2021年4月13日 星期二

《汪汪老師的5G投資探索之旅》第07篇—5G核心網路(白牌商機)

上回文章,愛麗絲了解到在光通訊領域裡,主要商機都被國際大廠把持,那5G基地台回傳的核心網路部分,一些小的廠商有無機會呢?首先,我們來弄清楚一下,什麼是5G的核心網路?

所謂的核心網路(core network, CN),它指的就是雲端的電信設備,其中4G稱之為「演進封包核心」(evolved packet core, EPC),5G稱之為「下世代核心」(next generation core, NGC)。而核心網路背後連接的,即是我們所熟知的網際網路,如下圖:


早期只有市話業務的核心網路,其實就只是把用戶兩端的電話連接起來,但到了4G就變複雜多了,它要負責處理連接、認證、授權、記帳、漫遊、簡訊、上網…等,主要功能就是對資料處理和分發,簡單來說就是路由交換。

核心網路需要專屬的軟硬體設備,硬體設備主要是路由器、交換器、伺服器陣列和存儲裝置等。這些常常被電信設備供應商,如瑞典愛立信(Ericsson)、芬蘭諾基亞(Nokia)、中國華為等給綁定壟斷,購買與維護成本都不易降低。

到了5G就更複雜,服務對象除了手機用戶外,還包括各種的機器設備和不同的場景,像是AR/VR裝置、智慧工廠、智慧城市、自駕車…等。而在移動性、計費、安全、策略控制、時延、可靠性等,都有各自不同的需求。那要如何解決這個問題呢?

在5G為了因應未來各式各樣的需求挑戰,於是出現了「網絡切片」的技術,如下圖:


在傳統4G的核心網路,採用一刀切的架構。這種架構運營商很難根據不同的業務需求,進行調整和擴展。而「網絡切片」是一種開放架構,它可以透過虛擬化,將一個實體網路分成多個虛擬的邏輯網路,為不同的業務場景分配獨立的「網路切片」。

每一個切片內的設備、接入、傳輸和核心網路,邏輯上都是獨立的,它們之間也互不影響,一個切片的錯誤或故障並不會影響到其它切片,可為不同業務提供最佳的服務保證。如下圖:


那「網路切片」是如何做到上述的這些特點呢?接下來,我們就要瞭解它是如何實現虛擬化的,這時就要介紹下列兩項的關鍵技術。


一、「軟體定義網路」(Software Defined Networking,SDN)

在傳統網路架構常常各自為政,網管人員想調整各種網路設定,需對每台交換機逐一設定。而SDN主要應用OpenFlow協定為基礎,概念是讓軟體來控制網路,當中引入了中樞控制節點,用來統一指揮下層設備的數據往哪裡發。

簡單來說,SDN是一種具有控制與資料面分離、集中控制、開放應用程式界面API這三大特徵。所以任何網路設備只要和API對接,SDN就可以在不更動硬體裝置的前提下,透過編程重新規劃網路。


二、「網路功能虛擬化」(Network Function Virtualization,NFV)

NFV是將網路中專用設備的軟體與硬體功能轉移到「虛擬機器」(Virtual Machine,VM)」上,這樣一來就可以讓網路設備的功能,以軟體虛擬化的方式執行,實現軟硬分離,方便之後的彈性擴充和維護。

用白話來說,再也不用買專用伺服器了,直接採用HP、IBM等IT廠家的x86平台通用伺服器即可,這樣可以大量節省成本。最後「虛擬機器」之間,再使用「軟體定義網路」(SDN)進行配置。

所以SDN/NFV的技術,可以把所有的硬體、存儲和網路資源進行統一管理分配,實現了邏輯上的統一管理和靈活切割,因此成為了「網絡切片」技術的基礎。

這也為將來的電信運營商提供了一把萬能鑰匙,因為可以為客戶規劃「專屬」的網路,意味著未來除了用戶資費還有企業專網的費用收入。而目前台灣的電信業者,也開始佈局企業專網的決解方案,各自合作廠商如下:


而在5G,指揮棒也從傳統電信設備供應商(Ericsson、Nokia、華為…)手上,開始往電信運營商移轉。因為全球主要電信營運商,為了降低建設成本,開始提倡開放式架構(O-RAN),並積極推動擴大採購白牌設備。台灣有資策會、工研院、廣達(2382)、緯穎(6669),中磊(5388)、啟碁(6285)、台達電(2308)旗下達創及華碩(2357)旗下亞旭,都是O-RAN成員。

台灣的經濟部工業局也宣布,將聯手美國網通科技大廠思科、系統整合商華電網(6163),網通設備廠商智邦(2345)、明泰(3380)、智易(3596)、亞旭、中磊(5388)、正文(4906)…等,在桃園青埔智慧創新應用展示中心,共同打造台灣第一座「5G開放網路驗測平台」,搶攻5G電信白牌設備商機。

工研院也以O-RAN的特性為基礎,結合國內共18家廠商打造5G基地台生態系,廠商涵蓋上下游產業鏈,搶攻5G商機,如下圖:


但是白牌商機目前還未真正到來,因為電信運營商初期5G網路的部署,是採取非獨立(Non Standalone, NSA)組網架構,核心網路主要還是延用4G,要等到後期開始部署獨立(SA)組網架構,才會導入「網路切片」的技術。

台灣電信業者表示,最快2022年下半年才有機會開始採購台廠5G設備,大量採購落在2023年下半年至2025年。未來可能受惠的,主要可分為三大族群,如下:


只是目前還看不出誰是贏家。所以之後讀者可注意有哪些企業接到相關的訂單,目前我查詢到相關新聞,如下:

  • 台灣交通大學研究團隊開發出全球第一套開放原始碼5G核心網路軟體(free5GC),已與中華電(2412)、啟碁(6285)、思銳科技合作。
  • 耀登(3138)宣布和美國是德科技(Keysight)合作,引進O-RAN全測項設備,瞄準5G測試的商機。
  • 日本樂天電信全力推動O-RAN白牌設備,其中伺服器廠廣達(2382)和網通廠中磊(5388)已打入其供應鏈中。
  • 歐洲電信商Vodafone的5G虛擬化網路設備供應鏈,其中智邦(2345)、明泰(3380)已經打進。


最後愛麗絲已經了解到「網路切片」所帶來產業的重大變化,這時心想那5G架構還有沒有其它重大的變革呢?答案是有的,留待下文分曉——5G行動邊緣運算《請按我》