【ATU Book-5G】5G FWA 有甚麼解決方案?

 【ATU Book-5G】5G FWA有甚麼解決方案?
前言
從 2019 各國電信業者搶先開台、提供 5G 服務,到近期全球各國無不投入 5G 相關建設,根據國內資策會 MIC 的預估,全球電信業者將在 2020~2025 年花費高達 1.1 兆美元來建設網路,其中將近八成都會投資在 5G 網路上,各國及各大廠已加緊 5G 應用試驗以及 5G 技術,這將萌生很多新應用、新產品,表示全球電信業者對 5G 技術寄予厚望,準備迎接接下來的數位轉型及龐大市場商機。
 5G 應用除了既有的智慧型手機升級之外,還有小型基地台 (Small Cell) 及固定無線接入 FWA (Fixed Wireless Access) 兩大類的應用需求,其中 5G Small Cell 的介紹及解決方案部分,可以參考老吳的另一篇文章,以下就 5G FWA 的簡介及目前的解決方案做一個介紹。


1. 什麼是 FWA?
       FWA 就是 Fixed Wireless Access 的縮寫,他是透過無線的方式來提供網路服務,可以用來取代光纖等固定網路的最後一哩路。目前最後一哩的網路接取大致上可分為有線和無線的方式,有線的部分就是大家比較熟知的電纜、電話線、光纖等方式,對於一些偏僻、地廣人稀或是地形破碎的地區,有線網路部署不易,初期布建與後期維修上都會有很大的工程和成本,如果採取無線的方式,不但可提升部署效益,也能隨著無線通訊技術的進步而快速的升級傳輸速率。

圖一:網路最後一哩示意圖 (來源: Samsung-5G-Fixed-Wireless-Access.pdf)

        FWA 的產品在之前 3G、4G 及 WiMAX 時代其實都已經成熟且廣泛使用,不過您聽到的名詞可能是 4G 分享器或是 4G Router,更常見的類似產品就是出國時候很可能會租用的行動無線網路分享器 (MiFi),只要插入當地的 SIM 卡後,便可將行動網路轉為 WiFi 分享給同行的夥伴。
        如前面所言,對於一些有線網路部署不易地區,可以採用 FWA 室內機,將行動網路轉為家中的有線 Ethernet 及 無線的 WiFi,如果電信公司有提供,更可將 VoIP 電話服務一併整合在 FWA 室內機上。另外對於一些地廣人稀的區域,也可以使用 FWA 室外機種,主要功能就是將行動網路轉為 Ethernet 到家中,在透過另一台常見的 WiFi AP 來擴展室內的覆蓋。

        

2. 5G FWA
        前面所提及的分享器、Router 或是用戶終端設備 (CPE),到了 5G 有了專用名子 - FWA。由於具備「高速率」、「低延遲」與「廣連結」三大特性,因此如果採用 5G 來做"最後一哩"是非常適合的,無論是單純用來做家庭網路連接或是特殊場域使用,例如智慧農場、偏遠地區無人機送貨及環境監測等等,這些都能發揮 5G 的特長來達到更好的效益。
        為了消除城鄉數位資訊落差及增加鄉村的網路新應用,不少美國及澳洲的電信商均獲得政府補助,使用 5G FWA 的方式布建網路。而受到近來的新冠肺炎疫情影響,許多人需要在家工作或是線上學習,因此對於網路的需求更是急遽上升,5G FWA 因網路建置快和成本相對固網低,成為了電信業者首選,對於正推出 5G 行動服務的業者而言,FWA 可分攤基地台建設成本,使基地台可同時服務行動用戶和家庭用戶。
        電信設備商愛立信 (Ericsson) 指出,家庭固網寬頻的需求增加,同樣使得無線固網接入 FWA 營運商的流量大幅成長。並且,愛立信預估 2026 年估計全球 FWA 用戶數量將成長三倍以上,用戶數超過 1.8 億,並佔整體行動數據流量的四分之一。


3. 5G FWA有甚麼解決方案?
        一般 5G FWA 有分室內及戶外的機種,但是架構上大同小異,室內機種通常會整合一般 WiFi Router 的功能,要處理較多的網路應用服務,例如 VoIP 防火牆等等,因此會需要一顆 MPU 來處理,架構如下圖二,由 5G Modem 用來收發 5G 訊號,後面由另一個 MPU 來處理其他的 Router 功能。
圖二 : 室內 5G FWA 機種解決方案

        戶外機種的話,通常只是將 5G 訊號轉為網路接入室內,室內有另一個 WiFi Router 來分享網路,因此只需要 5G Modem 來收發訊號,往後需要靠 Ethernet 將網路接入室內,如圖三所示。
圖三 : 戶外 5G FWA 機種解決方案

        目前台灣的網通廠在室內、戶外的 5G FWA 機種解決方案大同小異,而且這類型網通產品已經行之有年,各網通廠皆能掌握設計,與之前最大差異會是 5G 毫米波的部分,相較於 Sub-6 的頻段,毫米波技術比較不成熟,還有著很大的挑戰。

參考資料:

  1. https://www.ithome.com.tw/news/141976

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