Infra Project, 電信基礎建設計畫)等倡議組織,尋求新的網路部署對策?最主要有三大因素,包括成本、彈性與智慧化。 工研院產科國際所電子與系統研究組通訊與智慧聯網系統研究部產業分析師魏伊伶分析,相較於4G,5G頻譜標金愈來愈高,基地台部署成本起碼是1.5倍以上,但平均用戶貢獻(ARPU)值卻難以拉升,因而促使電信商開始走向開放的O-RAN架構,期藉此降低5G網路布建成本。 傳統上,基地台設備就像是個黑盒子,掌握在華為、愛立信(Ericsson)和諾基亞(Nokia)等少數電信設備業者的手裡,電信商在部署行動網路時,不僅選擇有限,且採購成本相當高昂。 開放式O-RAN架構則是將基地台設備解構,把軟體和硬體拆分開來,讓基地台硬體能架構在標準的白牌伺服器之上,從而大幅降低成本,同時提高創新研發以及供應商選擇的彈性。 這種概念,其實是來自於先前雲端資料中心的發展經驗。因為雲端資料中心的成功解構,讓電信業界也希望能借鏡,採用相同的邏輯打開長久以來封閉的基地台黑盒子。 魏伊伶進一步強調,5G大頻寬、低延遲、廣連結三大特性,必須在創新的應用上才能更加被突顯出來,而要支援這樣的創新應用,就須擁有更彈性的網路架構來支撐,以因應上層應用,調整相對應的底層網路配置。 根據德國電信的估計,採用O-RAN架構部署網路,固定成本加營運成本合計大約可以節省50~75%。 看好O-RAN架構所帶來的好處,日本樂天移動在2019年率先開出第一槍,宣布採用O-RAN架構進行4G行動網路部署,成為業界最為熟知的案例。 不過,樂天移動因為非典型的營運商,雖然備受關注,但它的案例對傳統電信業者來說,參考與刺激的力道有限,因此業界原本預期O-RAN架構將緩步拓展。直到不久前,Vodafone宣布大規模導入O-RAN,才加速點燃發展引擎。 魏伊伶指出,2019年11月在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的電信基礎建設計畫高峰會(TIP Summit)上,英國電信大廠Vodafone宣布,將在其歐洲超過10萬個基地台逐步導入O-RAN架構,並正式公開徵求O-RAN廠商提出報價,預計布建版圖將橫跨14個國家,提供超過4億人的行動網路服務。這項宣布的主要用意,在建構創新且低成本的基地台;而此次的公開徵求,除了是至今最具規模的O-RAN布建規劃,同時也被視為是加速O-RAN產業生態鏈的一大舉措。 O-RAN成敗全看他 系統整合商角色吃重 開放是O-RAN架構的核心價值,但要真正將基地台黑盒子解構,挑戰不小。最重要、也是電信商最關心的問題,就是如何確保網路的穩定性。 魏伊伶分析,以往電信商是直接找諾基亞或愛立信採購設備,由他們提供一次到位的完整方案;O-RAN架構則要分拆成好幾包,硬體、軟體要分開買,買回來後還要有人負責整合,並確保互通無虞。所以當合作廠商變多時,會不會發生問題沒人管,造成服務品質下滑,是電信商最大的疑問。 另外,當電信商5G網路改用O-RAN架構後,新的5G基站如何跟既有3G、4G基站設備進行整合,達到向後相容,也是一大難題。因此,扮演軟、硬體整合的系統整合商(SI)角色就極為重要。 工研院資訊與通訊研究所副所長丁邦安(圖2)指出,早在10多年前,業界就已在討論將基地台設備的軟硬體解構,但由於過程極為複雜,一直沒有成形。而雲端資料中心之所以能成功解構,關鍵在於Google、Facebook、Amazon自己就有強大的軟體能力,自己就能完成軟、硬體整合。如今電信業者要複製雲端資料中心解構的成功方程式,最關鍵的問題,就是由誰來負責軟硬體整合? 圖2 工研院資訊與通訊研究所副所長丁邦安 過去系統整合的角色,都是由電信設備業者包辦,而在新興的O-RAN生態圈中,目前則有思科(Cisco)和三星(Samsung)較為積極。以樂天案例來看,硬體找了廣達(伺服器)、中磊(天線),軟體找了Altiostar,系統整合者是思科。Vodafone的案例,目前預期會是由三星(Samsung)負責系統整合。 魏伊伶認為,思科在企業級路由器市場已是主導廠商,網路對他來說並不陌生;而三星以前就是韓國電信商KT的合作夥伴之一,也不是新手,兩者都有累積相關經驗。 然而,諾基亞、愛立信從2G、3G、4G到5G,一路走來所累積的網管實力,也相當雄厚,在樂天的供應鏈裡,諾基亞亦仍在其中,因此,未來是否也會在O-RAN生態圈中占有要角,值得觀察。 基地台大解構 台廠卡位白牌化商機 如同雲端資料中心軟硬體解構為台灣廠商帶來極大商機,O-RAN架構的發展亦可望開創台廠新的發展機會。 目前來看,O-RAN基地台標單會分成四個部分,其中三張是硬體,包括射頻單元、伺服器、硬體加速器(Accelerator),另外一張則是軟體(系統整合)。其中伺服器的部分,就是台灣業者最能發揮的舞台;此外,也有一些網通廠積極從交換器、路由器切入O-RAN供應鏈。 為了協助台灣廠商搶得O-RAN市場先機,工研院自3、4年前就已投入5G基地台技術研發,且特別著力於通訊協定開發,強化軟體層面的整合,以確保整體系統的功能與效能。 丁邦安表示,工研院一開始就與台灣廠商共同合作,現在的基地台方案是包含射頻單元、伺服器、硬體加速器,上面再搭載工研院自己開發的通訊協定,四位一體一併技轉給台灣廠商,讓台廠可基於這套方案,向客戶證明產品開發能力,爭取合作機會。 丁邦安認為,台灣廠商強項在於硬體,應該要把這個強項維持住,因此重點是必須及早掌握未來規格,如此才能在這個改朝換代的第一時間點,被市場看見,如廣達、中磊已順利打入樂天移動網路布建案首波供應鏈。 除了基地台解決方案已技轉給中磊、合勤等四家台廠外,工研院也攜手國內18家業者打造5G基地台生態系(表1),共同開發5G小型基地台(Small Cell),並將於2020年底與國際同步,完成商用化互通性測試。 表1  目前加入工研院5G基地台生態體系的台灣業者 魏伊伶建議,有意搶攻O-RAN白牌基地台商機的業者,現階段就要認真思考並積極切入生態圈,與其他供應鏈業者互相測試、練兵,如此才有機會爭取到大規模採購的訂單。一旦錯過這個時間點,恐怕就為時已晚。 互通測試/商用進展 為2020年觀察重點 整體來看,O-RAN的發展目前仍處於逐漸加溫階段,包括相關介面標準、測試互通規範,以及實際商用部署,皆將持續演進。 丁邦安指出,2020年O-RAN的互通測試將是一大發展重點。負責O-RAN產品互通測試的開放測試和整合中心(OTIC),計畫在今年底將軟/硬體、射頻單元、伺服器,以及硬體加速器等四大部分的規範訂定出來,讓供應商進行測試。唯有將測試認證做好,方能降低電信商對風險的擔憂,從而推助O-RAN的發展。 此外,樂天、Vodafone等商用部署的成果,亦是另一觀察指標。魏伊伶認為,如果Vodafone案例成功,軟硬體整合沒有問題,網路營運順利,會給予其他業者相當大的信心。屆時,負責Vodafone網路布建的供應鏈業者,也可望成為後續其他廠商尋求的合作對象。也就是說,O-RAN的供應鏈會慢慢成形。 不管怎樣,O-RAN的發展將是一場馬拉松,堅持到底才有機會贏得最後的勝利。
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2022年全球電信虛擬網路市場規模上看164億美元

隨著5G在2019年4月由美國、韓國電信營運商搶先全球開台以來,各國電信營運商紛紛加速5G網路布建時程,5G Service-based Architecture的特性,不僅驅動網路功能的虛擬化、模組化,更為5G軟硬體走向解構甚至開放架構奠定良好基礎。 著眼於5G未來支撐各創新垂直應用的發展潛力,邊緣運算透過整合AI運算能力與雲端原生的彈性運算架構,也帶動電信營運商積極導入。工研院產科國際所認為,其中各類虛擬網路功能在現有4G架構中的導入,便成為銜接5G的前導基礎架構。根據國際研究機構IDC預測,受惠於虛擬化功能大幅導入4G/5G基礎網路,及全球5G基礎網路布建快速的影響,網路服務業者將積極導入網路虛擬化功能如vCPE,並將現有電信機房重構為具備運算能力的相關虛擬化網路軟體等,將帶動需求快速增加,並預期將以45.4%年複合成長率快速增加至2022年的164億美元,各類別中,Wireless Infrastructure(Core、RAN及backhaul)預期將占比最高類別,其次則為Access(CO、mobile access)。  工研院產科國際所指出,台灣廠商過去在電信設備中雖不易切入核心網路架構供應鏈,但5G架構走向開源,將開啟網通與伺服器廠商切入之契機,然相關開源組織之標準與硬體架構發展仍屬初期,建議台廠可先參與TIP等開源組織掌握規格發展趨勢,尋求虛擬化網路軟體廠商之合作,逐步建構完整之廠商生態鏈,以建構標竿開源建置案為目標,切入全球核心網路供應鏈。  
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攜手紅帽/Ericsson NVIDIA跨足5G市場

NVIDIA正式跨足5G應用市場,於近期宣布與愛立信(Ericsson)、紅帽(Red Hat)兩大巨頭合作。NVIDAI和Ericsson不僅將共同開發多項技術,讓電信營運商打造高效能、高效率且完全虛擬化的5G無線接取網路(Radio Access Networks, RANs);同時也透過與紅帽的合作,為電信業帶來高效能、軟體定義的5G RAN。 NVIDIA 創辦人暨執行長黃仁勳表示,目前各家電信業者正積極探索各種替代技術以及RAN架構,以因應市場對於推動虛擬化日漸升高的意願,並確保提供最好的使用者體驗;同時,虛擬化的網路能讓業者更快且更有彈性地推出各種新型態的人工智慧(AI)與物聯網(IoT)服務。 NVIDIA與Ericsson、紅帽合作發展5G應用。 不過,與傳統打造 RAN 的方式相比,現今業界面臨的一大挑戰在於如何透過減少成本、空間以及能源的方式,虛擬化整個RAN網路。為此,Ericsson與NVIDIA將結合雙方的優勢,像是Ericsson在RAN的專業技術、NVIDIA在GPU加速運算平台、AI與超級運算領域的優勢,共同克服這些挑戰。 Ericsson與NVIDIA的最終目標是將虛擬化RAN技術商用化,協助用戶推出各種具彈性的無線網路,並加速推出如擴增實境(AR)、虛擬實境(VR)以及遊戲等新服務。 至於與紅帽的合作,主要目的在於為電信業帶來高效能、軟體定義的5G RAN。紅帽總裁暨執行長Jim Whitehurst指出,下個世代的行動網路,不會由不具彈性或獨門的解決方案所定義,它將創建在開放的雲端原生技術上。我們認為電信業者的邊緣運行標準化的軟體,具有極大優勢,並可透過可動態擴充的服務,擔負起各式各樣的全新工作負荷。 黃仁勳則說明,該公司將協助電信業者過渡轉至具備可運行各種由軟體定義之邊緣工作負載的5G網路。合作初期,將聚焦於5G無線接取網路,目標是要讓存取電信業者邊緣的人工智慧賦能應用,更加方便可及。 紅帽OpenShift將提供企業級、生產就緒的Kubernetes,以便管理Aerial 5G RAN、容量網路功能以及其它新的邊緣服務,並使它們自動化。這將協助電信業者以所需的規模,部署與管理現代化的架構。而NVIDIA則透過NVIDIA Aerial,讓供應商打造與推出高效能、軟體定義的5G無線RAN。
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