各國力推帶動數位轉型升級　5G專網照亮智慧製造前景

企業專網顧名思義是企業專屬的網路，在5G科技實用化後很多企業都開始規畫、嘗試建置5G專網，並思考以5G為開發應用基礎應用的可能性。以製造工業聞名世界的德國在2019年底開了第一槍，嘗試將5G網路導入工廠，5G擁有更高的網速和更低的延遲，並擁有極佳的連接性，可以解決Wi-Fi接入點切換不夠平穩順暢的問題，德國期望以新網路科技解決過去智慧工廠的瓶頸。

德國政府於2019年11月21日，為確保在工業4.0的領先地位，於電信業者的反對阻力下，釋出3,700~3,800MHz頻段，成為全球第一個開放企業自建5G專用網路的工業大國。該國數位經濟部門代表Thomas Jarzombek指出，「企業自建5G網路將大幅降低資安風險，完全獨立於現有的網路。」自開放後德國各大汽車零件和製造廠都積極部署5G網路，減少對電信業者的依賴。

除了德國之外，美、日、韓等各國都開始進行5G場域專網的嘗試，各國訂定了不同的策略，在農業、公共建設、5G網路切片技術等面向切入。在德國開放頻段的一年後，台灣行政院於2020年12月5日終於也拍板5G「專網專頻」政策，規畫釋出4.8至4.9GHz頻段(100MHz)供專網使用，自即日起開放各界申請場域實驗，並於2021至2022年間擇期開放執照申請。

行政院新聞傳播處宣布重要政策，「除5G商用網路外，我國亦與日本、德國、英國等國家同步規畫5G專網發展機制，鼓勵創新應用，例如遠距醫療照護偏鄉長輩健康、智慧安全守護鄰里安全及智慧製造提升工業安全等領域等，為鼓勵更多各領域的業者投入」。行政院科技會報辦公室執行秘書蔡志宏指出，「5G專網是一種應用於特定目的、獨立運作的網路型態，和大範圍涵蓋的商用網路不同，能提供給人工智慧(AI)與物聯網(IoT)等應用整合平台」。

三大特性加持5G專網帶動數位升級

5G通訊技術因為高速率、低延遲與廣連結三大特性備受期待，即使在2020年的COVID-19衝擊下，5G商用網路部署仍持續進行。根據2020年9月GSM統計，全球已經有129個國家/地區；397個營運商對5G進行投資，包含5G網路之測試、頻譜競標、規畫與實際部署(圖1)，同時確保以下三項特點：

·專網獨立運作，不受公共網路壅塞影響

·確保感測設備聯網的通訊品質，保障物聯網應用的可靠性(如遠端操作機械)

·專網與公共網路實體隔離，避免組織機敏資料外流

5G專網類似「軍網」、「學網」等內部網路，企業可自行建構與管理專用5G站台、服務、核心網路。投資預算不夠的廠商，可以選擇網路切片(Network Slicing)技術，或是與電信商合作，共享部分網路基礎建設環境，減少迭代門檻，以加快更新轉型的進程。

5G專網應用將帶起下一波數位升級，低延遲、高速率的5G網路將由企業引入物聯網應用服務以加速轉型進行，發展行動新創應用和智慧區域性應用(醫院、車站、能源等)綜合性應用，企業將借助5G基礎通訊整合各個區域性專網，發揮各區域整合之綜合效果。

疫情導致人們對連接性的依賴提高，在後疫情時代數位科技與通訊韌性基礎建設需求提高。因雲端協作、共享資料、視訊會議、數位轉型等應用與機會，帶來資料中心、FTTH與無線建置需求，電信商和企業在建設5G網路時需要面對數據外流、資安風險等挑戰，同時消費者部分因疫情導致消費力降低，可能造成廠商們投資建設的回收期延長。

5G專網客製化發展

5G企業專網因應企業規畫、應用和場域需求不同，適合不同的方案。例如，有虛擬化的網路切片作法，企業不需要自己建置核心網路，也能享用5G通訊技術的速率、延遲和連結性等特性，雖然這類用軟體模擬的方式與自行建構核網會有效能上的差異，但因為降低了建構成本與時間，有機會加快應用布置速度，也給企業誘因來利用新科技嘗試產品的可行性測試。

由於5G網路在工廠、機場等不同場域應用時，需要一定程度的客製化，為了讓5G科技快速進入應用階段，傳統以電信商為中心的部署思維，已不足以應付企業與新創應用的需求。由於5G高頻率的特性，基地台覆蓋範圍較小，所以需要更多基地台才能確保覆蓋範圍完整，初估5G基地台的數量將比4G時期多出2~4倍，而基站之間如採有線方式連接，光纖用量也將比4G多出16倍。因此要將4G網路轉換為以5G為主的核心網路，會比過去更複雜度、總計整體時間與人工也會比較長(圖2)。

去年由於疫情影響，居家時間延長，全球防疫期間網路流量平均增加40%，美國自2020年三月中旬後，家中聯網裝置流量即顯著增加，歐洲部分地區線上聊天和影片串流流量增加1倍至3倍，線上遊戲流量增加20%，新聞網站流量亦增加30~60%。美國客服行業員工，於疫情後在家上班者預估增加30~35%，人數概估可達10萬人，Twitter表示即使疫情結束，部份員工仍將「永久遠距辦公」。

接入網路光纖化新冠疫情推波助瀾

由於網路流量提升與低延遲需求，舊有光纖FTTX線路需要更新，過去寬頻流量不高，接入網不需要光纖化而出現「最後一哩路」，然而因為通訊技術提升，5G傳輸需求較高，又因疫情關係數位活動和娛樂需求增加，既有的固網頻寬不足以因應，需將接入網光纖化，帶動新增光纖網路的鋪設(圖3)。Vertical Systems Group表示，由於寬頻需求大增，目前美國中大型企業建築的光纖舖設率已達64.5%，中小型建築也正迎頭趕上，疫情影響下將使FTTP建設加速。

從電信商與一般民眾的角度，通訊科技正處於4G和5G服務的轉換期，各家電信的5G用戶數、網速、訊號涵蓋率都有進步的空間，目前服務與應用不夠豐富成熟，5G的普及不論在硬體和應用上都需要時間開發。而從企業的觀點來看，大部分商業活動都在白熱化的市場中競爭，為維持足夠的競爭力與產品亮點，需要進行技術升級，區域性的5G企業專網不單單只是企業投資，也是提升獲利和建立競爭門檻的機會，短期內可能需要一定的資本投資，但時機成熟後有機會建立亮眼的成果。

彌補Wi-F頻段干擾5G進駐工業領域

以德國Bosch企業為例，自工業4.0以來，Bosch以兩個角度參與，一是零組件與軟體解決方案的提供者，二則是作為製造業巨頭，Bosch在全球擁有280個生產基地與700個倉庫。基於此優勢，Bosch積極推動企業專網之建置，並注意到目前的無人搬運車(Autonomous Guided Vehicles,AGV)多是在Wi-Fi系統上運行，而接入點之間的Wi-Fi切換不夠平穩順暢，Wi-Fi頻段上使用者也可能互相干擾，是以德國政府透過垂直應用場域頻譜之規畫，開放企業專網，期望促進製造業的發展(圖4)。

Bosch計畫將5G導入工廠，工業機械、裝置和車輛將透過5G網路移動，並使用邊緣運算與雲端運算使工廠所有人能根據需求變更生產線。在漢諾威工業展中亦展示了新的ActiveShuttle系統，它是由平台路徑控制器(Hub Control Platform)進行編程，能通過生產設施自動承載260公斤的SLCs，且具備避開人員、其他車輛與工廠基礎設施之能力。

Bosch認為新的工業軟體解決方案，可將個別工廠的生產率提高25%，並將庫存降低30%，首先會將其旗下全部280座生產工廠進行數位化使其具有互相連接的能力，再將於過程中磨練出的技術出售給客戶。在過去四年中，Bosch利用工業4.0技術在自己與客戶的工廠賺取超過15億歐元的收入，其希望網路能持續藉此獲利，並至2022年時達到每年10億歐元的銷售額。

除了德國之外，由於5G高速度、低延遲蘊含的潛力，美、日、韓、芬蘭等各國都依據其自身特性，提出有建置垂直應用場域網路之必要性。美國農地面積廣大，因此決議設立相關工作小組，期望能透過寬頻網路接取能力之提升，促進美國本土農牧業之發展與輸出。德國以製造業技術世界聞名，將5G網路與相關技術導入廠區，使廠區內各機具各自獨立但又可互相連接，Bosch、Volkswagen等業者皆提出有自建5G專網之需求。

芬蘭與日本則選擇從公共場域開始基礎建設，芬蘭以重要交通建設為專網布建重點，使機場、港口業者扮演微型營運商。日本將東京奧運作為5G網路布建的階段性目標，針對奧運場館大量部署Wi-Fi熱點與基地台(圖5)。韓國則是使用網路切片技術，由電信業者SK Telecom提供創新垂直應用場域服務模式，選定辦公環境為切入點，與Samsung及Cisco合作，透過將辦公環境打造為以智慧型手機為核心，有效提升員工的工作效率與生產效率。

台灣企業專網發展從半導體、製造業者開始，包含日月光、台積電、鴻海等業者，都已經表達5G專網專頻需求；中油與台塑也希望導入5G專網，用於工安監測服務。企業網路屬於私有網路，可在不同的需求基礎上設計網路運作時間和範圍，工廠生產線的專網可能聚焦於減少延遲時間和提升連接數量的效能，而遠端檢測則更注重資料傳輸的能力。

目前5G網路尚在初期發展階段，各國政府在選擇發展垂直應用場域之領域時，多會先考量其國內情況，如美國發展農業應用，德國以製造業優先，日本則藉奧運機會發展公共區域性網路，嘗試在特定產業持續享有世界領先地位。惟除了大規模業者或政府公共建設外，中小企業或新創企業難以投入龐大資本自行建置專用網路，台灣電信業者參考韓國方式利用網路切片技術，讓企業有機會以適合方案合作，使用符合特定產業需求之專用網路，而減少必須負擔成本。

企業可嘗試建立實驗場域，引入先進網路建設與應用，提升工業安全與製造生產率，降低所需庫存，進而降低生產成本。利用5G高速率、低延遲與高連接的專用網路，半導體、工業、各製造業者可更精準控制製造流程，減少失誤損失，擁有更高資訊安全等級，並發展自有軟體和創新應用，隨著台灣在硬體製造方面持續保持硬實力，並在軟體應用與人才方面，培育深厚的軟實力，以應對瞬息萬變的未來科技世界。

(本文由台灣資通產業標準協會提供，作者皆任職於大同公司智慧能源事業部)