2020年6月，第5代行動通訊系統（5G）在台灣開始商用。許多人也已經在使用5G相容的智慧型手機，但直至2022年年底，用戶滲透率才突破25%，但5G區域覆蓋卻達到94%左右。雖然一般手機用戶並不了解，但5G可以實現的功能和性能，是在假設與4G之前的手機服務不同的背景下被期待的。

在3G之前，個人用戶手機的應用是以無線通訊目標，而制定了技術規範，以及大量增設基地站等通訊基礎設施。而由於技術的進步，也提高了通訊速度和傳輸量，新一代的通訊標準，也從以提供語音通訊和文字訊息為主的2G發展到3G，達到可以瀏覽網路和交換照片。

發展到4G之後，影片的觀看和高階網路服務應用更是如雨後春筍。不過，從這一系列的演進來看，沒有變化的一點是，無線通訊還只是一種通訊基礎設施，主要設定在個人使用的終端間交換資訊。而今天5G通訊，卻已經提升到是以在城鎮、工廠、辦公室和家庭中使用、讓設備和設施之間交換訊息為目標而開發的通訊基礎設施，而目標則在實現IIoT。

當然，5G通訊也具有提高智慧手機的效能，因此技術規格中還包含許多功能，這些功能對於構建出能準確掌握事物、環境狀態，和變化的先進IIoT建設非常有用。例如，峰值速率為20 Gbps的高速、大容量通訊，對於資訊設備之間密集交換數據是非常重要的。

就如同，5G通訊能在1毫秒或更短的低延遲的能力，這是組合了多個設備，並能提供像單系統一樣運行所需的性能。使得5G通訊擁有在1平方公里的區域內，可同時連接多達100萬個終端的能力，這對於需要同步存取大量分佈式物聯網設備更是至關重要。

雖然目前的5G基礎設施服務區域，已經超過90%的人口覆蓋率。但期望著因此可增加IIoT的應用，來執行通訊目標的系統已經通過轉移現有設施來實現，並不意味可以馬上被實現。不過，隨著持續的基礎設施和IIoT系統建設，以及運營的加速，可以預見的到我們的生活方式、商業和社會活動將發生巨大變化。

配置Local 5G網路的能力

而目前應用在工業或基礎建設領域的5G通訊技術為Local 5G。但是Local 5G與區域性無線網路不同，並非可自由的建設相關應用網路或設置設備。

以日本為例，如果電信或相關業者計畫進行Local 5G建設前，需要取得區域頻率許可，作為自營5G網路建設和運營，這會與電信業者運營的公共5G（Public 5G）分開。但透過手機系統所使用的5G技術，卻可實現比目前專網主流的Wi-Fi更安全、更穩定的通信品質。

日本和德國是世界上第一個採用為其自己的5G網路授予頻譜許可機制的國家。而這種Local 5G 5G系統的考慮背後，其實是和復甦當地區域經濟規劃有相當大的關連度。

但是毫米波頻段（28GHz頻段）受限於自身的條件，只能進行區域部署，難以覆蓋到全國。這是因為毫米波波段具有「難達遠」的電波特性，需要極其龐大數量的天線設施才能覆蓋廣闊的區域。

然而，隨著許多5G解決方案的示範實驗已經進行，並且其特點也逐漸確立，因此無論在哪個地區，比起公共5G來說，Local 5G對於產業的應用是更加適當。

5G網路設備由四大設備所組成，包括：5G核心網路（5GC）、CU（中央單元）、DU（分散式單元）、RU（射頻單元）等（圖一）。

圖一 : 5G網路設備由四大設備單元所組成。（source：情報通信總合研究所）

● 最靠近外部網路的一側則是為5GC，而通訊的主要控制也是在這裡。

● 在5G中，通常稱為基站或RAN（無線存取網）的內容分為三個部分：CU、DU和RU。透過為每個分配功能，可以更輕鬆、更靈活地配置網路。

● 離終端最近的一側是RU，發射和接收無線電波的天線是RU的一部分。

對於小規模的本地5G網路，上述四種設備中的每一種都可以配置一個系統，但需要多個RU來構建一個覆蓋廣域的系統。此外，如果在多個站點引入本地 5G 並統一管理它們的系統，則將需要多個DU。

而根據Nikkei Crosstech Active的資訊蒐集，目前在日本提供Local 5G相關設備的業者已經愈來愈多，包括了：

● NEC 的Smart Connectivity's Local 5G Service Menu, Sub6 Starter Pack等：NEC

● FUJITSU的Network PW300、專用無線託管服務等

● Apresia的AERO系列

● Cisco的Private 5G

● ABIT（日本）的AU-650系列

● NTT東日本的Giga-raku 5G

● NTT Communications的Local 5G服務

● Ranger Systems的Local 5G建設/導入支援服務

● OKI的Local 5G支援服務

● MIRAIT的Local 5G無線區域建設方案

● Kyocera Mirai Envision的Local 5G導入支援服務

● NTT DATA Business Solutions的Local 5G解決方案

讓5G+實現智慧的未來

製造業和建築業是最先使用數位分身（Digital Twin）的產業之一。在設計汽車或飛機零件時，數位分身可用於減少原型製作所需的時間。在使用實際設備進行原型設計時，有必要考慮到用於原型設計的現有設備的可用性，以及材料、工具的採購期，但使用數位分身，在原型設計時就可以開始進行（圖二）。

圖二 : 數位分身技術使整個製造過程自動化。（source：DIC）

所以能夠即時交換大量資料的通訊基礎設施，對於在製造業中使用數位孿生和人工智慧就變得至關重要。隨著5G的全面部署，製造業的數位化可獲得進一步的進展。除了數位分身和人工智慧利用外，5G的高速通訊也是將作業人員的老年性，和隱性知識技能得以視覺化、數位化，進而把經驗保存下來。

例如，NEC的人力資源開發和技術，就可以將轉換為視訊的內容，上傳到雲端的工作手冊，隨後可以在任何地方，透過平板電腦終端或其他設備上輕鬆觀看。並且還能透過語音進行操作，即使雙手因為滿滿的工具而無暇操控，人員也可以有效地學習技能而不必停止工作。因此可穿戴設備和XR技術與5G的結合，可改變紙質手冊難以分享和傳遞的專業知識。

為了實現這一願景，分散式邊緣雲端、企業專用網路、人工智慧（AI）和機器人技術等網路和運算能力必須以安全的方式結合在一起，我們稱之為5G+的平台提供。

這個想法將融合企業運營技術，和工業資訊和通訊技術（ICT），並以「作為一種服務」被消費，讓用戶可以隨時隨地存取工具和技術。5G已經成為這一未來現實的推動者，不僅帶來了連接性的提升，還帶來了架構轉變，透過這種轉變，雲端運算可以整合到網路中並移動到邊緣。

例如，5G+是一種分層架構，可實現蓬勃發展的企業應用平台市場，使公司能夠利用開放性的應用程式介面（API）充分利用5G+網路的潛力。而更將會有新的商業模式來促進5G的跨產業採用，實現高級服務的無摩擦消費，並在整個價值鏈中帶來可衡量的收益（圖三）。

圖三 : 雲端綜合網路（5G+）分層架構。（source：EY Consulting）

正在進行的三個Local 5G驗證例

一家國際知名的R公司，在辦公室安裝了SA（獨立）型Local5G作為製造現場DX（數位轉型）的一部分。因此針對生產數位彩色多功能事務機的量產組裝製程，透過所安裝的Local5G中管理雲端SIM卡的5G Core，在工廠的基地台設置了CU/DU（Central Unit/Distributed Unit），並且在生產線上裝設Sub6頻段（4.9GHz）5G無線電波的系統，透過這個機制而開發了出簡化製造過程的技術，達到多設備同時存取和低延遲。

利用360°相機和串流技術

透過獨家專有的串流媒體技術，將360°的相機懸掛在生產現場的天花板上，作為高速、高容量5G影像通訊設備，通過它們的結合，構建了一個可以實時獲取4K、360度高解析度的直播視訊系統。懸掛式的360°攝影機架受在軌道上，達到可移動攝影的目的。因此，遠端觀看者可以在設備上自由操作視點和放大縮小，如臨其境般四處走動，實時掌握整條生產線的狀態（圖四）。

圖四 : 在生產線架構高解析度的直播視訊系統。（source：Digital Shift）

利用網路技術獲取生產設備資訊

利用多個5G網路的同時連接，在生產線上中佈建大量模組後，將各種感測器、攝影機等連接到Raspberry Pi的平板電腦，來收集即時所生產的數據，推動生產現場的數位分身機制。

近年來，隨著這種DM（數位製造）的推廣下，生產過程中的因為無線設備數量不斷增加下，常常因RFID、Bluetooth、Wi-Fi等現有無線頻道重疊導致的通訊失敗，也成了實際導入時的一大問題。除了將頻段進行整合外，建立一個穩定的通訊環境，同時利用5G 增加未來的設備數量，也是未來通訊技術應用在生產線上的一個大挑戰。

使用AR技術來支援現場

透過5G的低延遲特色，在採用微軟的HoloLens2和Dynamics 365 Remote Assist，可以將工廠的生產線和辦公室的即時影像連接起來，達到共享現場影像來提供技術上的支援，即時觀察實際生產的產品，並且透過疊加在影像上的箭頭指示和低延遲通信，更可以感受到支援者就在身邊，來可克服所有突發或各種問題（圖五）。

圖五 : 透過疊加在影像上的箭頭指示和低延遲通信，可以感受到支援者就在身邊。（source：Digital Shift）

五角大廈支持開發和測試6G技術中心

不只產業，連美國國防部也不得不認真考慮與面對5G和6G時代的到來。

美國五角大樓廈近年來在軍事基地啟動了多個5G試驗項目和實驗，希望該技術能夠提高軍事能力，例如用於任務規劃和訓練的AR/VR、用於物流的「智慧倉庫」以及分散式命令和控制。但該部門也在進行有針對性的投資，試圖協助為下一代系統奠定基礎。該專案被稱為Open 6G，是五角大廈創新的Beyond 5G（IB5G）計劃一部分，該計劃目的在促進下一代網路技術的發展。

IB5G項目主管 Sumit Roy表示，「國防部對推進5G到NextG的無線技術和概念非常感興趣，這些努力代表了我們透過公共和私營部門合作，來針對關鍵的Beyond5G技術進行研發的持續投資，這些技術是為未來戰士實現高性能、安全和有彈性的網路操作所必需的。」

美國國防部強調其他近期的IB5G計劃，包括了與Zylinium Research合作的新頻譜交換安全性，和可擴展性專案，重點是利用先進的動態頻譜分配技術；以及與Nokia Bell Labs合作開展的「從MHz到GHz的大規模多輸入/多輸出（MIMO）」等專案，希望探索出能夠跨不同頻段，和頻寬擴展MIMO的技術，進而提高無線戰術的彈性和傳輸量。