5G mMTC智慧城市解決方案

為了建置大量5G IoT網絡、實現未來的智慧城市,網路營運商或電信公司可以在技嘉H242系列伺服器基礎上,運用支援mMTC特性(巨量多機器型態通訊)的MEC(邊緣運算)技術。
智慧城市滿足都市化的挑戰
1900年,地球上只有14%的人口居住在都會區¹,但如今,全球超過55%的人口居住在都會區,而且比例仍持續增加。聯合國預測,到2050年,居住在都會區的人口百分比將接近70%²。隨著世界人口增長以及人類迅速都市化,改善城市是全球迫切的需求。要管理這麼多大城市的資源和運作,只有實現自動化和互聯,才具有成本效益和效率,這也是智慧城市的基本前提。

在智能城市中,感應器可放置於任何地方收集數據,街道、建築物、公共和個人設備都可以相互連接,然後將這些感應器產生的大量數據進行傳送、分析和回饋給基礎設施,以進行對應的運作調整³。實際應用包括廢棄物管理、交通和停車管理、公共車輛的物流和車隊管理、空氣和水質監測的環境感測器以及電動車的電子廣告看板和充電站。

¹守護者 城市數量:都市擴張以何種模式改變世界,2015年11月23日
³Babak Beheshti 5G對智慧城市有什麼用意,智慧城市世界,2019年10月23日
應用場景
智慧廢棄物管理
路邊垃圾桶配備遠端感應器,以辨別垃圾桶是否已滿,讓全城市中的廢棄物管理服務機構可以有效地將垃圾車派發到需清運的據點,以節省燃料成本。數據同時可用於監控不同政策對垃圾量的影響,例如限塑政策上路後,垃圾量的增減變化。
智慧能源管理
建築物可以配備智慧電錶顯示電、瓦斯和水的用量,並將使用數據自動上傳到公共事業機構,進而免除人工抄送,節省人力成本。數據累積提供分析基礎能據以預測負載量,動態調整發電量和輸送量。
智慧停車管理
網路感應器可以偵測路邊或停車場中還有多少個停車位。此資訊可以自動連接到自駕車的地圖應用程式,自動引導到最近的停車位,節省了能源消耗和人工尋找車位所耗費的時間。
實現都市物聯網網路的挑戰
為了實現未來的智慧城市,需要將大量感應器和其他無線設備,連接到具儲存、處理和分析的軟體和系統中,並將這些資料用於運作、管理全城市的服務。mMTC(巨量多機器型態通訊)是5G的特性之一,可支援極高密度的設備連線。因此,網路營運商可以利用技嘉H242系列伺服器,結合mMTC(巨量多機器型態通訊)與MEC(邊緣運算),打造出滿足巨量物聯網網路需求的基礎設施。
智慧城市
智慧城市解決方案:mMTC + MEC
suitable to Performance, Efficiency
高密度連結的mMTC
suitable to Reduce Expenses, Money Saving, Reduces Cost
MEC減少網路回傳
suitable to Flexibility, Scalability, production capacity
網路切片滿足多樣化服務需求
高密度連結的mMTC
mMTC特性讓大量設備(例如感應器)得以連接,這些設備僅偶爾有發送和接收少量資料的需求。mMTC網路設計具耐延遲特性,利用低寬頻發送,但仍能有效傳輸或接收小量數據資料。mMTC支援高密度連線 - 每平方公里多達100萬個設備,這是目前4G LTE數量上限的10倍。
4G LTE vs. 5G 和 mMTC 運用場景
MEC減少網路回傳
mMTC需要匯集和分析所有互連感應器產生的大量資料,以掌握和控制所處的環境。邊緣運算使這些大型數據傳輸和分析可以在網路邊緣進行,降低網路回傳,減少了基礎架構和營運成本。使用MEC(邊緣運算)在網路邊緣處理這些設備產生的數據,進而減少整個網路的頻寬和能耗,並且不需要通過雲端伺服器。
網路拓撲:4G vs. 5G
網路切片滿足多樣化服務需求
網路切片是一種架構,可在相同個實體網路架構上提供不同的虛擬化和獨立網絡,以滿足多樣化的服務要求。

網路切片使網路功能可以輕鬆配置在不同的切片中使用,以滿足特定要求。由於網路虛擬化的實現,每個切片都可以有單獨的網路架構、核心網路和RAN,透過設定讓某一個網路切片提供低安全性、低頻寬服務(例如 mMTC),而另一個網路切片提供高安全性、高可靠性的服務(例如 URLLC)。
網路切片
在雲端原生架構下,5G MEC能滿足網路切片需求,讓5G相關服務在相同的基礎設施上運作,節省基礎設施投資和網路營運成本。網路切片是滿足 5G 多樣化需求的關鍵,並能無縫整合高頻寬 5G 網路的即時串流直播與其他服務應用的最佳解決方案,如 URLLC自動駕駛或 mMTC智慧城市物聯網應用。
作為mMTC MEC硬體基礎的技嘉H242系列
技嘉H242系列伺服器外形尺寸小(在短小的2U機身中能安裝4組獨立的運算節點),非常適合運用在遠端邊緣,例如現有的蜂巢式網路基站。H242具有四個AMD EPYC 7002系列處理器單節點,每個系統最多可提供256個核心,為大量的物聯網設備提供出色的連結和處理能力 - 因為對於智慧城市,只要CPU核心數足以負荷這些不同的應用程式在MEC伺服器上進行運算,即可支援不同廠商的應用程式佈署於許多不同的容器中,並在同一個邊緣伺服器上運作:如垃圾收集,道路照明,停車場和緊急服務等。

H242系列具有高度可擴充設計-每個節點都可以從低功耗擴展至高效能,並能輕鬆地從單個2U 4節點系統擴充為多機架佈署。它還具有技嘉遠端升級和配置管理軟體(技嘉管理控制台/技嘉伺服器管理)可輕鬆完成佈署。

技嘉H242系列伺服器非常適合做為遠端邊緣(far edge) 的MEC伺服器,可支援巨量機器網路需求,實現智慧城市。
1/2
H242 Series 2U 4 Node Edge Server
H242-Z10 (rev. 100)
Rear-access sliding node trays
2/2
H242 Series 2U 4 Node Edge Server
H242-Z11 (rev. 100)
Front-access sliding node trays
相關技術
多接取邊緣運算架構
多接取邊緣運算架構是什麼? 多接取邊緣運算架構(Multi-access Edge Computing)或稱行動邊緣運算(Mobile Edge Computing),是一種新型態的網路服務架構,在行動網路的邊緣,提供雲端運算能力和 IT 服務環境。MEC 技術旨在直接由基地台取得數據資料,減少核心網路的負擔,在本地端進行高解析度的影像處理和數據發送,不需等待遠端伺服器回應,因而降低延遲,能夠靈活、快速地提供新的應用與服務,讓使用者獲得較好的體驗。
邊緣運算
邊緣運算是什麼? 邊緣運算(Edge Computing)是一種網路運算架構,運算過程盡可能靠近資料來源以減少延遲和頻寬使用。目的是減少集中遠端位置(例如「雲」)中執行的運算量,從而最大限度地減少異地用戶端和伺服器之間必須發生的通信量。近年來,技術的快速發展使硬體趨向小型化、高密度以及軟體的虛擬化,讓邊緣運算的實用度更加可行。想更深入了解邊緣運算,請參考我們的這篇文章:什麼是邊緣運算(Edge Computing)?
第五代行動通訊技術
第五代行動通訊技術是什麼? 5G 是「第五代行動通訊技術」的縮寫,為下一代行動網路的名稱。 1G網路帶給我們第一支手機,2G網路開始能發簡訊,3G網路啟用行動互聯網。目前正在使用的 4G,自 2009 年以來開始部署全球。4G LTE(長期演進的結果)是 4G 的最新版本,允許下載速率高達約 200Mbps。然而,4G 網路的功能已無法滿足現今使用者,他們希望的手機和其他設備能容納更多的數據和有更快的速度。因此,研發出具有更快速和傳輸量的新型網路是我們努力的方向。 「5G」技術僅是一個對下一代行動網路的指標,如延遲、網路連接密度、和數據傳輸速率。一旦達到這些標準,5G 應該能夠處理比當今網路多 1000 倍的流量,並且比 4G LTE 快 10 倍。無線電頻譜頻段(介於30 – 300GHz之間)將開放使用,因5G網路技術由無線電頻率「毫米波」組成, 但毫米波容易被建築物阻擋,又容易被大氣中的氣體,植物和雨水吸收,毫米波對傳輸可達範圍有所限制, 需要安裝成千上萬個小型基地台(蜂巢式網路)進行傳輸。另外,為降低5G的延遲,多接取邊緣運算技術(MEC)也隨之興起。
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