3GPP預計在今年6月完成兩項重要標準,共同構築5G行動網路發展的下一大步。這兩項標準——低延遲和網路切片(network slicing)規格,將為全球幾家大型營運商計劃打造的分散式無線網路鋪路。

超高可靠度和低延遲通訊(URLLC)規格將在用戶裝置和基地台之間實現低至1毫秒(ms)的往返延遲時間,相較之下,目前的延遲約有幾十毫秒。下一代(NGC)的核心標準為能夠共享營運商底層硬體的虛擬服務組合開啟了大門。

業界觀察人士預計,3GPP將在6月中旬的期限前完成第15版(Release 15)規格。然而,真正付諸實施及其Release 16等後續工作將會是一個多年的發展過程。

目前的蜂巢式網路通常需要在大型營運商維護的大量中央機房(CO)地點之一進行處理。這兩項新規格將使使得營運商能夠打造數百個較小的分散式節點,以支援仍在定義中的新、舊與反應速度更快的服務組合。

「至今,每個人都在透過數據速率獲利。」高通(Qualcomm)研發部??門工程副總裁John Smee說:「5G的挑戰就在於如何以新服務從更低延遲中獲利。」

「邊緣雲」(edge cloud)有各種大小,從小至櫥櫃到大型倉庫般的尺寸都有,其中包含伺服器、儲存設備與蜂巢式基地台。例如,AT&T已於去年11月發表其邊緣雲計劃。

諾基亞(Nokia)技術長Mike Murphy說:「全球營運商正處於不同的發展階段,從『尚未考慮』、『完成各種決策』到『踏上執行之路』都有......我預計今年起將陸續打造出成百甚至上千個邊緣雲。」

Dell'Oro Group的市場觀察家並不同意這樣的看法。Dell'Oro Group資深分析師Stefan Pongratz表示:「我們認為,增強型行動寬頻用例將驅動未來五年所有5G投資的99%,這意味著在短期內,低延遲用例還不會是顯著的資本支出驅動因素。」

Smee說,對於營運商而言,這種轉變需要業界對於仍在定義中的新服務抱持信心,並尋找合作夥伴以使其發揮作用。

成本的決定日趨重要。Murphy說:「對於CTO來說,如何重組網路是重大的決定;他們是否對於URLLC有信心——打造這些網路需要幾年的時間,但如果你放棄而你的競爭對手打造了,你很可能會被拋在後面。」

技術問題較小,但也有其重要性。例如,網絡切片需要使用ID來定義和保護服務,並透過最佳路徑對其進行路由。除了新的3GPP標準,邊緣雲還需要在軟體定義網路(SDN)和ETSI的網路功能虛擬化(NFV)規格上實施多年的工作。

Murphy說:「這是相對複雜的,因為端到端都必須調整無線電、運輸和核心網路,並協調所有需求以保持簡單性。由於存在這種複雜度,在實施時更花時間。」

20180222_3GPP_NT01P2 低延遲和網路切片規格貫穿3GPP三個核心部門的任務(來源:Qualcomm)

尋找低延遲服務

營運商正試圖找出哪些低延遲服務能成功地商用化,以及如何映射至現有的頻譜。

例如,中國的營運商對位於2.4~3.5GHz行動寬頻網路且提供廣泛覆蓋範圍的服務最感興趣。 Smee表示,他們希望推動5G中任何可能成功的服務,例如部份由廣泛LTE支持的共乘服務。

德國營運商則將5G視為在3.4~3.8GHz頻段實現高度自動化無線工廠的重要推手。高通將在全球行動通訊大會(MWC)展示使用工業ProfiNet協議的5G無線乙太網路(Ethernet)鏈路,該協議可望以低於毫秒的延遲實現廠房的無線鏈路。

而在美國,這種中間頻段相對較少,但毫米波(mmWave)頻率已可使用。他們將用於推出住宅網際網路接取服務,以挑戰有線電視營運商。其他業者則將探索600~700MHz頻段,以低數據速率為物聯網(IoT)提供廣範的覆蓋範圍。

其他被考慮的可能應用還包括邊緣雲,特別是支持基於遠端GPU的擴增實境(AR)或虛擬實境(VR)服務。AT&T首次測試的邊緣雲計劃目標是在加州Palo Alto提供AR/VR服務。

Dell'Oro Group的Pongratz表示:「我們預計營運商將逐漸投資於其網路,以確保在AR/VR成為主流技術時做好準備。沒有人真正知道除了視訊遊戲之外,新的低延遲IoT用例何時會被大量採用。」

今年6月發佈的URLLC規格將有助於奠定基礎。3GPP將在該基礎上建立一套更全面的功能和最佳化,落實於2019年即將發佈的Release 16標準。

無論這些新的服務情況如何,目前的4G網路在容量和數據速率方面都將在2024年達到極限,也就是Murphy所謂的LTE耗盡現象。

「今年的峰值數據速率將達到1.2Gbits/s,而我們也看到一條使用共享、未授權的5GHz和3.5GHz頻譜的發展路徑,它能夠達到2Gbits/s。」但他指出要超越這一點非常困難,我們真的需要5G。

在容量方面,採用大規模MIMO天線的5G承諾在未來幾年提高到較LTE更高2至3倍的速率。另外,5G能提供比LTE更高50%的頻譜效率,並降低提供服務的成本。

當T-Mobile提供美國用戶約$1.40/GByte的成本,而其競爭對手Verizon則為$5/GByte時,這一效率增益別具策略意義。Murphy說:「我認為解決這個問題的唯一方法就是前進到下一代。」

編譯:Susan Hong

(參考原文:5G Dials in Low Latency, Slicing,by Rick Merritt)