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「萬物聯網」近了—— 5G 核心網路如何實現人類更美好的生活?

科技大觀園_96
・2022/01/07 ・3034字 ・閱讀時間約 6 分鐘

當大家開始大量使用美食外送平台 foodpanda 及 Uber Eats 的服務,可能沒有特別注意到,這是因為 4G 結合手機定位功能,才能打造完善的平台服務;2020 年起台灣全面進入 5G 世代,愈來愈多民眾開始享受 5G 服務,但 5G 除了傳輸速率更快以外,對我們的生活會產生何種翻天覆地的改變?

我們特別專訪開發出全球第一套開放原始碼(Open Source)5G 核心網路軟體 free5GC 的陽明交通大學資訊學院院長陳志成,以他橫跨學界與業界的豐富經驗,不只為我們解析 5G 的技術優勢及應用領域,也將闡述 5G 核心網路對台灣產業的重要性;以及年輕學子應如何從 5G 的發展趨勢中,找到適合自己的職涯方向?

5G 更快的傳輸速度擴大應用層面

「過去從 1G 到 4G,主要都是服務『人』,到了 5G 世代,服務對象多了形形色色的機器。」陳志成一語道破 5G 與過去幾代行動通訊技術的最大差異。

5G 不僅擁有比 4G 快出約 100 倍的網路傳輸速度,更擁有低於 1 毫秒的網路延遲,且可支援上萬裝置的連結,這些特性讓 5G 帶來通訊網路架構的革新,也創造出更多元創新的行動網路服務,更多的物聯網、車載、穿戴式裝置都將加入到 5G 網路中。「不管是路上的車輛、智慧工廠中的機械手臂、遠距醫療的手術刀,都得靠 5G 的技術優勢才得以完整實現。」陳志成這麼說。

他進一步舉例,現在醫療機構在傳輸病理切片影像時,因為有些檔案可高達 10GB,經常傳了一分鐘還沒有成功,讓醫生等得不耐煩,後來乾脆採用傳統的燒製光碟方式再交給醫師讀取,這時就很需要 5G 的高頻寬;又如汽車行駛在馬路上,與其他汽車、道路基礎建設之間,如可透過超低延遲的 5G 來溝通,就能掌握彼此的位置及距離,甚至在事故發生之前即時警告,提高行車安全與便利。

和 4G 相比,5G 對我們的生活產生的影響會更大。陳志成解釋說,5G 不再只屬於電信通訊產業,其與任何產業都有關係;例如教育產業可透過 5G 實現更完整的遠端教學,讓學生擺脫學習時間與空間的限制;在醫療產業,過去基於安全考量未能實際應用的遠端外科手術,也因為超低延遲的 5G 未來得以成真;一般民眾因為疫情無法線下交流,也可透過 5G 支援的擴增實境/虛擬實境(AR/VR)技術,就像實體互動一樣真實。

陳志成指出,5G 不再只屬於電信通訊產業,其與任何產業都有關係圖/Pixabay

不只做手機、基地台,臺灣也能自製核心網路

從 4G 邁入 5G,技術架構與應用層面都產生巨大的變化,也讓核心網路的重要性日益受到關注。

用手機打電話或上網,背後所運用到的技術可統稱為「通訊系統」,通訊系統可大致分為三部分,分別是「終端(手機)」、「基地台」與「核心網路」,而「核心網路」相當於是整個通訊系統的地基,當核心網路串聯基地台後,才能處理終端發出的請求,或連結其他網際網路資源。

5G核心網路運作示意圖。圖/free5GC

「一般民眾只注意到手機終端與基地台,但背後的核心網路在 5G 時代扮演關鍵角色。」陳志成強調,5G 時代核心網路不僅負責資料傳輸、安全認證、行動漫遊等功能,更可透過軟體化、虛擬化等技術,滿足高客製化、多元化的應用需求。

不過,在整個通訊產業鏈中,過去 20 多年來台灣僅在手機及終端裝置較有著墨,進入 4G 世代後才開始有較多台廠投入小型基地台,至於在核心網路方面則是一直缺席,一旦基地台需要與核心網路進行介接測試,往往必須看諾基亞(Nokia)、愛立信(Ericsson)、華為等國際大廠的臉色,讓台灣廠商頗有怨言。

所幸由陳志成帶領的通訊服務與軟體研究中心(The Communication Service/Software Laboratory;CS Lab),獲得科技部支持,歷經多年研發,於 2019 年開發出全世界第一套完全依照 3GPP R15 標準的 5G 核心網路開源軟體 free5GC,可應用於多元的 5G 專網應用場景,讓核心網路不再成為台灣 5G 產業鏈的致命傷,也補齊了最後一塊關鍵拼圖。

成立新創公司禾薪,瞄準 5G 專網商機

事實上,陳志成從 1998 年取得美國紐約州立大學水牛城分校資訊工程博士後,就加入前身為貝爾實驗室(Bell Labs)的 Bellcore(後更名為Telcordia Technologies),專注於核心網路的研發,從 3G、4G 一路做到 5G,至今已有超過 20 年的時間。

讓他大感意外的是,free5GC 推出之後,在業界獲得的迴響比學界更多。由於深刻感受到業界對核心網路的高度需求,加上政府、學校都非常鼓勵其成立新創公司,因此該團隊在 2021 年 4 月成立了禾薪科技,並以布農族語的玉山(Saviah)為公司英文名,藉以凸顯是來自台灣的技術。

「這次創業其實不在我原先設定的人生目標中,但我們認為以公司型態運作,比實驗室更有資源與能力來支持合作夥伴!」陳志成說出其步上創業之路的背後動機,「現在台灣終於可以掌握 5G 產業的一條龍技術,不再像過去總是綁手綁腳,經常要受制於外商。」

放眼市場的競爭者,目前除了傳統國際電信設備大廠以外,許多網路及軟體業者也都積極介入,例如微軟(Microsoft)連續收購 Affirmed Networks 及 Metaswitch,而思科(Cisco)也摩拳擦掌。

「因為核心網路的門檻很高,全世界的競爭者屈指可數,台灣也僅有我們與資策會兩個團隊是自主研發的。」陳志成強調。由於 free5GC 佈局很早,目前在日本與美國市場均有商業化導入,合作夥伴則包括中華電信、明泰、鈺登、智邦、研華、四零四科技、辰隆、仁寶等台灣廠商,以及英特爾(Intel)、富士通(Fujitsu)等國際廠商,在台灣 5G 國家隊的團隊合作下,未來有機會與微軟、思科等國際大廠一較高下。

陳志成表示,現階段電信業者主力仍在提升 5G 基地台的覆蓋率,下個階段則將走向各種垂直應用,預期 5G 專網市場也將逐步起飛。據 IDC 等研究機構統計,2025 年台灣將有五成的企業採用「5G 企業專網」,其中以半導體產業及相關高科技領域佔多數,換算起來屆時台灣將有超過 3,400 家企業建置 5G 專網,相關商機值得期待。

Antenna, Antennas, Base, Building, Cell, Directional
電信業者正積極提升 5G 基地台的覆蓋率,當網路建構完整後,預期 5G 專網市場也將蓬勃發展。圖/Pixabay

小資訊無所不在,跨領域人才搶手

在 5G、人工智慧的時代,資訊科技與各行各業的融合日益深化。陳志成強調,資訊早期是從數學、電機領域分出來,但現在資訊已經無處不在,選擇資訊科系的發展空間很大,出路也愈來愈多元化。

對於年輕學子的學習有何建議?他認為應該從小培養邏輯思考能力,不見得要會 coding,但可以學習用程式工具來解決人腦不易解決的問題,另外則要多方嘗試學習,儘早找到自己的興趣。

陳志成以自己一輩子專心做好一件事——核心網路的經驗為例,鼓勵學子深耕有興趣的一個特定領域,鑽研久了就有機會做出一些成績;另外他也以美國大學教育的發展趨勢提醒大家,資訊與各領域的結合日益普遍,例如資訊加心理、法律、政治、經濟、使用體驗、商業、工程、醫學等,「如果資訊科系的學生能適當培養跨領域能力,未來在就業市場一定會有更好的競爭力。」

 

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科技大觀園_96
75 篇文章 ・ 905 位粉絲
為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。


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防酒駕肇事,只能靠重罰?|知識長專欄 ep.2

鄭國威 Portnoy_96
・2022/01/25 ・2625字 ・閱讀時間約 5 分鐘

酒後駕駛肇事,並不是最多人傷亡的交通事故,雖然相關宣導與罰則一直有在加強,但由於「隨機」、「難以預防」、「應報正義難尋」等特性,只要相關消息傳出,總會令人特別難受。新聞媒體也很清楚,為了建構新聞價值,報導通常會極盡所能把肇事者描述成糟糕、邪惡之人。

但事實上,在意外發生的前一秒,這位酒駕者就跟你我一樣,只是個一般人,可能特別失意,或是非常快活,但他並不想傷害誰;可也正因為這樣,不只受害者,乃至於整個社會的合理怒氣,都無處安放。

(延伸閱讀:演員吳慷仁針對酒駕罰則臉書貼文下,Leon Huang 黃致豪 律師的回應、以及李俊宏醫師的文章

酒駕意外發生的前一秒,肇事者就和你我一樣,可能特別失意,或者非常快活,他並不想傷害誰。圖/Pexels

想改變行為,不能只改變行為

我認為要消除酒駕,不能只針對行為本身,因為提高罰則跟事故下降不完全是線性關係。心理學上有一比喻:象、騎象人,以及路徑。象代表我們的直覺衝動,騎象人代表我們的邏輯判斷,路徑則代表行為實現的方向,大部分的時候,我們都任由力大無窮的大象決定要做什麼跟怎麼做。

舉例來說,早上很冷,你心中的大象想繼續睡,但騎象人說得趕快起床上班。若大象贏了,騎象人還會幫忙解釋,例如「還有特休可以請」,「有人可以代班」,「若上班時想睡效率也不彰,不如繼續睡」等等。若對此主題感興趣,請參考《學會改變》一書。

如果你不想當每天早上都遲到或請假的人,就得讓心中的騎象人更有方法地引領跟訓練大象,例如利用《原子習慣》、《彈性習慣》裡的建議,這就不多談了,歡迎大家找書來參考。

讓心中的大象順著路走

我們都知道,大象力量很強。如果你也有在下著冷雨的週一早上賴床遲到,或找藉口請假的經驗,那就不要質疑會有人喝酒開車、打瞌睡開車、吸毒開車……無論我們怎麼針對個人宣導告誡都一樣。

因此在個人層次之外,想解決整個社會的問題,政策制定者需要打造一條好走的路徑,創造一個環境,讓聽話的大象或頑皮的大象,都往這條路走。不是因為被鞭斥或威嚇,而是讓人們心中那組騎象人跟大象都覺得,這條路徑很自然、很正常、很好走。

打造一條好走的路徑,讓人們心中的騎象人和大象都覺得,這條路走得很自然。圖/GIPHY

讓販賣者跟製造者負責

在酒駕這個題目上,路徑不外乎「酒」、「車」。就跟美國的槍枝問題一樣,他們沒有辦法禁槍,所以只能強化溯源,讓槍枝販賣者跟製造者負起責任。

同樣的,如果我們沒有打算禁酒跟禁止人類駕駛,那就要溯源,讓酒類製造者跟販賣者,以及車輛製造者跟販賣者,為其產品造成的社會負面外部性負起責任。

社會要有共識,來要求酒跟車的販賣與製造者負起連帶責任。有共識,才有可能立法。這像是現在人們對於排碳跟氣候變遷之間的因果關係有了理解、對於減碳有了共識,立法要求排碳大戶負起責任、用綠電、付碳稅,才言之成理、得到民意支持。而排碳大戶也會為了避免成本不斷提高,積極改良製程、節水節電,做循環經濟。

想像一下:如果我們現在可以接受,為了避免病毒傳播開來,到任何一個地點,都要用手機掃描 QRcode,便於溯源跟控制擴散,那能不能也要求每一個飲酒的人在喝酒之前掃描酒瓶跟場所?

每次查獲酒駕,不管有沒有意外,都要公佈酒駕者喝的酒是哪個牌子的酒、販賣的場所是哪一間、哪個廠牌的車輛、哪家公司賣的車。

然後這些企業才會開始感受到「酒駕造成的外部性」被內部化了,變成自己肩膀上的事情了。企業會比政府更能想出聰明的辦法,讓酒駕數字下降,同時維護自己的營收。

公佈酒駕者喝的酒是哪個牌子的酒、販賣的場所是哪一間,讓販賣者跟製造者負責,使企業感受到「酒駕造成的外部性」被內部化,變成自己肩膀上的事。圖/Pexels

期待企業主動扛責、定規則

其實為了防酒駕,政策已經很多,例如讓指定代駕變成文化、讓計程車業者提供代駕便利服務、鼓勵或要求提供飲酒的場所負起勸導責任、在從小到大的教育場景中不斷灌輸、提高肇事者刑責嚇阻等等……就在本文發布的今天(2022.1.24)立院三讀刑法及道路交通管理處罰條例修正,「再次加重酒駕刑度、增訂併科罰金最高三百萬元。初犯肇事致人重傷或死亡,就沒入車輛。同車共責罰鍰增加、酒駕累犯的年限從五年延長為十年, 酒駕累犯公布姓名照片。」

圖片取自行政院臉書

然而這些措施過去到底有沒有效,以後會不會有效,其實需要研究。例如全球已開發國家都有飲酒吸菸比例下降的情形,主要的原因可能是人們有了更上癮的手機跟遊戲,而且缺乏社交。但同時,新的車禍肇事原因也隨之誕生:邊開車邊用手機。

不同於酒駕,手機跟汽車製造商已經提出許多方式來減少人們開車時用手機而分神的情況,例如你的手機上應該就有「開車模式」。(我的 iPhone 有)我很期待有企業率先提出作為,在被規定限制前,成為規定制定者。

最後,雖然我期望自己理智看待酒駕議題,但身為一個小學生女兒的父親,每次看到肇事新聞,心臟其實跳得特別快。

走在路上提心吊膽,擔憂每一台馬路上的車,是不是由某個神智不清的人在駕駛?因為沒有人行道而被迫走在馬路上的我們,會不會在下一秒就遭殃?想到自己可能永遠沒辦法放心讓她自己上下學,也會笑自己是不是保護過度;但住在台中,只要出門就必然看到好幾起交通事故,也坐實了我的擔憂。

圖/GIPHY

如果我們能夠用集體的智慧跟合作,把這個擁擠且跟疫區比鄰的國家,變成世界上應對疫情最好的國家,我們當然也能夠成為大幅減少酒駕或其他危險駕駛,乃至於把整體交通安全,做得比現在更好許多的國家。我是這樣想啦。

 

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鄭國威 Portnoy_96
141 篇文章 ・ 21 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。