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產業分析—5G產業(電信營運商開始導入行動邊緣運算MEC)

 

(國泰期貨提供)

隨著行動裝置使用普及與網路生態環境改變,使用者對於網路服務的速度需求持續增加,伴隨著網路服務的回應時間容忍度也趨於嚴格,對於延遲性(Latency)的要求也從4G時代10ms提升至5G時代的1ms。但現存的4G網路架構裡,使用者想透過行動裝置存取網路上的封包皆須透過基站(Base Station)、傳輸主幹網路(Backhaul)再到電信營運商的核心網路(Evolved Packet Core,EPC),如此多層級的傳輸過程難以滿足未來5G的需求標準。因此,在接近多數終端使用者的位置附近來提供一定程度的運算能力與相當規模的儲存能力的邊緣運算(Edge Computing)技術,被認為是達到未來包含Sub 6與mmWave之5G服務標準的重要關鍵。

多接取邊緣運算架構(Multi-access Edge Computing)或稱行動邊緣運算(Mobile Edge Computing)正是此新型態的網路服務架構,在行動網路的邊際提供運算能力和相當程度的資訊設備,MEC技術目的在直接由基地台接取數據資料,降低核網負擔,不需等待遠端伺服器的回聲,才能降低延遲,機動又快速提供新應用服務,讓使用者感受更快速、更順暢的體驗。

隨著智慧型手機、平板與筆電的使用時間增加,影音串流、通訊軟體與APP應用皆快速成長,行動網路流量躍升未曾停歇,MEC想實現邊緣運算的目的是讓影音、社群、電玩、電競、VR與AR各種對於傳輸速度有高敏感度的應用程式,不用只能往遠端資料中心撈庫存,而是往接近消費者的邊緣雲端叫快存,只要讓資料更接近使用者,就能減少延遲、也降低對整體頻寬的要求。例如,YouTube或Netflix近期熱門影片內容就可以保存於需求熱區的基站中,減少資料因網路傳輸、封包處理而產生的時間延遲和能源消耗,重點是可以大幅縮短下載時間。

除一般民生娛樂消費外,MEC伺服器還可運用在智慧影像分析,即時擷取、分析內容,不需再將敏感資料大老遠傳輸回遠端中心,提升資安管控、加快反應時間,更能就最近的MEC單位即時判讀,在警消運用、公共安全、國安防衛等時間敏感度極高的需求上,都有十足的助益。為同時滿足5G低延遲和服務品質,又得兼顧升級基礎架構的成本考量,電信營運商或企業專網業者可以透過建制MEC架構,再搭配網路功能虛擬化(Network Functions Virtualization,NFV),實現虛擬化核網(virtual Evolved Packet Core,vEPC),取代各種單調功能性的專有硬體產品。MEC平台結合了NFV將行動數據回傳的頻寬需求降低,又提供超低延遲的邊緣雲端運算,採用MEC平台是降低基礎設施成本的好方法,還讓電信營運商由4G網路轉換成完整支援的5G網路。

5G加Edge等於MEC,亞馬遜網路服務公司(Amazon Web Services,AWS)即推出AWS Wavelength服務,就是針對MEC應用程式最佳化的基礎設施產品,Wavelength區域是以AWS基礎架構建設,再將AWS運算和儲存服務內嵌至5G網路邊緣的電信服務商的資料中心內,因此應用程式流量可以從5G裝置傳送至Wavelength區域中的應用程式伺服器,無須離開電信網路。這能避免該應用程式流量必須環繞網際網路再多次跳轉才能到達資料目的地導致的延遲,客戶即可充分利用5G網路的優勢。AWS Wavelength Zones已進駐美國13個城市的Verizon 5G網路、日本東京和大阪的KDDI 5G網路、韓國SK電信5G網路和倫敦的Vodafone 5G網路。5G網路加上邊緣伺服器等於行動邊緣運算,在公共的MEC中,可以通過計算和存儲資源放置在公共移動無線網路的邊帶,靠近產生和消耗數據的4G/5G終端設備,例如一輛自動駕駛測試車每天產生約30TB的數據,是個人Twitter每日數據量的數千倍。因5G和MEC的結合可能是透過不間斷、近乎即時地上傳、處理和下載大量數據來實現自動駕駛汽車能被廣泛採用的關鍵。因為行車速度對於延遲性的容忍度即相當低,以時速百公里的汽車計算,1秒已行進5公尺,若是時速達300公里以上的高速鐵路,對於延遲性的時間差更是敏感。私有的MEC將類似的計算和存儲資源整合在一起,與私有的5G RAN共同放置在客戶場域裡,RAN、運算、儲存和終端設備完整結合在一起,可以更快速的支持關鍵和對延遲時間敏感的應用程序,同時還增強安全性並提供數據使用主導權,例如精密製造業,完全互連的自動化工廠可以近乎即時地檢測問題,降低錯誤率、提高生產力。5G NR標準期望能在1平方公里內支持百萬台設備連結,帶動連網設備數量急增,從而衍生出大規模物聯網(Massive IoT),Verizon預估2025年全球將有近160億台設備連網,到2030年增加至250億台。從工廠製造、智慧城市到車聯網和穿戴裝置,一切都需消耗頻寬,這就是為什麼5G和Edge的配對是必然結果,進而衍生出MEC的市場需求。

MEC是各家電信網路在資源部署的重要關鍵,同時是電信服務商(Carrier)與雲端服務供應商(Cloud Service Provider,CSP)互補的里程碑,因傳輸資料量趨於龐大,不再能向過去一樣由電信商負責傳輸、雲端業者負責運算與儲存,界線已模糊,資料中心開始進駐基站近點,就近提供雲服務,不但降低電信商頻寬負荷,還可以帶來更多新興5G服務的消費者體驗,創造更多價值,其中設備的生產、測試與驗證則需有無線射頻、網路控制、電信業者認證、資料中心等級伺服器與交換器製造經驗的公司可受惠。