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2022.10.24

【新興領域/2022.10焦點】5G企業專網正式啟航 臺廠搶攻數位轉型新商機

5G技術的發展向來是迭代更新,不久前,3GPP Release 17(簡稱R17)標準正式凍結,意味5G第二代演進的版本標準正式完成,使得發展企業專網的條件漸趨到位,吸引各國加速推動企業專網的發展。本文將針對5G技術標準演進、主要國家推動5G企業專網政策做一進介紹,並就國內5G垂直場域設置管理辦法上路後,國內大企業加速導入發展與佈局的情況,讓讀者更加了解國內5G通訊發展的新里程碑,以及臺廠將端出哪些5G專網整體解決方案,搶占全球5G垂直應用市場先機。

2019年全球行動通訊正式進入5G時代,初期聚焦消費應用,目標提供消費者更佳的網路傳輸體驗。然而,在各國積極投入5G基礎建設之際,卻面臨百年大疫-新冠肺炎(COVID-19)肆虐全球,加上美中科技戰的不斷升溫,使得各國5G布建的速度明顯受到影響。此外,5G資費價格較高,缺乏明顯的創新應用,在無法提供不同於以往的全新體驗之下,用戶升級意願相對不足,使得5G在消費端市場的發展不如預期。5G通訊與以往的3G、4G最大的不同,就在於其大寬頻、低延遲及廣連結的特性,在垂直產業的多元應用擁有更多的發揮空間,因此隨著各國專用頻譜陸續釋出、5G R17標準正式確立之下,5G企業專網的發展備受各界期待,希望藉由5G企業專網的發展,催生更多元的垂直行業應用,創造5G真正的價值。

5G R17標準正式凍結 提供行業應用更大的發揮空間

行動通訊技術向來是迭代更新,約十年更新一代,在5G所定義的增強型行動寬頻(eMBB)、高可靠低延遲通訊(uRLLC)及大規模機器型通訊(mMTC)等三大場景中,2019年基於5G第一個Rel-15(R15)技術標準,5G正式邁入商轉階段,重點在於滿足實現5G的基本功能,側重在傳輸速率的大幅提升。至於2020年6月正式凍結的第二個5G標準Rel-16(R16)則導入免許可頻譜,提高5G應用的靈活性,針對uRLLC、mMTC兩大場景進行定義與補足,主要在於拓展工業物聯網、自動駕駛、車聯網等垂直場域的應用。

2020年第二季啟動的5G Rel-17(R17)標準制訂,原預計2021年完成,但受到新冠肺炎疫情影響,延至2022年6月正式完成,R17除進一步強化容量、涵蓋範圍、延遲、效能及移動性等多項性能,以支援高容量的uRLLC、企業專網等其他應用外並首度納入非地面通訊(Non-Terrestrial Networks,NTN),且定義低複雜度的5G應用(RedCap)終端,以達成能耗與成本間的平衡,擴大5G物聯網的應用範圍。除此之外,R17進一步提升定位的能力,滿足高精度公分級的嚴苛要求,同時降低地位延遲、提升定位效率以擴展容量,實現更精準的衛星導航輔助定位性能。

相較於R15,R16、R17主要都側重低延遲、廣連結等物聯網場景,與各項垂直行業應用息息相關,現有的5G終端設備、基地台及核網設備皆遵循R15標準開發,符合R16標準的設備預計在2022年第四季之後才會陸續推出。隨著R17標準的正式凍結,讓5G應用的核心架構更趨完整,在相對應的產品成熟度更趨提升之下,對於強調高精準度、即時、高可靠度及大規模終端聯網需求的行業應用將提供更大的發揮空間,逐步實現5G通訊所帶來的龐大市場機會。

表1  5G技術標準演進

 

Rel-15

Rel-16

Rel-17

發展目標

奠定eMBB、uRLLC的技術基礎,以實現5G商用。

增強5G NR新功能,並擴展至多元行業應用。

持續強化5G NR技術性能,支援超高頻毫米波頻段,且擴展至非地面通訊

發展

方向

  • 奠定5G NR基礎
  • Sub-7GHz及毫米波
  • 可擴展和向前兼容
  • 基礎uRLLC
  • eMTC / NB-IOT 支持的mMTC
  • 免許可頻譜(NR-U)
  • 增強uRLLC
  • 車聯網、定位
  • 5G廣播
  • 5G核心網支持的mMTC
  • 集成接入與回傳(IAB)
  • 增強eMBB:多天線能力(MIMO)、終端能效、載波聚合/双連接、移動性
  • 毫米波頻段擴展至71GHz
  • 非地面通訊:NR NTN、NTN物聯網
  • 增強的工業物聯網、定位、車聯網
  • 低複雜度NR-Light (RedCap)
  • 增強的IAB、射頻中繼器

凍結

時間

2019年6月

2020年6月

2022年6月

資料來源:3GPP、工研院產科國際所、DIGITIMES、台經院產經資料庫整理,2022年10月

 

專用頻譜陸續到位與R17標準底定 各國積極推動企業專網

有鑑於企業專網可以提供相對客製化的網路架構,滿足各垂直產業的企業應用需求,促使各國在推動5G行動通訊的發展過程中,均相當重視企業專網的應用,隨著各國陸續釋出專用頻譜,加上R17標準的底定,使得發展企業專網的條件漸趨到位,吸引各國加速推動企業專網的發展,其中德國、日本將5G專網作為企業發展智慧製造、尋求產業升級轉型的重要基礎,發展腳步相對領先,中國在5G服務覆蓋率迅速達成政策設定目標之下,在十四五計畫期間,將聚焦5G行業融和應用,藉以引領中國企業加速數位轉型。相較之下,韓國作為5G商轉的領先者,初期著重公網應用,企業導入專網的發展速度不如預期,2021年下半年起,亦推出5G專網相關政策,降低企業導入的門檻,鼓勵企業加速導入。

(一)德國

德國為全球發展工業4.0的先驅,在5G的發展戰略上,相當重視5G在各垂直產業的應用,因而成為全球首個開放企業自建5G專網的國家。2019年德國完成5G商用頻譜的拍賣,當地業者隨之投入5G企業專網解決方案的開發,以智慧工廠為主要場域,爭取企業專網市場商機。2020年因應企業對於5G專網專用頻譜的需求,德國聯邦網路管理局陸續提供3.7~3.8GHz中頻段、24.25~27.5GHz毫米波頻段,供企業申請使用。

截至2022年4月為止,德國申請5G專頻核准數已突破200家,包括Mercedes-Benz、Audi、BMW、Bosch、Volkswagen、BASF及漢莎航空等大型集團均率先申請,其中Mercedes-Benz透過申請5G專頻專網應用,由Telefonica負責5G網路規劃與布建、Ericsson提供5G設備,建置首座5G智慧工廠Factory 56,藉由設備全數聯網蒐集數據資料,改善流程並進行預測性維護,且串接開發設計、供應商、產線及客戶等上下游供應鏈。此外,產線具有高度的靈活性,迅速調整生產不同車款,並減少產線轉換所造成的生產中斷,大幅提升生產效率,成為示範數位轉型的指標案例。除此之外,漢莎航空集團旗下之飛機維修廠商-漢莎技術(Lufthansa Technik)則選擇在漢堡機場設置5G專網,讓客戶可透過視訊參與漢堡機場的引擎維修工作,並能檢視替換的零組件,進行即時溝通。透過遠距參與維修,讓漢莎技術得以在新冠肺炎疫情肆虐全球的期間,未遭遇停機問題,未來可望進一步擴展應用範圍。

(二)日本

面對高齡少子化、生產力下降等考驗,為滿足企業數位轉型的需求、解決地方課題,日本在5G發展的初期,相當著重不同行業的各類應用,於2019年6月宣布以28.2~28.3GHz作為企業專網的實驗頻段,2020年3月5G正式進入商轉後,NTT Docomo等日本主要電信商就積極與不同產業合作探索5G應用,發展各項5G企業應用解決方案。為鼓勵日本企業加速導入5G專網,日本總務省自2020年4月起推行5G專網實用性驗證計畫,內容涵蓋農業、林業、工廠、發電所、機場與港灣、建設、交通、智慧城市、文化與體育、鐵路與道路、防災與減災、醫療與健康照護等12項領域,並於2020年底日本陸續釋出4.6~4.9GHz共300MHz頻寬及28.3~29.1GHz共800MHz頻寬,提供企業發展各項創新智慧應用服務。

截至2022年3月底為止,共有106家企業取得5G專網設置許可,其中以製造業者為主,其次為區域網路、有線電視等業者,發展智慧工廠、智慧農業等應用相對較多。其中NEC與三菱重工合作於栗東工廠設立5G專網,透過導入5G專網,以產線設備無線化實現彈性化生產,並透過AGV遠端監控、遠距維護等方式,解決人力不足、經驗難以傳承等問題,並滿足生產多樣化等需求。而愛媛CATV有線電視業者亦申請5G專網設置許可,發展Local 5G服務,協助當地中小型業者導入5G專網,發展智慧工廠應用。有鑑於建置成本是企業是否導入5G專網的重要因素,包括富士通、NEC等日本大廠及新創業者紛紛推出支援Sub-6GHz結合獨立組網(SA)配置的平價5G專網解決方案,大幅降低設備建置與維護的門檻,藉以鼓勵資源相對缺乏的中小企業導入5G專網,加速5G企業專網的普及。

(三)韓國

韓國作為全球5G商轉的首發國家,2019年4月就以3.5GHz商轉5G行動通訊服務,考量韓國企業導入5G專網的進度不如預期,為滿足企業對於5G專網專頻的需求,2021年10月韓國陸續推出「5G專網政策方案」、「5G專用網路頻率供應計畫」,將5G專網命名為「e-Um 5G」,並於11月釋出4.72~4.82GHz共100MHz頻寬及28.9~29.5GHz共600MHz頻寬,開放企業申請5G專網,且針對採用毫米波頻段的5G專網收取較低的使用費,鼓勵企業同時採用兩種頻段,以推動企業導入5G專網實現數位轉型。此外,韓國科學技術情報通信部(MSIT)同步推動5G融合服務計畫,目標在公共、民間領域透過「e-Um 5G」開發具有影響力的5G融合服務,促進5G專網相關技術與應用發展與普及。

截至2022年9月為止,Naver Cloud、LG CNS、SK Network Services、Nable Communications及CJ OliveNetwork等5家韓國企業取得「e-Um 5G」5G專網設置許可,進一步觀察上述5家企業發展的5G專網應用領域,其中LG CNS、SK Network Services及CJ OliveNetwork等3家企業投入發展AI工業用相機檢測瑕疵品、無人搬運車(AGV)及提供實境營運概念圖、以自主移動機器人(AMR)達成物流自動化、以數位分身(digital twin)為基礎的製程管理、製程即時監控與模擬、物流機器人、人臉辨識安全管制等多項自動化生產、物流之智慧工廠應用;Naver Cloud則結合5G專網與雲端運算,發展機器人應用服務。而Nable Communications則透過參與5G融合服務計畫,發展以電腦斷層(CR)及磁振造影(MRI)檢查結果為基礎的3D建模AR技術指引之智慧醫療應用。至於CJ OliveNetwork除發展智慧工廠相關應用服務外,更將透過導入5G專網,協助集團旗下企業發展即時影像編輯、擴增實境(AR)/虛擬實境(VR)即時沉浸式內容等媒體娛樂應用。

(四)中國

就中國而言,2019年順利實現5G商轉之後,持續透過政策加快基地臺的建置,擴大5G服務覆蓋率,截至2021年底,中國累計建成並開通142.5萬個5G基地臺,在基地臺等基礎設施陸續到位之下,中國十四五計畫期間聚焦5G垂直產業應用,陸續公布「雙千兆網絡協同發展行動計畫」、「5G揚帆應用行動計畫」,著重資訊消費、實體經濟及民生服務等三大領域,推進工業互聯網、智慧製造、智慧醫療等15個重點行業的5G應用,目標2023年打造3,000個5G行業虛擬專網、100個千兆行業虛擬專網標竿工程,積極推動5G與垂直產業的融合應用。

 相較於德國、日本及韓國等國家提供專頻讓企業亦可自行建置專網,中國移動、中國聯通及中國電信等三大電信營運商為發展5G專網的主力,依據客戶不同的需求,提供不同的服務模式,截至2022年6月中累計建設超過5,325個5G虛擬專網(未含5G混合專網與獨立專網),在採礦、港口、電力、工業、醫療、教育、交通等多個行業形成各項應用場景,加速實現5G帶來數位轉型商機,以中國移動為例,2022年與電動車電池大廠-寧德時代合作,在七大生產基地建構超過500萬平方公尺的5G專網,以5G為基礎的工業互聯網架構,實現智慧工廠應用。而中國電信則與中興通訊合作,在南京濱江建立5G智能製造基地,透過AGV進行自動化調度,並在江蘇實現智慧物流場景。除此之外,中國電信亦與准能集團合作,建成103個基地臺的5G專網,覆蓋兩大露天煤礦礦區,讓超過200台無人駕駛的礦卡,有效節省相關成本。

5G垂直場域設置管理辦法上路 國內企業加速導入及拓展相關市場商機

有鑑於5G通訊具備大寬頻、低延遲及廣連接等三大特性,有助於企業發展各項創新應用及數位轉型,國家通訊傳播委員會(NCC)於2022年7月正式通過「5G垂直場域設置管理辦法」,釋出4.8~4.9GHz共100MHz頻寬,提供電信業者或一般企業申請,作為企業專網使用,並採取審核制,執照使用期限為十年,頻率使用費將依據場域型態、面積、區域、網路用途、年度調整係數等參數進行調整,另考量核心網路建置成本昂貴,開放5G專網申請者可委託系統整合或電信業者協助建置5G專網核心網路,鼓勵企業投入智慧工廠、智慧醫療、智慧農業等創新應用,最快在2022年第四季核發首張5G企業專網執照。

在各項5G專網的應用當中,製造業透過5G企業專網的導入,加速推動智慧工廠的建置,以提升生產效率,其中台達電位於龜山工業區的桃園二廠導入中華電信5G企業專網,透過5G結合產線自動化、人工智慧及雲端運算能力,發展智慧物流、智慧分析及智慧訓練等三大應用,協助優化製程及改善生產效率,以達成提升設備稼動率、製程平衡等效益。而日月光2020年建置5G毫米波企業專網,提供數據高速傳輸和即時回傳資料,導入產線自動巡檢(AI+AGV智慧無人搬運車)、AR遠端維護協作與綠科技教育館AR體驗環境三大應用;2022年更進一步結合高通、亞太電信、資策會、成功大學、戴夫寇爾,發展新一代智能化全面品質管理技術,著重在工廠的數位轉型,包括設備5G無線化整合、高異質性機器設備智能化整合、OT設備資安防禦技術整合等三大方向(詳見表2),顯見國內廠商陸續透過5G專網的導入,提升產線的效率,並藉由發展多元化的智慧應用,加速尋求升級轉型。

表2  台達電、日月光智慧工廠發展概況

廠商

功能

內容

台達電

智慧物流

結合AGV調度搬運材料及半成品於暫存倉及產線,提升產線效率、減少人力成本。

 

智慧分析

透過台達研究院自主研發智慧監控影像稽核,判讀線上作業員是否依照作業指引動作,偵測配件是否缺漏,啟動發報功能。

 

智慧訓練

  • 產線人員搭配AR眼鏡提供遠距協作服務,並將累積的經驗儲存於組織資訊平台。
  • 虛擬實境看板整合系統資訊,即時監控設備運作,提升行動管理。
  • 透過眼動系統紀錄操作者動作,並利用AR引導技術員進行設備保養標準作業程序。

日月光

  • 發展SOP異常AI偵測技術,以維持產品良率、兼顧作業安全。
  • 整合現有及新購機台,取得各類機台運作數據,並導入自有機台參數優化模型,持續提升產品良率。
  • 發展協同物料智能管理方案,從即時庫存預測到智能化運送,降低整體生產Cycle time。
  • 即時收集高畫質AOI影像,提升品質檢驗的準確率與效率。
  • 導入5G mmWave獨立組網雙連線傳輸技術,連結全場域通訊,節省機台Re-layout的架機時間,提升整體設備效率(OEE)。
  • 結合營運技術(OT)資安防禦技術,全面升級智慧製造。

資料來源:台達電、日月光、電子時報、台經院產經資料庫整理,2022年10月

 

對於國內電子廠商而言,導入5G企業專網,除將國內的生產基地作為實驗場域,加速投入數位轉型的發展之外,更有助於發展各項5G創新應用解決方案,展現5G創新應用解決方案的效益,未來可將相關解決方案輸出,爭取國際企業發展智慧製造、數位轉型所帶來的龐大市場商機,因而吸引英業達、緯創、仁寶、和碩、華碩等國內電子大廠積極布局,透過5G實驗室、研發中心的設立,並結盟國內主要電信業者、網通設備廠商及法人研發機構,發展多元5G專網整體解決方案(詳見表3),搶占全球5G垂直應用市場先機,預計布局效益可望於2023年起逐步發酵。

表3  國內電子大廠5G專網相關布局一覽表

廠商

發展內容

仁寶

  • 2020年在內湖智能裝置事業大樓成立《Empirical V》5G實驗室,鎖定智慧農業、智慧製造、健康醫療及雲端遊戲等四大應用。
  • 2022年9月在高雄亞灣台壽大樓正式啟用「5G AIOT研發中心」,計畫以5G技術平台為主軸,串聯智慧醫療等多元物聯網應用,作為5G實驗研發專網場域,發展5G垂直整合專網方案。
  • 在智慧製造應用方面,仁寶所推出的無人搬運車已廣泛應用於自身的臺灣、中國廠區,並成功導入美系半導體大廠廠區。

廣達

  • 2021年底在桃園龜山正式成立5G Open Lab,提供場域驗證。
  • 除在自有工廠導入5G專網外,亦協助日本松下電器導入,並與產學界合作發展智慧農業、智慧醫療等應用,客戶涵蓋臺灣、日本、韓國及新加坡等。

英業達

  • 2021年與臺灣微軟簽署合作備忘錄,啟動Inventec 5G Smart Factory IoT平臺建置計畫。
  • 在桃園廠的工業環境安全、品質良率及巡檢維護作業、錯誤排除程序效能等環節導入5G開放架構,示範如何降低5G專網布建的複雜度及後續維運成本,達成智慧工廠的升級需求。
  • 在5G專網市場的布局上,英業達除研發自有品牌基地臺,亦扮演系統整合的角色,並積極參與O-RAN組織運作,進行更多5G O-RAN應用整合驗證規劃方案。
  • 2022年下半年預計投入5G開放實驗室的建置,未來可輸出5G專網相關解決方案。

和碩

  • 2020年起致力於5G O-RAN基地臺開發,並參與O-RAN聯盟運作,提供符合O-RAN標準的端到端5G企業專網解決方案,預計2022年下半年完成5G智慧工廠、智慧交通及智慧城市等三大應用,積極開拓國內外市場商機。
  • 透過與微軟、伸波通訊的合作,發展5G O-RAN及衛星通訊計畫,發表移動式5G企業移動專網基地臺,應用於新竹市消防局進行急難救助;在智慧工廠的應用,則已在新店廠區進行測試。

資料來源:各公司、台經院產經資料庫整理,2022年10月

 

企業專網被視為實踐5G開放架構(Open RAN)的重要起點

進入到5G時代,面對頻譜競標成本與基礎建設的投資成本的不斷攀升,電信商面對更龐大的財務負擔,加上美國針對華為祭出出口禁令,並以確保國家安全為由,要求五眼聯盟等盟國共同抵制華為的電信設備,且要求美國電信商逐步汰換既有的華為設備,電信商開始思考將開放網路架構(Open RAN)導入電信端,逐步解構傳統電信設備軟體與硬體,利用多元供應商的零組件、子系統與軟體整合,打造更靈活的行動通訊架構,並降低對於華為、中興通訊等陸系廠商的依賴程度。

由於5G開放架構將使得原有的電信設備供應鏈面臨解構,提供過往無法打入電信市場的臺廠一個切入全球電信設備市場的機會,然而5G開放架構仍在發展初期,仍面臨相關技術未臻成熟、系統複雜度增加、多供應商設備混搭效益仍待確認等多項挑戰,臺廠在5G開放架構應用市場的拓展上,進度相對有限。隨著企業專網市場需求的出現,因專網規模較小,功能要求不若公網全面,加上垂直產業應用強調客製化、自主性等特性,因此企業專網應用成為臺廠發展5G開放架構組網的重要起點,有助於臺廠進一步深化在5G開放架構應用的拓展。

後疫情時代數位轉型商機湧現  臺廠積極拓展5G企業專網多元應用新商機

2020年以來,在COVID-19疫情浪潮的衝擊下,企業開始意識到導入數位工具、多元雲端服務應用的重要性,進入後疫情時代,各產業為提升營運韌性與效率,加速推動數位轉型的進程,在數位轉型的過程當中,5G提供的大頻寬、低延遲及廣連結等三大特性,有助於行動通訊網路應用在各項垂直產業的客製化應用,實現高度自動化、數位化、智慧化,進而提升營運流程與管理的效能,藉以達成數位轉型的目標。

隨著後疫情時代數位轉型市場需求不斷湧現,加上美中科技摩擦越演越烈,提供臺廠一個拓展歐美市場的重要機會。在各國專網頻譜陸續釋出,國內5G垂直場域設置管理辦法正式上路,5G企業專網應用需求漸趨浮現之下,以往聚焦硬體設備發展的臺廠,可透過5G實驗室、研發中心的設立,提供各項多元應用實驗場域,並整合符合5G開放架構的硬體、軟體及服務,開發完整的整體解決方案,提高自身的附加價值,且可藉由自身工廠的導入,展現導入5G專網可創造的明顯成果,加速數位轉型速度,未來事業發展不再侷限於硬體代工,華麗轉身成為解決方案的提供者,拓展國內外數位轉型新商機。