Exploring differentiated services with 5G networks

5G 網路切片

探索5G網路的差異化服務

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在 2022 年新加坡 F1 大獎賽上,新加坡電信成為全球首家在重大體育賽事中部署 5G 網路切片的營運商,並以此展示了差異化連接服務的商業機會。

重要洞察
  • 在網路切片的支援下,新加坡 F1大獎賽的賽車迷們享受了高品質的影片串流,將他們的觀賽體驗提升到全新水準 。
  • 與 4G 服務相 比,基於 5G 網路切片的消費者服務必須更具吸引力、價值和差異化優勢。
  • 網路切片能夠為不同的市場區隔引入新的商業模式。

新加坡是一個島國,面積與美國紐約市相似,人口約 600 萬。2022 年 7 月,它成為世界上第一個 5G 獨立組網(SA)完全覆蓋的國家(覆蓋率 95%)。

新加坡政府資訊通信媒體發展局(IMDA)1正在推動一項國家數位轉型計畫,該計畫強調了世界級 5G 基礎設施對於實現創新案例和產業轉型的重要性。IMDA 採取的措施包括鼓勵和促進產業參與者相互合作的新政策。此外,IMDA 的措施包括:

  • 與建設局(BCA)合作,開發由 5G 支援的建築資訊模型(BIM)系統,以提高建築業的生產力和安全性
  • 與陸路交通管理局(LTA)合作,探索 5G 在自動駕駛汽車技術中的應用
  • 與能源市場管理局(EMA)合作,調查 5G 在智慧電網技術中的潛力
  • 與一家跨國汽車製造商合作,部署由 5G 支援的機器人,協助運輸車輛製造材料,用於開發新加坡首個按訂單生產(BTO)型電動汽車(EV)工廠
  • 與醫療產業合作。這是 5G 實施的關鍵領域。其潛在應用包括遠端醫療監控和遠端診療

新加坡電信推出 5G SA 網路,旨在支援消費者、企業和公共部門領域的新數位成長機會。其 5G 策略包括朝向具有智慧服務協作功能的全自動網路演進,使消費者和企業能夠按需求訂閱多種產品、服務或案例。

部署覆蓋全國的 5G SA 網路

2021 年 5 月,新加坡電信推出了全球首個全國性 5G SA 網路,儘管當時由於新冠疫情,網路部署面臨重重挑戰。目前,它已通過 3.5 GHz TDD 和 2.1 GHz 頻段實現了超過95% 的全島覆蓋率。截至 2023 年 3 月,已有超過 760,000 名用戶註冊了 5G 訂閱服務。就前 10 個最常用的應用程式而言,4G 和 5G 用戶的行為大致相似,他們的社交媒體和影片應用程式的數據使用率很高。隨著由 5G 支援的新應用(如 AR 和 VR)變得越來越普遍,這種情況預計將發生變化。

然而新加坡電信已經看到 5G 客戶的數據用量明顯增加。這部分歸因於客戶能夠通過 5G 網路體驗更高品質的影片和更豐富的媒體,從而獲得更好的客戶體驗。

新加坡 5G 實施面臨的挑戰

新加坡電信認為,擴展的 5G SA 網路覆蓋範圍與網路切片功能相結合,是釋放新客戶價值的關鍵。其 5G SA 網路部署策略的一個重要部分就是覆蓋 700 多個室內位置、地下基站和流量需求巨大的地鐵路線。然而,考慮到新加坡的大部分地理區域是人口稠密的城市地區,確保高樓層建築和地下區域的網路覆蓋一直是一個重大挑戰。

新加坡電信必須克服的主要挑戰是:

  • 視線障礙:牆壁、地板和其他障礙物會是一個重大挑戰,因為它們會造成訊號阻擋,導致覆蓋範圍較差。
  • 訊號衰減:高樓層建築和地下區域通常會使用吸收或反射 5G 訊號的材料,導致訊號衰減。
  • 空間有限:高樓層建築和地下區域通常空間有限,因此安裝 5G 天線或小型基站具有挑戰性。
  • 高密度地區:新加坡是一個高密度城市,容易出現流量擁塞,導致客戶體驗較差。
  • 成本高昂:由於安裝過程的複雜性和挑戰性,在高樓層建築和地下區域部署 5G 基礎設施的成本可能很高。

為了克服這些挑戰,基本的無線接取網規劃設計需要足夠健全,包括部署適當數量的基地台以確保 5G 覆蓋,並以最佳方式使用所有可用的 5G 頻段。隨著 5G流量的強勁成長,網路需要能夠處理要求苛刻的案例,並且仍然能夠為一般用戶提供所需的網路流量。切片、無線資源分配2和服務品質(QoS)等網路技術對於有效管理不同的案例和流量需求越來越重要。

Singtel

本文由愛立信與新加坡領先的通訊和數位服務提供者新加坡電信(Singtel)合作撰寫。新加坡電信致力於取得 5G 時代尚未開發的數位成長。

網路切片帶來新機會

5G 網路切片使多個獨立的邏輯網路能夠存在於同一個實體網路基礎設施上。每個切片皆可作為一個分隔的端到端網路,以適應不同的應用程式對安全性、可靠性和性能的要求。它使營運商能夠從提供一刀切的無線連接轉變為針對特定案例提供對應的服務和客制網路切片。隨著 5G 網路功能的發展,切片將從提供基本功能的「靜態」(預配置類型)發展為隨著客戶需求變化而創建、部署和修改的「動態」(按需求配置類型)。後者將通過自動化部署和操作,實現切片的準時和快速交付。對於營運商而言,基於切片可觀測性、服務編排、自動化和服務層級協議(SLA)進行收費是管理和實現網路切片商用服務的關鍵。

網路切片將在支援不同的 QoS 和基於服務的連接產品發揮重要作用。對於大多數營運商來說,網路切片目前仍處於試用、探索和學習他人經驗的階段。

利用網路切片技術實現差異化客戶服務

2022 年,新加坡電信採用了測試與學習的方法來確保網路切片正確實施。兩個絕佳的測試機會是 10 月的新加坡 F1 大獎賽和 12 月的世界盃足球錦標賽。

新加坡電信是世界上第一家使用無線資源分配並在 5G SA 現網中為新加坡 F1 大獎賽提供端到端網路切片的營運商。超過30萬名觀眾在濱海灣地區參加了此次活動,他們集中在賽道周圍很小的區域內。

體育直播通常會在繁忙和擁擠的無線環境中遇到延遲、抖動(Jitter)和其他干擾,這會對觀看體驗產生負面影響。鑒於 F1賽車可以達到超過300公里/小時的速度,在場的車迷們會想要觀看整個 F1 賽道上的比賽實況。這為測試 5G 網路切片的能力提供了一個絕佳的機會。為此,新加坡電信專門部署了一個網路切片,為訂閱了新加坡電信影片串流平臺(CAST)的 Sports Plus 服務的使用者獨享。該切片進行了核心網、傳輸網和無線網的端到端設計和配置,以實現更高的輸送量和穩定的低時延。此外,新加坡電信為基地站配置了一個專屬的無線資源區塊提供影音服務,保證了賽事區域中的影音品質。

437

由於網路切片的應用,新加坡F1大獎賽上的高階方案用戶能獲得437 Mbps的平均網速。

圖26:新加坡電信對近期至中期網路切片案例的展望

市場區隔 1–2 年 2–4 年
消費者 獨立客制化切片 自動駕駛汽車
智慧家居設備 遠程辦公
企業 物流和交通運輸 智慧城市
智慧工廠和工業物聯網 遠端培訓教育
醫療  
公共部門 公共安全和緊急服務 智慧電網
智慧交通基礎設施 智慧用水管理
公共無線網路  

相較於 4G 用戶,5G 用戶可以在比賽週末以 9.90 新加坡幣的價格購買 CAST Sports Plus 方案來獲取串流媒體服務,在賽道區域的任何地方享受出色的影片觀看體驗。4G 用戶由於網路流量擁塞嚴重,下行鏈路傳輸量較低(平均 4.2 Mbps),只能體驗較低的影片品質,而 5G 高階方案用戶由於下行鏈路傳輸量較高(平均 437 Mbps),能夠體驗全高清的即時影像串流。5G 網路切片的價值在於保證用戶在無線資源受限的條件下享受無縫影片串流。

這次 5G 網路切片的實測只是個開始,新加坡電信旨在借此機會學習如何為特定案例實施正確參數設置,並進行無線資源管理。客戶沒有為網路切片功能支付額外費用。網路切片是手動預設配置的,而且新加坡電信努力確保在每個賽道區域中平均創建切片。未來,這一過程將實現自動化,以提高效率並實現擴展。網路切片編排將是此過程的一個關鍵組成部分,它將提供網路切片管理功能,包括切片規劃、生命週期管理和配置。另一個重要方面是實施切片可觀測性解決方案,以提供對切片性能的即時可見性。這樣可以根據流量模式的變化即時進行相應調整。

以相似的方式,透過 5G SA 網路切片和無線資源分配擴展到全新加坡的網路,為訂閱了 Singtel TV 計畫的 5G 用戶提供世界盃足球比賽的全高清影片串流。

從實施首次網路切片學到的經驗

通過測試與學習的方法,新加坡電信能夠更好地瞭解網路切片和無線資源分配機制的實際運作。在設計 5G 網路以滿足消費者和企業要求更嚴苛的應用案例時,需要依賴這一點。同樣重要的是,要為「切片區域」制定良好的流量預測,並且不要降低切片和非切片使用者的網路維度。使用網路切片的高階方案用戶與普通用戶相比,應該在體驗上具有明顯差異。在即時 5G 網路中實現無線資源分配意味著工程師能夠更好地理解該功能的實際運作。例如,在某些情況下,對一般使用者和高階用戶使用無線資源分區會導致難以預測的結果。隨後,工程師根據該事件的洞察修改了網路切片設計。另一個經驗是服務開通的無縫體驗,使客戶可以輕鬆方便地訂閱服務並立即享受它。

基於新加坡 F1 大獎賽的經驗,新加坡電信已經認識到部署網路切片以支援其他地理範圍有限的區域(如購物區、會議中心、體育場館、校園、工廠、機場和礦場)的新案例商業潛力。基於網路切片的服務也可以在這些範圍有限的區域動態創建和部署,在有需要時滿足特定需求。通過對這些領域的客戶和市場的研究和洞察,可以發現那些能夠從差異化服務產品中受益的客戶群。

網路切片商業化的機會

新加坡電信旨在通過市場研究和調查來瞭解企業業務要求,以便為目前的需求定制切片功能,並為未來建構服務演進的路線圖。隨著新案例和商業模式的發展,營運商將更好地瞭解不同客戶群所偏好的 5G 性能水準。因此,建構網路切片基礎非常重要,使得營運商可以在獲得有關客戶的新見解後對切片服務進行擴展。

網路切片可以為不同市場帶來新的業務模型,請參見圖 27。

可以提供的新服務包括針對特定服務的客制化訂閱和基於地理位置的訂閱,以滿足特定的客戶需求,如下所示。

圖27:網路切片為不同市場帶來的機會

B2C

可以為客戶提供一系列具有不同特性的服務方案,例如經濟型服務方案(盡力而為的品質)、遊戲服務方案(按需求調整服務品質、保證性時延)或基於性能的高級服務方案(保 證高品質的影片和音訊)

B2B

企業可以訂閱一系列基於性能的服務方案,這些方案可以應用於員工的各種應用程式和工具。工業企業可以利用不同的切片進行各種以生產力或流程為導向的內部營運。

 

B2B2X

營運商可以為不同市場的各種客戶提供基於網路切片的連接服務,這些客戶再使用這些連接服務實現他們的客戶的應用需求。
  
  
  

B2B 需求:

  • 物流管理/港口營運,確保通過5G遠端操作自動導引車(AGV)的服務能夠實現
  • 監控/安全管理,確保監控影片透過5G以可靠的上傳速度持續傳輸
  • 醫療應用,確保可以通過穩定的5G連接執行遠端診斷

B2C 需求:

  • 基於應用程式的服務,通過不同的應用程式訂閱方案來區分使用者體驗
  • 通過網路切片增強訂閱使用者的安全性
  • 優先訪問(基於位置 / 地理位置)服務,按位置( 例如在遊戲熱點區域)提供差異化的用戶體驗

新加坡電信認為安全切片是早期最有前景的企業案例之一。圖 26 顯示了新加坡電信對近期到中期網路切片案例的展望。

從實施網路切片學到的經驗

網路切片技術是實現連接層中流量分離的出發點。它將演變為使用者路由選取策略(URSP)技術,實現動態切片,使得流量可以在設備中通過使用者應用程式自動進行分離。營運商需要與設備製造商密切合作,以塑造滿足市場需求的 URSP 能力。面向消費者市場的 5G 網路切片的主要商業挑戰是創造有吸引力且有價值的服務,這些服務要創造與目前的 4G 服務的差異性。5G 獨立組網和網路切片帶來了新的功能,例如資料優先順序、更快的速度和更低的時延。但是,這些功能需要結合具有明確價值主張的、目的性明確的案例,以推動消費者採用。新加坡電信一直在努力尋找潛在 5G 案例,將其非 5G客戶群轉移到 5G 服務,以便他們能夠享受 5G 獨立組網和基於網路切片服務的全部好處。

在設計網路切片時,需要在可用的網路資源內平衡優先業務和正常業務的用戶體驗。對於擁擠的活動,具有 QoS 保證的網路切片也必須在高無線雜訊環境中運行。因此,需要準確預測使用者的流量需求,以平衡優先順序和非優先順序服務之間的資源配置。由於客戶期望優質的服務體驗品質,因此與 OTT 服務提供者的合作對於確保端到端服務的優先順序非常重要。

隨著網路切片需求的增加,營運商需要實現更高階的網路和服務編排功能。服務保證將變得非常重要,特別是對於執行任務關鍵型活動的產業,他們需要明確定義的服務層級協議。

1 www.imda.gov.sg/How-We-Can-Help/5G-Innovation.

2 無線資源分配是一種毫秒級調度分配頻譜資源的軟體解決方案。