5G点火 引爆AI边缘运算商机

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5G点火 引爆AI边缘运算商机

5G时代行动上网速度将大幅提升,数秒就可完成一部电影下载,延迟时间小于一毫秒(ms,千分之一秒),5G超高速、低延迟的特性,让医疗、生活、制造、交通、娱乐领域,都将带来颠覆性创新应用。

不同于4G或3G,在经济部技术处的支持下,我国在国际行动标准组织3GPP制定完整5G标准前,参与标准制定并握有「标准必要专利(Standard Essential Patent,SEP)」,在国际上争取话语权及专利授权的商机。

除参与标准制定外,在这波5G时代浪潮,台湾产业切入的市场利基点在于智能手机、小型基地台及边缘运算,其中IC设计大厂联发科已如火如荼研发5G智能手机芯片许久,也握有5G电信技术的核心关键组件,是相对领先切入5G市场的业者。

在小型基地台(小基站)方面,国际上多家重量级电信业者在5G基础建设的策略是采取开放式虚拟无线接取网络(Open Radio Access Network,ORAN)的新架构,透过云端化、虚拟化让电信等级的基地台接口更开放及更标准化,如日本电商乐天集团宣布,以软硬件结构模式建置电信网络,采用云达的COTS(Commercial off the shelf,商用现货软件),试图打破多年来已形成的电信设备采购的寡占化情形。

由于小基站架构采用分布式的开放性架构,逐渐走向白牌化,ORAN不论硬件或软件可个别进入市场,让国内服务器厂商与网通厂商都有进入电信设备市场的机会,因此国产小基站明年即能与其他国家同时推出,成为历代行动通讯罕见的局面,下个挑战是在实测与国际厂商竞争效能,争取潜在客户。

台湾5G小基站产品市场化成功与否,可从以下两面向观察,第一,台湾小基站是否能与其他国际厂商竞争脱颖而出,拿下潜在客户订单,第二,5G小基站的建设价值,5G的频段比4G高,就物理特性,讯号强度会随距离而衰减,尤其是毫米波,因此若要提高5G的覆盖率,就必须架设更多的基地台。

虽有5G跟4G并存,小基站需求布建量可能不会有如想象中多的说法,的确在5G频段初阶段的主流频段Sub-6 GHz、也就是6 GHz以下的中低频来说,因波束长、发射距离较远,能以较少的基站支持讯号传输,初期5G小基站需求可能不会如想象中大,布建当然也不会这么有规模。但发展到下一阶段高频的毫米波mmWave,因物理特性而言,频率愈高,波长愈短,穿透力就越强,但在穿透障碍物能量消耗,也会使传输距离变短,若是毫米波28 GHz~39 GHz的情境下,小基站布建量还是有相当的规模需求。

日本电商乐天集团与云达COTS合作,以软硬件结构模式建置5G网络的破坏式创新,预计将加剧价格竞争并颠覆电信龙头寡占局面,乐天集团的后续发展成功与否,成为近来资通讯产业最紧张关注的动向。

目前南韩、美国、中国、日本、印度以及欧洲许多国家都在进行5G布局,2019年号称为5G商转元年。「低延迟」特性在5G通讯最为人所关注特点,广泛应用在AR/VR、车联网等方面,其中原因在于将所有数据和数据在「边缘」处理完成,也就是数据不用再运送到云端中心服务器处理,改在离使用者较近的服务器处理完成,除加速数据处理外,也大幅降低成本,边缘运算「在地」就近特性,成为台湾厂商可以关注的另一个重点。

4G也有边缘运算技术,但重要性不如5G时代,因为低延迟的需求,更加突显出边缘运算重要性。国际电信联盟(ITU-R)订出5G的服务需求标准,无线端的低延迟时间标准为1毫秒,点对点的延迟时间标准是5~10毫秒,以现今将数据上传云端运算的时间,将无法达到5G的延迟标准,尤其是大量数据量使用时,传回使用者本地端势必延迟,因此边缘运算将是解决5G应用低延迟的最佳方案。

以公共场所建置的监控摄影机为例,一部硬件虽仅要价12美元,但使用上会产生各种不同成本,包括耗电量、连接费用、云端储存及运算等,如果摄影机取得的影像都传到云端处理,每分钟就要花费60多美元的成本,并不符合效益,在5G引爆物联网应用的时代,AI与边缘运算的结合显得特别迫切。

实时影像分析需实时传输及运算大量影像信息,预计将是AI边缘运算最快实现的应用,攸关治安的监视系统,为实时掌握动态及快速响应,必须在边缘端配备AI分析引擎,以便随时掌握动态,又如智能照护或医疗,对幼童或老人的日常监控,或者医院如何实时追踪每个病患、每张病床及每套医疗器材,都可透过视讯和影像分析来达成更便利的管理。

AI边缘运算除应用在智能医疗上,智能零售及智能制造也是未来重要应用场景。如amazon go近期已有无人商店问市,各大零售业者,也正利用影像分析工具掌握实体店内的消费者行为,智能制造当然是不可忽视的一环,在工业生产的流程中,每一道制程都可仰赖视讯分努来改善质量和效率。

值得注意的是,边缘运算的技术有「在地化的主场优势」。举例来说,国际大厂Google可能在彰化建置数据中心,但很难在各大都市每一区的基地台盖小型数据中心,无论空间或时间皆不符合经济成本,这也为台湾的电信业者、或是积极发展边缘运算的产业,带来商机。

本地厂商在基地台布署边缘运算的小型数据中心基础设施后,未来国际大厂若需使用,台厂就能以租赁方式营运,其实美国也有新创公司已启动边缘运算的基础设备布建,边缘运算将是台湾5G开发应用的新契机,能提供新的边缘运算服务。

从技术面来说,一般用途的AI边缘运算平台只须要简单的处理器、加速器硬件系统,再搭配AI软件技术DNN(深度神经网络)即可建构,AI边缘计算平台的另一个要件是DNN模型的编译,将模型训练为可执行的程序,以便在任何硬件上都能使用。

目前业界也发展出多用户边缘运算架构,亦即称为HaaS的硬件租赁服务,让不同用户可租用边缘运算服务器,并根据自身需求来远程设定和存取。工研院也发展出一套性能优异的相关平台,称之为BAMPI(Bare-Metal Provisioning from ITRI)。该云端系统软件可进行数据中心自动化软硬件部署,透过简易的用户接口,提供远程安装、更新软件、设定操作系统组态的自动化工具,能同时支持部署500台以上的服务器。

根据研究机构IDC预测,全球边缘运算市场规模2018年已来到43.6亿美元,2022年将达121亿美元,年复合成长率高达26%。另一方面,计算机视觉、监控影像分析等市场,产值也将在2023年各自达到254.3亿美元及85.5亿美元。这些数字无异预告了,「AI」加上「边缘运算」带来的庞大商机。

总结来说,在即将来临的新时代,AI边缘运算象征了全新契机,相关商用产品或解决方案包括:AI边缘运算系统、DNN训练系统、替不同应用打造的DNN模型,目前也已开始应用于机场影像监控系统、ETC实时车牌辨识引擎、ADAS先进驾驶辅助的感知系统、可扩充自动光学检测等,在这些领域,台湾都享有硬件制造以及系统整合的优势,更应能掌握AI边缘运算的商机。

另外,电竞赛事热度不断上升,热门程度不输NBA,5G与电竞、无人机等新兴应用结合,不但具商业性,也能够充分突显5G特点,电竞无人机是未来5G低延迟、大带宽、高可靠的应用重点发展选项之一,国外已有电竞无人机的案例出现。

无人机与虚拟现实(VR)穿戴式装置结合,进行第一人称视角的无人机竞赛。参赛者以无人机的飞行视角融入比赛,每个人眼睛看到、大脑认知的景象,均来自无人机上的摄影机,于高速飞行下,避开突如其来的未知障碍,甚至还可设计电竞无人机的虚拟比赛环境背景,如北京紫禁城等。

电竞无人机不仅讲求速度,更重要的是稳定、实时的低延迟传输无线影片讯号,还要能通过同时大量传输影像的考验,让参赛者在公平的基础下竞速,所以这类应用将对于5G的特性能有更好的发挥,台湾已有厂商开始布局电竞无人机,工研院在明年将规划举办第一场电竞无人机比赛,希望抛砖引玉,让更多人体验这种创新的电竞模式,吸引各界投入,触动新商机。

 

 

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