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5G 專網工業應用與廠區資安系統

刊登日期：2020/11/01

摘要

5G專網有別於一般商用行動通訊網路，是建立在專用頻段，專為企業內部、特殊場所應用服務的5G網路系統。5G專網將為工業應用帶來新契機，舉凡設備物聯網、遠端技術服務、協同工程等技術，都是實現未來智慧製造工廠不可或缺的技術。另外5G提供高可靠度、低延遲的無線通訊將改變工業控制系統、設備組態乃至於產線佈局的樣貌。萬物聯網的5G時代更對於生產體系的資訊安全帶來新的挑戰，設備認證、數據加密、廠區人員及裝置權限控管、主動式防禦機制都是未來工廠必不可少的資安技術。本文收集國內外5G發展應用趨勢及未來規劃，並介紹工研院智慧製造技術驗證場域實作5G網路及資安機制的成果以做為未來業界進行產線數位轉型的參考。

Abstract

Different from commercial mobile network, the private 5G network is constructed on top of dedicated frequency bandwidth and can provide services for enterprise’s internal and particular locations. Private 5G network brings new opportunities for industrial applications such as IOT, remote service, and collaborative engineering. Its characteristics such as ultra-reliable, low latency will change the paradigm of industrial control, machine configuration as well as factory floor layout. On the other hand, 5G and IOT will also introduce new challenges on cyber-security. Device certification, data encryption, personnel and machine operation authorization, and active protection mechanism are necessary technologies for factories of the future. In this article, domestic and world-wide development and application trends are collected and reviewed. Current achievements on the implementation of 5G network and cyber security system at the verification site by ITRI are also being introduced. These achievements and implementations can provide companies as reference for their planning on digital transformation of production lines.

前言
隨著全球5G網路已逐漸開始商轉，全球消費者無不期待5G網路能帶來全新的用戶體驗，然而5G網路除了帶給廣大消費者大幅提升的網路速度以及前所未有的使用體驗外，工業應用也是5G網路的另一個重要市場。以發展創新應用情境帶動5G工業應用技術是全球無線通訊產業界已有的共識，並成立5G Alliance for Connected Industry and Automation [2], 邀集全球資通訊、應用服務領導廠商以及學研單位共同研擬5G工業應用相關技術、法規、商業模式等議題，同時探索創新應用情境。
5G技術的普及也將使工廠資安議題更加重要，萬物聯網的時代資訊科技(IT)與操作科技(OT)的交錯與融合，都讓如何平衡產能及資安風險成為更加複雜且必須積極克服的課題。
例如，2018年下半年臺灣晶圓代工龍頭因為資安疏失造成產線大當機，營收損失高達新台幣52億元的資安事故，讓有心朝向智慧製造發展的業者，再度正視數位化與網路化之後的資安問題。
本文將逐一說明5G工業應用的國內外市場趨勢，以及近年來在國內外產業界、法人所進行的相關研發情形，以及資安系統解決方案。
5G應用於智慧製造市場趨勢
近年在歐美資通訊與工業相關展會中，5G是討論最多的工業技術主題。除了物聯網 (IoT)、雲 (Cloud)、平台 (Platform)和製造執行系統 (MES)之外，5G是最受關注的話題。5G行動寬頻技術對於全球行動通訊產業或者廣大的消費者都將產生巨大的影響。除了比現有的4G行動寬頻的速率更快外，未來將提供具有高社會價值與經濟價值的各類應用服務，打造一個超級連結互通的社會。亦即，智慧科技+5G將創造應用產業的價值；5G與控制、視覺、感測等基礎技術整合，能衍生出其他通用性技術或強化已存在的智慧科技效能。透過智慧製造技術與5G的整合，可望在許多領域實現應用情境，並對各產業場景方案提供平台。
5G技術已經成為支撐智慧製造轉型的關鍵技術，能將分佈廣泛、零散的人、機器和裝置全部連線起來，構建統一的網際網路。5G技術的發展可以幫助製造業擺脫以往無線網路技術較為混亂的應用狀態，這對於推動工業網際網路的實施以及智慧製造的深化轉型有積極的作用，如圖1所示。
2020~2035年間，全球對5G/6G產業鏈的投資金額約3.5兆美元。這些投資預估會在各種應用產業領域創造超過20兆美元的產值。預估全球製造業因為5G應用，能衍生15兆美元以上的市場規模。
受到COVID-19疫情影響，3GPP取消了2020年8月前所有面對面的標準討論會議，標準制定工作進度因此延遲，根據3GPP最新發布的5G標準制定時程，Rel-16原訂於2020年3月凍結，將延遲至2020年6月凍結如圖2；Rel-17原訂於2021年6月凍結，將延遲至2021年9月凍結。