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全球邁向5G時代,5G具備高頻寬、低延遲、多接入特性,開發出不少應用場景。不過隨著大氣電波的頻譜減少,5G採用高頻導致成本上升。
不過本港發開的深科技,有望打破5G宿命。香港應科院(ASTRI)是本港最大5G研究機構,剛剛與一家本地初創安眺科技(n-hop)合作,大幅減低5G部署成本。
5G主流sub 6GHz「低頻頻段」高達3.5GHz,波峰和波高間隔短,穿透損耗大,繞射力亦減弱,而高頻mmWave更採用26/28GHz,5G覆蓋要部署密集的基站,基站訊號又要回傳,最大支出之一就是光纖回傳(Backhaul)。
全球多個地區回收低頻的700MHz,支援低密度地區5G覆蓋。不過基站接收無線訊號調解後,始終要經光纖回傳至核心網,不少地點可能沒光纖供應,結果以微波取代光纖,但又只在可視範圍內操作。
不少家居Wi-Fi有的Mesh設計,以本身無線傳輸作接力傳輸(Relay)「回傳」上傳。LTE時已有利用基站接力,以取代光纖回傳,以快速敷設網絡。不過5G更高頻,訊號損耗更大,上述接力傳輸演變為一項5G新技術「集成接入及回傳」(Integrated Access Backhaul,IAB),其實即是接力回傳的概念。
IAB以基站節點輪流接力,不需要光纖,聽來固然理想;可惜的是傳輸數個節點後,數據流失極之嚴重。理論上,IAB如果無限「接力」,減少基站採用光纖,營運商可節省不少成本。
無限接力的IAB
安眺以開發的核心技術「分批稀疏碼」(BATS code)技術,利用了新興的「網絡編碼」理論(Network Coding)技術,以解決上述難題。
安眺其中一位始創人楊偉豪是網絡編碼開山人物,具30年研究經今。楊偉豪為中文大學教授,以開發網絡編碼理論而聞名,去年獲電機暨電子工程師學會(IEEE)頒發信息論領域的最高榮譽「香農獎」(Claude E. Shannon Award)。
網絡編碼的神奇之處,包括可取代路由(Routing),不直接傳送數據本身,透過全新的傳播傳輸模型;將信息內容合併編碼後可分散傳送,用盡網絡容量,亦可減低損耗失真和網絡延遲,已成為信息技術最炙手可熱領域之一。
網絡編碼應用廣泛,可為雲儲存提高容錯,減低儲存空間要求。安眺的BATS code算法是另一分支,可大幅提升網絡傳輸速率,減低數據包流失,數據在節點接力傳送時,無限跳而不失真,已應用在大嶼山郊野公園缺乏網絡覆蓋範圍提供Wi-Fi,亦助智慧燈柱項目蒐集數據,減少光纖回傳。
私人5G初試啼聲
不過5G標凖化國際機構3GPP正制訂IAB的R16協議,仍未有工業標凖。BATS code應用在公用5G的IAB之前,仍要經3GPP程序。楊偉豪說,BATS code真正成為業內標凖,仍有一段時間。ASTRI和中文大學均為3GPP成員,可建議BATS code作為IAB制式。
ASTRI發展5G技術多年,已部署私用5G在香港機場等,亦積極參與推動5G開放架構O-RAN聯盟。
5G架構引入支援開放制式鼓勵創新,長遠而言就是讓營運商有更多選擇,而私用5G網採用開放架構,可成為推動創新的搖籃,私用5G提供更多空間和靈活性加入創新,最終成為工業標凖。
楊偉豪說,私人5G網絡有不少應用場景,例如礦場採用私用5G自動化採礦,但作業環境容易破壞光纖,以BATS code支援的接力回傳是不錯選擇。
ASTRI推出了5G方案「Easy 5G」端到端全架構方案,包括5G基站、MEC(多接入邊緣計算)和核心網等設備,已授權20間機構建立私人5G,ASTRI亦將應用BATS code在O-RAN基站,以減少回傳。近年不少雲運算亦開始進入私人5G市場。
加速5G普及
目前BATS code以軟件形式,部署在5G的O-RAN基站,改變訊號的調製解調,以建立高速無線回傳。
楊偉豪說,BATS code也應用在Wi-Fi,衛星通訊和海底聲納等通訊,以算力提昇網絡容量速度,更可制成專用晶片,正尋求與開放制式設備生產商合作,以普及BATS code應用。
安眺首席執行官何偉中指,BATS code可降低成本,普及化私用5G應用,包括物聯網和大型活動等。「臨時大型活動很難以安裝大量的光纖回傳,但基站數量需求大,以支援接入和覆蓋,BATS code的IAB可加快部署降低成本。」
ASTRI行政總裁葉成輝亦舉例,ASTRI已開發結合物聯網新一代樹木管理方案,預測樹木腐朽的風險,包括探測樹根狀態和聲納發現空心樹幹,鑑於樹木數量龐大,5G物聯網監察要部署大量基站,BATS code正可降低建網成本。