5G Craft

全球對5G創新服務的關注與投資不斷增加，相關領域技術人才與應用需求持續上揚，經濟部工業局為對接產業趨勢，加速推動5G產業發展，緊抓軟體市場先機，在台灣松下電器、緯穎科技、中華電信、亞太電信、遠傳電信與華電聯網等支持下，在2022年籌辦「5G Craft菁英挑戰賽」，並規劃「5G系統軟體技術工作坊」，以結合通訊業者、系統整合業者、新創團隊以及學界能量，強化台灣產業戰力。

5G帶動供應鏈轉型，也改寫企業未來的競爭模式，在堂堂進入5G時代之際，台灣產業鏈也面臨全新變局，經濟部工業局一直跟產業站在一起，扶植企業成長，一同奮鬥，規劃一系列「5G系統軟體技術工作坊」，如推動Open RAN市場關鍵、5G小型基地台之專利佈局分析、5G O-RAN與衛星通訊應用模式、5G專網場域實證導入之經驗交流等主題，提供競賽團隊產業實務心得，如5G產業發展趨勢、場域需求、技術專利、智財基礎概念與小組指導實作等，以拓展5G通訊應用的廣度與深度且更為貼近市場需求。

5G商機可期但初期仍面臨諸多問題，經濟部工業局為協助5G系統軟體服務落地，從場域端、系統端及設備端等面向，讓台灣業者搭上通訊技術世代變革商機列車，打造互助互榮生態圈，透過競賽與企業合作，以戰代訓，至今獲得相當顯著的成績，經濟部工業局為台灣產業鏈業者打下戰力升級的強心針，協助產業鏈業者進軍國際，開拓全球市場版圖。

經濟部工業局委託財團法人資訊工業策進會辦理第二屆「5G Craft菁英挑戰賽」，已在2022年上半年拉開序幕，聚焦5G系統軟體競賽主題，在今年6月至9月期間辦理共計五場次「5G系統軟體技術工作坊」，針對產業需求引導主題方向，邀約網通設備業者或具經驗的網通系統整合業者，針對5G軟體技術缺口問題，給予團隊技術分享與資源，驅動競賽團隊與業者快速融合軟硬體與應用服務，將5G相關領域技術再加值，共創5G應用新商機，期能協助競賽團隊成功研發開創系統軟體新技術，一舉拿下競賽冠軍。

第二屆「5G Craft菁英挑戰賽」總計有多達 105 個報名組別，包括 5G 智慧娛樂有 24 組、5G 系統軟體有 47 組與 5G Arena 的 34 組，決賽評選將於今年10月展開，由評審團選出競賽的優勝團隊。經濟部工業局廣告

持續的全球暖化造成氣候劇烈變化，正在使人類面臨未來的威脅，其後果已經影響到世界許多地區，並影響到我們數億人的生活。根據美國 NASA GISS 太空站的數據，近幾年地球上的全球溫度以每十年約 0.2 度的速度增加，其中二氧化碳排放是主要原因之一，也因此引起國際組織對於全球暖化的重視，「碳中和」成為全球共同目標，有 4,500 家工業和商業公司加入了聯合國支持的「Race to Zero」活動，預計目標將在 2030 年讓碳排減半。

被認為也是碳排放較高的行動通訊產業，自然也重視此一議題，根據 ABI Research 最近的一項研究，行動通訊業佔全球電力消耗的 2%，即 2020 年每年 1,980 萬噸油當量 (Mtoe)。預計這一消耗量將增加 2.5 倍以上，到 2030 年達到 51.3 Mtoe。這一增長是由於公共網絡向 5G 的遷移以及隨之而來的移動數據流量的爆炸式增長，再加上企業市場也將 5G 應用產業的垂直整合之上，這種消耗相當於瑞典或挪威消耗的總能源，非常可觀。

如今，全球主要的一級行動通訊運營商也積極制定企業戰略，希望能更好的控制網路能源消耗與低碳排放，並制定了 2050 年實際淨零排放的明確計劃，同時也將業務戰略與經營綠色化結合，避免目前的硬體部署與未來的相關應用造成二氧化碳排放量失控，目前像是歐洲的大型營運商如 Deutsche Telekom 和 Telefónica 已承諾在 2030 年之前實現淨零。

為了實現行動通訊業的減碳，下面有四個主要的關鍵領域是需要控制與採取行動：

供應鏈

（圖片來源：Republicworld.com）

雖說全球都有共通的 5G 行動通訊標準，不過部份國家仍有「自己的玩法」，像是印度的 Reliance Jio 和 Bharti Airtel 等電信公司就透過低頻行動大蜂窩技術（LMLC）為基礎打造屬於自己的「5Gi」標準，同時也異於全球共同的 5G 國際標準。

雖說 5Gi 是印度本地設計的行動網路標準，由 IIT Hyderabad、IIT Madras 和無線技術卓越中心所研發，並獲得印度政府的電信部批准與資助。相較於 5G 技術在 700MHz 和 52,000MHz 範圍內運行，包括低頻的 1GHz 以下與高頻的 6GHz 以上，不過 5Gi 則是選擇中頻範圍進行，也因此相較於全球主要發展的 5G 通訊，在覆蓋率的部份會更為提高。

圖：3GPP 網站上也有 5Gi 併入的說明。

本質來說，5Gi 採用低於 5G 的頻率運行，並適用於低遷移率、大細胞基地台的架構，基於波形來增加覆蓋範圍，TSDSI 或印度電信標準發展協會表示，這樣的方式也有助於增強小區域覆蓋範圍，對於嚴重依賴基站數量來進行連結的 5G 通訊來說，能夠帶來成本節省的優勢，同時也能做到深度滲透、克服複雜地理地形的挑戰，對於經濟發展弱勢的國家來說，會是實質的助益。

（圖片來源：StateTech）

現今 5G 的發展被許多不同類型的產業寄於厚望，其中「智慧城市」也是重要的環節之一，世界各地的城市都在增加技術來改善城市的生活品質，以及金融與社會的運作，透過科技的手段改善公民生活，居家與城市官員之間溝通其實就是「智慧城市」發展的核心理念。

不過卻也有許多人認為，智慧城市的未來發展，其實沒有 5G 也能實現，而國外媒體 StateTech 也做了一篇專題報導，指出其中的「事實與謬論」，下面筆者也為大家彙整成 5 個智慧城市與 5G 之間息息相關的「真相」！

真相1：5G 的高覆蓋密度、高頻寬與低延遲無可取代

雖說 5G 不是智慧城市的必備要件，但這種下一代蜂窩技術將會為城市創造機會，尤其大家的物聯網設備與感測器將透過大量數據的蒐集來改善人們的生活。過去幾年，美國也已經有許多城市啟動數位化轉型，但目前還未有一個城市已經打造成為全然智慧化經營的模式，主要原因在於大量的物聯網數據傳輸需要更強大的無線網絡系統來連結數百萬規模的設備，也因此 5G 的高覆蓋密度、高頻寬與低延遲是重要的，也是智慧城市營運的要件。

（圖片來源：ars Technica）

在行動通訊領域先前最大的新聞，莫過於美國電信業者 Verizon 與 AT & T 將使用的 C 頻段（3.7 GHz）頻譜可能干擾飛機的「雷達高度計」的正常運作，可能影響飛安，也讓美國聯邦航空局（FAA）發佈新的飛行限制令，在天氣惡劣、能見度低的情況，禁止飛機使用自動降落系統，也將影響許多航班的時程，而這樣的做法也讓許多航空公司對於 5G 佈建的反彈，同時也影響電信業者對於 5G 基礎建設的規劃，而雙方也因此僵持不下。

不過這樣的狀況可能將迎來轉機，FAA 目前已批准 78% 的美國航班可在低能見度的條件下著陸，而航空公司的 CEO 也對此表達樂觀，因為只要能夠實測雷達高度計不受 5G 電波影響，就能讓這樣的狀況被解決，而 FAA 的「大轉彎」也讓行動通訊業者與航空公司都鬆了一口氣。在過去一週，FAA 已宣佈批准13 個雷達高度計的使用，這些高度計可以將行動通訊商 5G C 頻段的傳輸頻率過濾掉，包括波音、空中巴士與巴西航空工業出品的十多個機型都能適用。

在國外媒體 ars Techinca 的報導中指出，FAA 先前聲稱沒有證據證明 C 波段（3.7 至 3.98 GHz）會影響使用 4GHz 至 4.4 GHz 頻率的雷達高度計之後，才開始了評估雷達高度計的工作，雖說FAA 會以創建 220 MHz 的保護頻帶來避免飛機設備受干擾，但製造品質不佳的高度計卻可能無法過濾掉來自其他頻帶的傳輸。

此外，早在 2020 年 2 月份美國 FCC（聯邦通信委員會）就已批准 C 頻段將可用於 5G 通訊，但當時 FAA 卻並未立即開始評估 5G 對於飛行器高度計的影響，後來 FCC 在 2021 年 2 月正式進行頻譜拍賣給 Verizon 與 AT & T 之後，FAA 也同樣沒有任何作為，而這或許也是後來埋下紛爭的主要原因。報導中也提到一名電信領域的律師與消費者權益倡議組織 Public Knowledge 的副總裁 Harold Feld 表示，他認為 FCC 批准使用 C 頻段於 5G 之後，FAA 應該立即建立評估高度計的流程，而 FAA 完全沒有任何 B 計劃的情況下放任這樣的狀況發生，也導致了後來的紛爭。

目前全球已有超過 80 個國家已進入 5G 商轉時期，不過目前多半以非獨立架構（NSA）的部署為主，需要透過 4G LTE 的整合來管理網路的授權與呼叫，雖說相較之下部署的成本較低，讓系統商能集中精力更新網路的無線電接入元件，但在效能方面的表現卻與獨立架構（SA）的 5G 網路有極大的區別，相較之下 SA 5G 能直接透過核心網路來管理連結性、移動性與用戶身分驗證，以及其他基本管理功能。

與 NSA 架構的 5G 來說，網路從 5G 無線電錨點連結到 4G LTE 核心，而 SA 架構的 5G 網路則是從無線電端到核心網路採用真正的 5G 規格，而這也將大大降低 SA 5G 的延遲。以全球首批部署 SA 5G 的美國 T-Mobile 為例，就已經看到低延遲所帶來的益處，根據 Opensignal 在 2021 年 2 月的報告指出，在城市地區，SA 網路相較於 NSA 網路，用戶的延遲平均降低了 23.8% 之多。

圖：NSA 5G 與 SA 5G 的架構對比。

儘管 5G 供應商與營運商自 5G 商轉時就承諾低延遲的效能，但實際上只有 SA 5G 才能實現，而低延遲也對於需要精準控制、即時反應的工業機器人與自動駕駛汽車系統等應用成為現實。此外，SA 也將幫助 5G 專網從實驗場域移轉至真正的商業部署之中，像是支援網絡切片的功能，就能幫助業者在同一個物理硬體設備上創建多個虛擬化網路。隨著時間的推移，SA 5G 也允許大量連結的大規模物聯網，讓 5G 核心在一平方公里的範圍內支援多達 100 萬台設備連結，相較於過去的蜂窩網路在同樣範圍僅有數千台連結的效能相比躍升達千倍之多。

圖：T-Mobile 的  NSA 與 SA 5G 網路架構。

（圖片來源：Mobile World Live）

經過一年多的發展，全球多個國家都已進入 5G 時代，而消費者也因為對行動裝置的依賴度高，對 5G 連網的需求也漸漸提升，包括亞太地區、日本、歐洲、中東與非洲地區的 5G 用戶量預期在 2021 - 2025 年前達到 61% 的增長，時至 2025 年，全球將會有多達 42% 的 5G 用戶，IDC 也預估到了 2025 年亞太地區的 5G 基站將超過 700 萬，在 2027 年將反超 2G - 4G 基站的總和。

不過雖說 5G 用戶數量增加，但 IDC 對於用戶調查後發現，46% 的用戶認為網路的覆蓋是否充足會是重要關鍵，尤其是在公共場所的室內地區，包括體育場館、火車站、購物中心或是列車隧道內，都被用戶期望能有不錯的收訊品質，而且有愈來愈多用戶更傾向完全使用行動網路，而非在室內切換至設施的 Wi-Fi 服務。

也因為用戶有所需求，目前不少行動營運商也都積極加速 5G 的覆蓋計劃，不過由於室內場景中，無線電信號容易在傳播過程被建物結構阻塞或是吸收，造成信號衰減與收訊死角，即便用設備數量來增加覆蓋範圍，但設備之間的密度增加反倒可能造成無線電信通道的擁塞，造成網絡性能不佳，而容易在使用高解析串流影音這類服務時，明顯感受品質落差。

圖：分佈式 Massive MIMO 天線技術架構（圖片來源：Research Gate）

2021 年，行動通訊產業不畏疫情影響而持續發展，也幫助大家能與朋友、家人保持聯繫，工作上與同事、客戶持續溝通，在這場最長的疫情中發揮關鍵作用。隨著 5G 發展的步伐加快，電信公司也不斷涉足新領域，以滿足對複雜協作與遠程工作技術的需求，與此同時，被臉書拋出的「元宇宙（metaverse）」也成為與通訊密不可分的新話題，同時將成為 5G 網路未來互聯的重要願景。

國外媒體 Techradar 也提前預測了 2022 年歐洲值得關注的 5G 行業趨勢，也提供給關注相關議題的朋友參考！

趨勢1：5G 普及率上升，但手機將持續短缺

毫無疑問，時至 2022 年 5G 的普及率將持續上升，且愛立信也預期因為中國與北美的強勁需求，再加上更便宜的 5G 手機陸續面世，2021 年底全球將有 6 億 5G 用戶。不過由於疫情影響，全球鬧晶片荒，也會對手機生產造成明顯影響。根據 Gartner 的調查，2021 年因為關鍵零組件短缺讓智慧型手機出貨量下降，而德勤也預測，這波原料荒將會持續到 2022 年至 2023 年。不過 CCS Insight 的預測較為樂觀，認為 2022 年 5G 設備將售出達 9 億台，佔全年的總銷量半數。

趨勢2：電信商的整合將再啟動

網路是現代人不可或缺的重要工具，也改變了現有的商業模式，而企業佈建穩定的無線網路環境也成為必然。目前企業的無線網路大多由數十至數百組無線 AP（存取點）所構建的 Wi-Fi 環境組成。雖說目前主流的 Wi-Fi 6 能提供企業更穩定可靠與高性能的網路使用環境，但相較於 LTE 與 5G 連結，覆蓋範圍與便利性仍有不足。

近期美國 FCC 與全球相關行動網路監管機構通過了 CBRS 公民無線電服務，為企業廣泛訪問高品質中頻譜開了一扇門，不過目前的發展並不順利，也因此企業的希望主要寄託於私有 5G 服務的開放，而亞馬遜也透過 AWS 服務讓私有 5G 就像增加新的 Wi-Fi 設備一樣簡單，相較於過去私有 5G 在整合與營運上的成本較高、成為企業進入的門檻，AWS 在 re:Invent 2021 公佈的私有 5G 產品可讓小型蜂窩無線單元、服務器、5G 核心網路與無線接入網路（RAN）和用戶身份識別（SIM卡）等元件透過 AWS 控制台進行配置，並能自動進行網路設定與容量擴充，以適應更多新設備與增加的流量。

雖說目前 AWS 服務還未公開有關硬體與部署過程的詳細訊息，但操作上看起來與 Outposts 非常相似，邏輯上與 AWS 提供私有 LAN 並通過線上訂購與配置硬體。和其他混合雲端服務一樣，企業用戶需要提供本地網路基礎設施，包括交換器、DHCP 的 IP 位址池，並與 AWS 完成連結（可以私有連線直連或使用 IPSec VPN）。

至於私有 5G 的用途非常廣泛，企業可透過廣泛連結使遠程傳感器、機器人和視訊監控系統進行大型製造和物流設備的控制，另外偏遠的資源開採地點如礦山、油田等，也能透過物聯網方式來控制。此外，需要高度可靠性與安全連結的大型醫療服務，也能將診斷設備、醫療設備與行動裝置一併整合；另外，目前使用 Wi-Fi 的校園，也能受益於 5G 的大覆蓋範圍，消除收訊盲區。

至於公用事業與智慧城市場域，也能使用連結儀表、控制系統與交通控制設備等應用，而私有 5G 也能成為住宅區網路建置不足的補強方案，透過網路接入可提供更多網路資源，尤其是沒有充足網路營運商的地區。

隨著 5G 行動網路的持續布建與資金投入，對於全球行動網路營運商來說，隨之而來的新服務、新應用更是拓展收入機會與攻佔區隔市場的的關鍵。根據國外媒體 FIERCE Wireless 的報導指出，「無人機」將成為下一個極具潛力的標的。

5G 行動網路除了超大頻寬之外，更巨量的連線能力也能成為實現大規模無人機部署的一大關鍵，而隨 5G 的普及，2021 年無人機也成為科技界最熱門的技術之一。由於行動網路與無線網路串聯起廣域、高速、安全的網路覆蓋，讓無人機可以到達的範圍更為廣闊，也能在 4G LTE 與 5G NR 等網路的覆蓋之下，允許在非目視的情況下透過遠端讓無人機自主飛行。

圖：Uber Eats 服務在 2019 年就成功使用無人機進行高風險地區的送餐服務（圖片來源：isemag）

一般手動操控無人機都採用了可靠性較低的點對點無線連結，但飛行時有極大可能因為氣候、距離而丟失信號，而 5G 網路為基礎的情況下，無人機可受益於高穩定性與低延遲的網路連結，快速接收地面控制系統或操控者的指令來採取行動，5G 的加持有助於減少發送、接收與執行指令中間花費的時間，也能減少飛行過程中可能的誤差。

根據國際四大會計師事務所之一的 PwC 指出，電信營運商可說是無人機業務中擁有得天獨厚的地位，憑藉在網路連結、雲端、大數據與分析能力，電信營運商也成為無人機驅動服務的主要角色。而目前無人機的應用也愈來愈廣泛，像是已經愈來愈成熟的「無人交通管理（UTM）」解決方案，就能透過無人機來執行，國際分析公司 Markets and Markets 也預測 UTM 市場將在 2025 年在全球範圍內達到 19.6 億美元的收入，潛力十分高。

行動通訊領域知名的《愛立信行動趨勢報告》自 2011 年首度發表至今已滿十週年，而近期 11 月份的「十週年版」報告也揭露了行動網路十年內成長近 300 倍的驚人數據，同時也帶來 2027 年的最新預測。

根據《愛立信行動趨勢報告》的最新預測，至 2021 年底，全球 5G 用戶將超過 6.6 億之多，也持續證明 5G 將成為「史上部署最快」的行動通訊技術這項預測的可靠性。至於 5G 用戶迅速成長的主要原因，就是受到中國和北美的 5G 建設需求高於預期，以及 5G 裝置價格下降成為推力。

圖：愛立信趨勢報告預測各類行動連網設備數據比較。

2021 年的第三季統計，全球 5G 用戶人數將增加至 9,800 萬之多，4G 用戶也新增達 4,800 萬，而今年底全球 5G 服務的覆蓋範圍也將超過 20 億人的規模。

根據最新預測，5G 將在 2027 年成為全球主要的行動網路技術，屆時將占全球行動用戶約 50%、覆蓋約 75% 的全球人口，並承載全球 62% 的智慧手機流量。4G LTE 網路的網路部署，是全球智慧手機用戶數在過去十年間新增 55 億的關鍵，並帶動供應商提供市場上超過 2 萬種不同 4G 裝置型號。愛立信報告發現，5G 裝置的技術週期明顯提前，目前 5G 手機占全球手機市占率的 23%，超越 4G 手機在同樣時間內所達成的 8%。

知名的電信通訊解決方案商愛立信近期發佈了首份以「消費者滿意度」與「市場事實資訊」整合分析的 5G 消費者報告《5G領航者：贏得消費者青睞和推動營收成長》，提供包括台灣在內的全球 22 個市場的詳細分析，報告中發現到 5G 推動的「先行者」，報告中稱之為「5G 領航者」在未來留住用戶的可能性是其他電信商的三倍之高，而且每位用戶的平均收入 ( ARPU ) 和行動服務營收成長的可能性更幾乎達兩倍之多！

圖：5G成熟度的四個階段和ARPU在Q1 2020 - Q1 2021成長至少1%的服務供應商比例，與其他服務供應商相比，5G 領航者增加 ARPU 和行動服務營收的可能性要高兩倍

（圖片來源：Ericsson）！

5G 領航者，現階段的狀態是？

在愛立信的報告中，也提到了調查中所定義的「5G 領航者」現階段的狀態，以目前 5G 的基礎建設來說，平均的 5G 人口覆蓋率達 75%，平均下載速度可達 270 Mbps，平均 5G 可用性為 14% 或更高。另外有 75% 的 5G 領航者也會根據速度、服務品質、固網行動匯流等不同的套裝方案，來強化 5G 的收入。