2020年揭開5G新紀元

大頻寬、低延遲、廣連結

5G狂飆　智慧未來

歡迎來到歷史的轉捩點！隨著臺灣第一波5G頻譜拍賣，以1,380億元結標，正式宣告臺灣在2020年邁入5G行動通訊時代。5G中令人驚豔的多種應用落實，不再是遙不可及的未來，而是正在上演的現在進行式。

每一次行動通訊技術的升級，都會帶來革命性的產業更迭。從1G的語音、2G的簡訊，到3G的網路服務、4G的智慧型手機，未來5G將出現更多超乎想像的應用與創新商機。「為什麼現在5G這麼熱？就是因為大家對5G有很大的期待，」工研院資訊與通訊研究所副所長丁邦安說。他口中說的期待，正是「智慧生活」的願景，「5G跟從前技術最大的不同，便是開啟虛跟實高度整合的大門。」

丁邦安表示，要將實體的物理空間和虛擬的信息空間結合在一起，需先經過5個環節，包含感知、傳輸、儲存、分析、操作，「5G就像是安裝一個發達的神經系統。」未來透過裝設大量感測器、監視器，傳輸信息，接收信息再加上大數據分析和AI人工智慧，最終機器也能像人類一樣下判斷、進行動作指令。要達到高度虛實整合，需要很多技術的積累，除了5G，還有大數據、物聯網、機器人和人工智慧，「五大技術的合流，將在下個10年迸發出更多火花。」

三大應用場景　顛覆未來生活

如今無論是哪個產業，都有機會將因5G技術的降臨，產生翻天覆地的變化，堪稱是新一代的典範轉移，丁邦安特別針對5G的三大特性描繪出應用場景。首先是「大寬頻」。雖然4G比起3G網速也快了不少，但在4G時代，高達7成流量都以視訊娛樂為主，「就信息量加值的面向而言，其實沒有產生新的『增量』。」但未來5G的大寬頻特性，則能在傳統存量上實現產業「加值」。比如4K、8K等超高畫質影像，能應用在醫師遠端醫療開刀，或是透過影像辨識做預防性維護、監控人流與物流等，也能運用AR或VR的技術，將拍下的老師傅的手工進行加值，傳承重要工藝。

第二是「廣連結」。5G革命不再侷限於手機或電腦螢幕，當未來萬物互連時，就能大規模採集數據、進行分析。例如：發展智慧農業，透過地面站、感應器，和衛星定位，架設監測網，時時蒐集作物生長、土壤、肥料或病蟲害資訊，接著就能預測產量、進行用藥規劃，甚至是做期貨、庫存和進出口管理，「最後就演變成『商業智能』（Business Intelligence；BI），意即具有商業方面的智慧；或做精準行銷，根據數據規劃產能、包裝、運輸。」

第三是「低延遲」。1秒或許聽起來不長，但對許多服務來說，卻是決定生死的關鍵，比如智慧交通或是無人車。5G的低延遲特性，不僅能遠端遙控車子駕駛，在車輛上安裝行車環境感測裝置避免行車事故發生，；此外感測週遭狀況，也能導引車流、控制紅綠燈，特定事故群播及避障建議等，提升交通安全與效率。

丁邦安點出，想要實現這些未來畫面，還需具備三大核心基礎建設。第一是強大的計算基礎，包含雲計算和邊緣計算的協作；第二是要有大數據的基礎設施，如數據中心與相應的智慧化支援；第三便是四通八達通訊的通訊網路基礎設施，包括現在布建中的5G網路。誰能率先整合這些關鍵技術，就能在未來5G時代中搶得先機。

軟硬整合　打入國際供應鏈

丁邦安進一步將臺灣5G的產業鏈分為六大區塊，包含元件／模組、基地台、網路設備、後端運營管理的軟體、系統整合和場域。近來受外界關注的半導體業者如台積電、聯發科等，以及與基地台及交換器相關的中磊、合勤、正文、明泰、啟碁、智邦等，還有伺服器廠如廣達、緯穎、英業達等，都在5G供應鏈裡。

除了這些設備商機，丁邦安認為能實踐5G網路的「場域」也很重要，因為許多領域知識都掌握在場域主手中。「未來5G可能不只有公共網路，在B2B2C新商業模式下，也會有企業網路，如遊樂園、購物中心、電玩場所，甚至是醫院、農場等，提供更多消費者體驗的場域。」

面對劃時代的網路革命，各國都在競逐5G商機，在全球舞台上，臺灣優勢又在哪裡？丁邦安認為，「臺灣反應能力很快，產業鏈也齊全，在全世界供應鏈裡，原本就有高CP值的優勢，我們是國際產業鏈的重要一環，提供硬體的速度也快。」但他也提醒，「臺灣應該要有更多人投入網路設備的軟體供應，與系統解決方案的服務，才能在5G大商機裡有更高的供應鏈能見度，並享有高黏著度帶來的好處。」

以基地台為例，布建時有2個關鍵，第一是體積越小越好，第二是節省電力，「要做到體積小、性能好又可以省電，除了硬體之外還須靠軟體控制，「讓布建網路的業者直接跟你買就好，不用軟硬體分開來買。這就是臺灣未來的努力方向，必須想辦法做到軟硬整合，」丁邦安說。

兩大策略　助臺廠搶攻5G商機

配合5G三階段的商用化進程，目前工研院也正朝兩大方向努力，協助臺灣業者搶攻全球5G商機。第一步即是掌握5G基礎建設上所需的設備和元件／模組，像是去年工研院和18家臺灣業者聯手打造「5G基地台生態系」，共同開發5G小基站。此外，工研院在射頻晶片、功率放大器、邊緣運算等技術端，也有相關研發成果。

第二步則是為了提前布局5G中期及中後期，由企業主導的應用場域商機，工研院也投入很多資源與業者合作建構企業專網，初步鎖定智慧醫療、智慧工廠、遊戲電競等領域，「除了要讓數據通過你，還要能加值，才會是笑到最後的人，否則就只能做水管，」丁邦安說。

除了對內整合外，工研院也向外連結，和歐盟及日本合作開發5G技術。早在2014年，臺灣5G主要產官學研單位，包含工研院在內，就跟歐盟合辦EU-Taiwan的5G研討會，目前工研院研發的邊緣運算技術，便是當年的研發計畫成果之一。今年工研院將鎖定工業4.0的智慧工廠領域，有機會與德國大廠BOSCH合作。過去工研院也跟日本電信運營商KDDI合作，協助管理數據中心的軟硬體服務，在這些基礎上希望協助臺廠打進更多零組件設備（如天線或射頻單元等）的供應鏈中。

「5G網路是很重要的戰略產業，臺灣一定不能缺席，」丁邦安斬釘截鐵的表示。隨著5G到來，許多過去從未實現的應用，現在都將化為可能，我們站在歷史的轉捩點上，嶄新的行動變革即將上演。

當號角正式響起

5G新興技術激發千億商機

5G號角吹響，世界各國正加速推動相關發展。臺灣5G服務也力拼今年第三季開台，屆時不僅民眾可體驗更快、更真實的影音直播，產業也能受惠5G更可靠的網路連結，推動數位轉型。工研院從5G關鍵技術切入，逐步朝應用端延伸，期待5G應用更快滲入各行各業，引領產業翻轉躍升。

電信大廠愛立信（Ericsson）的《5G商業潛力報告》（5G for Business: A 2030 Market Compass）指出，5G可望加速產業數位轉型，全球5G服務提供者在垂直市場商機，從2020至2026年呈現強勁成長，年複合成長高達50%，預計2030年來到7,000億美元，其中又以健康照護、製造、能源、自駕車、公共安全、影音娛樂為主要應用領域。

除了串連網通業者，打造5G基地台生態系之外，工研院也從邊緣運算技術切入，研發「多接取邊緣運算技術」（Multi-access Edge Computing；MEC），大幅降低網路延遲，提升使用者體驗；影音娛樂應用方面，開發VR 360直播系統，提供高畫質全景直播；路上跑的車聯網、空中飛的無人機相關技術也都準備好了，萬事具備，就待5G上路。

邊緣運算　5G低延遲重要功臣

「所謂的邊緣運算，就是讓聽見砲聲的人做決策，」工研院資訊與通訊研究所副所長丁邦安比喻，這項概念即是把原本放在王國中心位置的資料中心，移轉到國境邊界，讓每個需要服務的人身旁都有一朵雲能夠就近照顧，以利存取資訊，由於不必再遠道至遙遠的資料中心處理資訊，可將延遲時間縮短到以毫秒（Millisecond）計，同時減少骨幹網路的資料負載。

邊緣運算是促成5G低延遲的重要功臣，所謂「天下武功，唯快不破」，低延遲讓過去不能做的，現在成為可行，像是24小時不停歇的無人生產線、需要超快反應的自駕車、攸關生命與健康的遠距手術；以前做得不好的，現在則更臻完美，像是AI即時運算、擴增實境（AR）等，都能透過5G與邊緣運算技術升級使用者體驗。

工研院投入「多接取邊緣運算技術」研發，讓邊緣運算不只支援5G，既有4G、WiFi等訊號也能接取，這套讓邊緣運算「向下相容」的技術，可善用既有的前代設備，大幅節省建置時間與成本。此外，搭配「多接取邊緣運算技術」，工研院也開發出一套客戶辨別技術，可管理用戶身份，僅有取得授權的使用者可以使用服務。

相關應用如「AI影像邊緣辨識解決方案」，支援各類即時影像串流與AI辨識引擎，在人潮擁擠、人流眾多之處，搭配智慧看板與音響，辨識可能的推擠意外並提出警示；又如，GPS無用武之地的室內AR導航，也可運用邊緣運算，快速傳送圖資與使用者位置，降低手機端負載，提供更即時的導航與商店導購。

5G高畫質全景直播  全場都是搖滾區

5G對影音娛樂產業的提升最為明顯，全景直播畫質可從4K提升至8K、16K，更新率從每秒30張提升到120張。更高對比、更清晰、細節更豐富的畫面，讓使用者有最接近真實的沉浸體驗，甚至激發出更豐富的互動式應用，如現場即時多視角觀看；而低延遲的特性也能帶來更舒適的觀賞感，使用者不再容易感到暈眩。

市面上常見的全景直播產品，解析度最高為4K，工研院開發的「VR 360直播系統」，現已可支援8K畫質，其解析度是市面產品的4倍；市面現有直播系統延遲時間達數秒，「VR 360」延遲僅數百毫秒。2019年在臺北流行音樂中心舉辦的「北流來襲測試演唱會」，即以5G專頻專網提供5G 8K VR第一人稱視角的直播，觀眾即使坐在最後一排，也宛如置身搖滾區，可清楚欣賞到歌手面部細微表情。

丁邦安表示，「VR 360直播系統」現已與網路整合並完成服務驗證，預計2年內有機會實現商業化落地。除了大型展演活動轉播外，VR／AR直播提供的第一人稱視角沉浸式體驗，未來也可應用於遠端操控指揮救災、多人異地視訊會議，導入AI深度學習，有機會在運動賽事轉播中，取代真人導播，再現精準、無死角的精彩瞬間。

5G穩定高速　實現智慧交通夢想

5G時代最令人期待的，莫過於自駕車的實現。愛立信預估，2020至2026年，由5G技術驅動的車輛相關商機，年複合成長率高達137%。自駕車因需要大量即時高精圖資作為AI識別路況的依據，過去在固定場域做測試時，均採取預載方案解決龐大資訊量問題，但要讓自駕車真正開上路，在開放不定場域行駛，則有賴高速穩定的5G網路。

除了車輛本身，自駕車能上路，車聯網的輔助尤其不可或缺，5G大頻寬、低延遲特性，能提供更即時的影像，賦予車聯網更多創新應用的空間。工研院資通所經理胡鈞祥舉例，5G即時高品質的影像串流，搭配號誌、車間與行人資訊，遠端遙控汽車也不是問題；此外，仰賴即時人工智慧判斷的即時道路安全警示系統，受限成本偏高難快速普及，透過5G環境與行動邊緣計算，僅需原本五分之一的成本。

車聯網技術的兩大陣營，包括發展較成熟的專用短距離通訊（Dedicated Short Range Communication；DSRC），及近年急起直追的蜂巢式車聯網（C-V2X），仍在爭奪主流地位，工研院以深耕多年的DSRC技術為基礎，研發DSRC／C-V2X雙模車聯網系統，提供路側安全警示、行人安全警示、車內安全警示與即時車路資訊監控與管理等功能，為5G車聯網做準備。

以路側警示「iRoadSafe智慧道路安全警示系統」為例，可提供DSRC與C-V2X雙模規格，現已建置在包括基隆、雙北在內的8個縣市，共26個危險易肇事路口，提供行車安全防護預警。根據回饋，約可降低50%的交通事故發生率，有效提高路口安全，是實現智慧交通的入場券。

救災、巡檢應用多　5G無人機成萬能助手

跨年演唱會、燈會等大型活動舉辦期間，瞬間湧入的大量人潮，往往造成手機網路壅塞，過去電信公司的解決方案多半是派遣行動基地台前往支援，而工研院則是巧妙將基地台與無人機結合，讓高高在上、暢行無阻的無人機，更有效率、靈活的解決網路塞車問題。

工研院資訊與通訊研究所組長李國徵表示，與地面行動基地台相比，於高空定點飛行的無人機，通訊涵蓋範圍更大。一般架設於地面的基地台，通訊範圍半徑只有100公尺，無人機搭載基地台升至30公尺高度，通訊範圍可擴大至300公尺。2019年10月，新北市政府於大都會公園舉辦的寶可夢活動，工研院派出繫留供電無人機，搭載3.5GHz基地站並部署5G專網，專供警方維安使用，避免商用網路壅塞問題。

搭配無人機的高度移動性，可擴大臨時基地站的應用，一旦偏鄉面臨天然災害以致對外網路中斷時，也可透過多台無人機進行點對點串聯，快速建立臨時通訊網路，有效監控災區最新情況。

早在2017年的美國消費性電子展（CES），工研院的4G操控無人機已成功完成跨洲遙控飛行的驗證，並在2018年花卉博覽會開幕時協助警用維安任務，此外，由於無人機具備影像即時回傳功能，還能執行橋梁、水庫巡檢，近期也與臺灣高鐵合作無人機橋檢。跨入5G時代，5G的大頻寬可讓無人機回傳更高畫質影像，搭配邊緣運算，可輔助無人機影像做即時影像辨識，第一時間就能判斷出橋梁的鏽蝕、裂縫，為維護國家基礎建設做出貢獻。

為展現5G低延遲優勢，工研院的5G+無人機，也擬朝向競技無人機方向發展。參與競技的選手戴上VR眼鏡，以第一人稱視角、體感操控無人機，5G通訊可支援即時圖傳、高速定位，確保選手操控手眼同步，並準確地提供競速排位計分，搭配無人機視角的混合虛擬物件，虛實融合，宛如駕機凌虛御風，娛樂效果十足。

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