在日前於台北舉行的Keysight World 2019年度大會上,是德科技(Keysight Technologies)無線測試事業群副總裁Kailash Narayanan針對「實現5G網路的未來願景」(Realizing the Vision of 5G)發表主題演說。他強調「5G即網路轉型」(5G is about network transformation)——從連接用戶與裝置的pre-5G過渡到連接萬物的5G時代,業界將經歴整個電信網路架構的轉型,並因應垂直市場的需求與變化帶來新的商業模式與挑戰。

過去一年來,隨著第一版5G標準(Release 15)落地、全球電信營運商陸續展開5G試行與部署行動,各國監管單位(如美國FCC、台灣NCC)也釋出更多頻段選擇,為協助5G部署設置了更有利的環境,5G成為業界面對最重要的技術轉型。

5G推動網路架構轉型

然而,5G並不只是利用新的無線技術提供更快的資料速率,還包括從雲端到邊緣、無線接取網路(RAN)到核心網路的虛擬化與自動化,以實現超低延遲與高可靠性,而這需要的是整體網路架構的升級與轉型。

Keysight Technologies無線測試事業群副總裁Kailash Narayanan
Kailash Narayanan

「5G將以全新方式改變網路架構與營運模式」,Narayanan說,新一代網路必須支援更加擴展的頻譜範圍(如毫米波mmW頻段)、免授權頻譜、新的空中介面(OTA)規格以及符合資源共享的要求,更重要的是為多個垂直產業提供絕不斷線的網路品質。

對於營運商而言,「除了智慧型手機,5G將從提供個人連接服務進展到服務導向的連接能力,並擴展到多個新的應用市場,這也正是5G轉型的目標。」電信營運商必須為此實現新的5G用例,因應未來對於大規模連網、迅速增加的資料串流以及更高可靠性、更低延遲的需求。

新一代網路的基礎架構轉型主要來自於網路功能的虛擬化(NFV)。Narayanan指出,虛擬化可為網路帶來靈活性、網路切片(network slicing)以及低功耗等優勢。

他解釋說,透過「虛擬化」核心網路與部份RAN,可彈性化地將部份網路功能轉移至其他應用,並以開放軟體建置所需的功能。「網路切片」技術則可讓營運商利用同一個實體網路上,同時針對不同的用戶基礎分別提供具有各自KPI的專有服務或功能。此外,在一天中不必承載龐大網路流量的特定時段,還可以讓網路以低功耗模式運行。

新一代網路基礎架構轉型催生新的商業模式
(來源:Keysight Technologies)

創造新商業模式與價值

過去一年來,全球營運商大力推動5G試行與部署行動,利用從Sub-1GHz~44GHz的整個無線頻譜,積極為用戶提供可產生更多營收的服務,可說是推動5G網路轉型的主要推手;5G網路也相應地為營運商帶來新的用例與商業模式。因此,行動營運商最能象徵5G帶來全新的服務、商業模式與營收來源。

儘管存在監管和競爭壓力,全球電信營運商每年用於擴充和升級網路的資本支出平均約1,600億美元。隨著5G網路推出和相容裝置數量增加,預計在接下來的幾十年,行動營運商的營收可望大幅提升。據GSMA的最新報告指出,到2025年,5G可望佔全球行動連接的15%,並在未來15年內為全球經濟貢獻2.2兆美元;IHS Markit也預估,5G將在2035年帶來12兆的年營收。

Narayanan指出,「營運商開始朝向價值鏈的上游移動,他們並不只是為用戶提供內容或資料連接能力,最終也將成為端對端解決方案的供應商。」為此,行動營運商將致力於在兩種服務基礎上推動5G網路,「一是透過5G網路連接數十億用戶與裝置,其次則是提供基於服務層級協議(SLA)的5G體驗。」

特別是有些垂直產業更需要專用的SLA。例如在工業4.0中,連網工廠的5G應用除了更快的資料率,超高可靠度可能更重要;而醫療應用所需的遠端手術(remote surgery),超高資料率、超高可靠度以及超低延遲等專用服務品質缺一不可。

這些新的5G用例需要新的網路架構帶來雲端與邊緣、裝置、RAN與核心網路之間的密切配合,才能形成完整的網路服務以及提供符合需求的品質,同時為營運商創造新的經濟價值。

5G為營運商帶來新的應用與加值服務,推動數位轉型
(來源:Keysight Technologies)

帶來更複雜的測試挑戰

隨著首款5G裝置的商用化,更多的挑戰來自於mmWave與OTA測試以及波束成型等。包括如何取得mmW頻率以及如何追蹤手機的波束等,這些都是業界目前面臨的新挑戰。

新一代網路將變得更加複雜,除了基地台與裝置的無線設計以及其間的連網性能必須測試,RAN和核心網路之間的連接能力也得進行UE模擬,還面對著NSA和SA同時進展、mmWave以及日益增加的頻寬與多種無線接取技術組合都得測試,以及保持與原有網路相容性的測試挑戰等。

為此,Narayanan強調現在必須把網路視為一個整體來測試,同時實現「跨網域測試」(cross domain testing),「特別是5G將開啟多種應用,從智慧型手機、物聯網(IoT)裝置到自動駕駛車,這些應用需要確保服務品質以及用戶體驗,因而必須溯及網路的較底層。」因應更高的頻率要求,晶片商甚至直接把天線整合在晶片上,迫使工程師必須以無線方式進行測試。

5G網路更複雜,需要跨多種RF與協議的全新測試策略
(來源:Keysight Technologies)

是德科技在Keysight World展示符合最新3GPP標準的5G裝置測試解決方案,包含晶片設計、裝置開發、產品認證到生產測試以及5G基地台驗證方案等,可快速準確地驗證5G晶片組、裝置、基地台和網路,並模擬使用者行為情境,以確保覆蓋範圍與網路品質。

「5G採用更複雜的調變技術、更高頻寬以及FR1/FR2頻率範圍(~52GHz),但市場現有儀器機種僅支援至50GHz。」是德科技資深專案經理廖康佑介紹,Keysight的5G測試設備正持續跟進標準達到53GHz。今年的Keysight World還展示了新的PNA-X性能版向量網路分析儀,提供更寬廣動態範圍以及最低殘餘誤差向量振幅(EVM),實現更準確的測試環境。