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5G 引爆架构/生态重组

本文作者:任苙萍       点击: 2019-08-25 18:29
前言:
5G 到底有多快?广达电脑副总 Steve Cheng 以时速表,直观呈现与前两代通信的速度感差别:2001 年 3G 时代传输率只有 384Kbps、2009 年 4G 约 100 Mbps,但明年 5G 可达 10Gbps,正式进级 Gigabit。无独有偶,他亦赞同边缘设备的地位将大幅提升。对照一个背景信息来解读:2017 年全球约有 84 亿个连网设备,明年却可能暴增至 200 亿个!若仍依循传统传输路径:终端物联网 (IoT) 设备先连到边缘主机,将数据一股脑儿丢到云台数据中心、再原路返回边缘与 IoT 设备,显然不够有效率。
 
照片人物:广达电脑副总 Steve Cheng

不过,一旦边缘设备具有强大计算力,就能"截弯取直"、走快捷方式与 IoT 设备在地端对接。Cheng 认为 5G 时代将缔造"新 3C":内容 (Content)、连接 (Connectivity) 和计算 (Computing),而此三者将围绕人工智能 (AI) 发展,且互有交集。从此,"计算将无所不在"。美超威 (Supermicro) 总裁兼执行长董事长梁见后,对 5G 传输速率似乎更为乐观,预期今年便可达到 10~20 Gbps、并将延迟性控制在 1 毫秒以内,能加速 5G 边缘设备与 IoT 远程的共伴效应。他预言 5G 将回头刺激数据成长,进而带动区域性及新数据中心的扩充。

资源节约、云原生、开源堆栈,标志 5G 特性
梁见后的立论基础来自于:1.微型及小型基站 (Small Cell) 网络密度增加;2.基站与边缘设备的 1~3 层处理更加紧密;3.减少大数据从边缘到云台的传输成本;4.在边缘进行分析与 AI 演算;5.改善安全性及可靠度。"在强调低延迟、快速响应及增加数据规模的同时,存储效能将更形重要,这甚至将孕育 Store as a Service (存储即服务) 新业态",梁见后说。他根据应用需求将之概略为三大类:自驾车/AI、智能医疗/专家系统、内容传递/云台游戏,然而,传统数据中心硬件无法升级、会产生大量电子废弃物,已到改弦更张的时候!
 
照片人物:美超威 (Supermicro) 总裁兼执行长董事长梁见后

借助"资源节约架构"(Resource- saving Architecture)——包括:可分解服务器、自然制冷风扇 (free Air cooling)、资源池共享和英特尔 Rack Scale Design (RSD) 开放框架,可展延子系统再用年限 (可长达 12 年)、最小化硬件的再生周期和取得成本。它不仅可用于服务器,梁见后预告,新的通用边缘平台亦即将问市。红帽 (Red Hat) 亚洲区成长与新兴市场 (GEM) 策略性商业发展暨电信主管 Kenny Chin 从软件开发角度看 5G,直指"云原生"(Cloud-native) 将是继互联网和虚拟化后,最值得关注的产业大事记!

现代化的网络、移动边缘和应用服务,将撑起数字经济一片天,而开源 (open source) 因具备以下特质,将带来庞大商机:1.快速创新、及时上市;2.更多元的技术选择、更低廉的成本;3.更便于资安保全和迅速更新。当中,社群功不可没。红帽已针对网络功能虚拟化 (NFV) 建置电信等级的开源堆栈架构,且与 NFV/软件定义网络 (SDN) 伙伴关系紧密。值得留意的是,红帽推测,"虚拟网络功能"(VNF) 的资本支出将大于网络功能虚拟化基础设施 (NFVI)——包括:服务器、虚拟化管理程序 (hypervisor)、操作系统、虚拟交换机和云台数据中心。
 
照片人物:红帽 (Red Hat) 亚洲区成长与新兴市场 (GEM) 策略性商业发展暨电信主管 Kenny Chin

O-RAN 联盟牵引出 vRAN 生态系
软件的重要性,让网络设备供货商思科系统 (Cisco) 也应声高喊:"软件定义世界,它是一个创新平台";而用户体验、流量和内容也在转变,将更趋向终端使用者靠拢。思科 SP Mobility (APJ Region) 主管 Naoya Ori 描述,网络是从接取、聚合到边缘的整体化 (monolithic) 一脉相承,5G 在架构上亦见转变:
1.网络功能可各自独立,控制/讯令、用户/数据皆可依现有资源优化;
2.可拆解成软件和硬件两大块,软件导向 (Software-centric) 的解决方案可藉由硬件商用现货软件 (COTS) 支持新的操作模式;
3.为使运营实务更有效率,固网与移动网络将汇聚,共享 5G 核心基础;
4.模块化、开源、多卖家、更多选项,意味着弹性和低成本;
5.新服务赋能,增加服务灵活度和速度,敏捷而快速地提出新服务及商模模式,与既有无线电接入网 (RAN) 共存;
6.落地用例多元,如:室内/户外、私网/公网、低/中/高频段、毫米波 (mmWave)……。
 
照片人物:思科 SP Mobility (APJ Region) 主管 Naoya Ori

"无线电是虚拟化过程中最后一个网络元素",Ori 特别指出。有鉴于此,运营商已基于开放和智能两大准则成立 O-RAN 联盟,统筹发布规格、指导测试和概念验证 (PoC) 等事宜。另由设备销售商主导、运营商驱动的开放 vRAN 生态系,与 O-RAN 准则站在同一阵线;由于许多成员本身即是 O-RAN 规格或测试的贡献者,且会就经济、运营和消费等多方考虑,可加速创新并推出解方。软件定义移动网络便是基于开放 vRAN 和边缘运算架构而为,日本乐天 (Rakuten) 已在业界闯出名号。"GIT 2.0"则是另一个由 TDD 运营商阵营创立的强大生态系。

eMBB、uRLLC、Massive MTC 三大用例,喻示 5G 刚性需求
GTI PCCW-HKT 资深副总裁 Carlson Chu 表示,相较于 O-RAN 联盟着重通用性,"GIT 2.0"更专注于 4G 演进及 Sub-6 GHz 5G 系统之产业化与商用化的垂直应用,现有 135 家运营商参与;其中,亚洲占比 65% 为最大势力。另有 212 家设备销售商加入合作伙伴的论坛行列,电信终端设备 (terminal) 和芯片商为主要成员,占据 70% 比例。对应国际电联组织 (ITU) 所定义的增强移动宽带 (eMBB)、超低延迟 (uRLLC) 和大规模机器通信 (Massive MTC) 等三大典型使用情境,5G 须达到以下标准:
1.相当于 4G 的百倍高速,约 0.1~1Gbpas;
2.每平方公里达 10~100 Tbps 的高密度;
3.10~20 Gbps 的高峰值,约是 4G 的二十倍;
4.更大的连接密度,每平方公里提供百万个连接数;
5.标竿性的"1毫秒"低延迟,是 4G 的 1/5 时间顿点;
6.更快的移动性,时速在每小时 500 公里以上,为 4G 的四倍。
 
照片人物:GTI PCCW-HKT 资深副总裁 Carlson Chu

在频谱方面,有 19 个国家已发布正式计划,将在 2020 年前完成频谱资源分配,而 C-band 和毫米波将担任要角;紧接着就是着手端到端 (E2E) 的标准化——网络设施部分,今年第二季至第三季可见到非独立组网/独立组网 (NSA/SA) 的前商品化成果,年底前预计可完成远程射频单元 (Remote Radio Unit, RRU) 的优化工作;之后半年,可望见到芯片商大动作抢市;再经过半年时间,正式商品化的设备有机会与大众见面。此外,在成功推动 3.5GHz 商用化后,GTI 力拱已有 LTE 产业基础的 2.6 GHz (n41) 是下一个潜力频段,中、美皆有明确的使用计划。

整合 AI APU 的 5G 芯片,强势登场!
联发科技 (MediaTek) 技术长办公室处长梁正柏解析,5G 挑战在于覆盖率、功耗和毫米波。首先,大屏幕手机使天线位置受限、拖累效能,窄边框会多出 0.5~1.5 dB 的损失;另大带宽和 CC 组合的结果,又会导致额外 1~2 dB 的射频前端 (RFFE) 损失。其次,多模/多频通信造成可放置电池的区域受限,偏偏更大的吞吐率、更高的处理效率会消耗更多电力,功耗是一大难题;梁正柏透露,"动态带宽转换"是节能的关键,当发射器毋须运作时,维持低耗电很重要。最后是毫米波的穿透性问题,且毫米波的生态系统尚未成熟、资本支出仍高。
 
照片人物:联发科技技术长办公室处长梁正柏

整体而言,用户体验与直视性/非直视性 (LOS / Non-LOS) 高度相关,日后待技术成熟,将让部署成本更具竞争力。联发科技面向上述需求所发布之内建自家 Helio M70 5G 调制解调器的 5G 芯片组,因为创下多个"全球第一"的记录,近来在业界引起不小骚动:1.嵌入第一个采用 7nm 工艺的首款 5G 超低功耗单芯片 (SoC);2.整合全球最快的 Sub-6GHz 调制解调器;3.率先业界采用 ARM Cortex-A77 CPU 及 Mali-G77 GPU;4.搭载既有独特的 APU 3.0,可发挥四倍 AI 效能。相信随着 5G 标准的日渐完备,5G 供应链正在迎来一个全新时代!