6G未來的三種方向:簡繁得宜、臻善致美、跨界融合

鴻海研究院6月6日舉辦「NExT Forum」主題論壇,邀請多位國內外專家學者共同參與,分享對與新世代通訊關鍵技術與挑戰的看法。

聯發科技通信系統設計事業部總經理黃合淇提到,基於目前5G的三種主要發展方向,推測未來 B5G 及 6G 可能的發展及開發方向分別為簡繁得宜(Simplicity)、臻善致美(Optimization)及跨界融合(Convergence)。相較於4G,5G網路的特色是模組化的基地台,即基地台的功能是可以隨著需要動態調整。

他解釋,已往的基地台需要工程師一個一個的調整功率及頻段等,避免多個基地台之間互相干擾,而5G改善了這一點,各基地台會自動的調整與相鄰基地台間的服務,以最佳化訊號品質,並增加使用者在移動時的網路穩定性。5G也不只能應用於手機網路,許多小型的智慧裝置,例如公車站牌、空氣品質偵測等都可以使用NB-IoT連上5G網路。

5G 網路自 2019 年開始商轉,其中使用 mmWave 的超高速 5G 網路,由於容易受到遮蔽等影響,僅在少數空曠場域使用,如機場等。2022年的5G使用裝置約13億台,預估到了2025年將可能達40億台。

在B5G時代,有幾項5G中的成果備受重視,且在6G網路中將更加重要。第一點是方便的移動性、頻寬及低延遲,這在未來更多的即時應用上會有高度需求。裝置於基地台之間移動時會有一個自動化換手行為,由不同的基地台無縫接軌的持續提供服務。第二點 mmWave 提供了超高傳輸速率,可以達到原先Sub-6的10倍之多,但是由於高頻訊號過於容易受到遮蔽及干擾,若能夠透過降低基地台體積與成本等方式,增加覆蓋面積與密度,便能解決此問題,提供更可靠的網路,便可以加大佈建的廣度。第三點,5G中提供了MIMO的服務方式,使得基地台不再是單一大型的天線,而是多個微型的天線,大大減少了佈建難度,並提高可靠性,每個基地台的大小也縮小到如同一台筆電的大小。第四點,5G提供了低功耗裝置一個可靠的選擇,如NB-IoT,未來可能會有更多的低功耗裝置和連網需求的產生,例如山區的氣象站,城市中的智慧站牌、共享單車等,有了連網的功能,便能大大提高各項服務的方便性,而5G的低功耗更可以降低設置成本,增加更多可以使用的情境,解決了一些共享裝置難以獲得網路資源的問題。

各國開始設立論壇討論6G的願景,預計會在2025年後開始制定標準,並於2030年開始商轉。因應未來6G網路的到來,黃合淇認為,新的應用將會有更多的影像通訊,且不限於2D,也可能是3D影像或是VR影像,由於VR應用會需要使用者能與場景有所互動,所以這類應用除需要大量的頻寬,也需要極低通訊延遲才能辦到。而在訊號的覆蓋率上,目前的網路僅覆蓋40%的陸地面積,未來可能所有地方皆會由6G網路所覆蓋,如何設計一種可以自行設定的基地台並大量佈建,也就更為重要,因為基地台的數量及設定的複雜度將遠超過工程師能個別手動調整的範圍,並將結合地面及空中的各類基地台訊號達成此目標。在5G的發展中,我們可以發現各電信商搶著競標通訊頻譜,未來6G勢必將往更高頻的方向邁進,可能會將較低頻率部分用來廣佈覆蓋通訊範圍,而高頻部分如同mmWave一樣使用在特定的通訊節點。未來將利用AI優化通訊系統,如何自動的調整各基地台之間的工作量,使得每位使用者接可以接收到穩定的服務品質,或是預測硬體需求的變化,提早準備布建新基地台。

黃合淇預測,未來6G的頻寬將達到5G的10~100倍,達1Gbps~1Tbps,與此同時,無論接收端或發送端將會需要配備更多的天線陣列以達到此需求。所以,新型天線技術也正在如火如荼的發展中,複雜的天線設計、材料科學及電路製成技術皆為困難的挑戰。系統面應簡化其功能僅保留核心功能,其餘功能模組化,以適用於各類簡繁應用,使其能在複雜與簡化取得平衡。他認為,應設計成可以適用於簡單到複雜的各式應用,並結合感測器、運算、通訊合一的系統。未來終端應往結合各感應器的方向發展,使得使用者終端可以實時獲取周遭資訊並利用6G的高覆蓋率、低延遲特點,以提供不間斷的服務系統,且由於頻寬增加,終端會接收到的訊息也會成倍增加,微型的AI處理器應為未來裝置上必須的裝置之一,而基地台應往使用衛星等方式,以提高覆蓋率的方向發展,並解決mmWave易受干擾佈建不易的問題。

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