雖然5G 才剛要普及,,但與論已對6G 有不少憧憬,,尤其對性能的想像,速度更快,、頻率更高,、更穩(wěn)定,甚至喜歡以雷達(dá)圖來表現(xiàn)6G 的強大,。不過這其實僅流于表面,,身在研發(fā)前線的專家學(xué)者們關(guān)心的重點不在于單一的硬件技術(shù)是否能實現(xiàn)。
▲在三星的6G白皮書中,,描述了其對未來通訊技術(shù)的想像,,但也有專家對此持不同的意見
IEEE 全球通訊大會今年在中國臺北線上召開,此次全球通訊大會中,,更特別舉辦了6G 高峰會,,邀請重要的專家學(xué)者來探討未來6G 的發(fā)展,今年已是第2屆,。
雖然現(xiàn)在談6G 聽起來還太早,,但事實上,6G 概念的研究早在2017 年左右就已經(jīng)開始,。像5G 概念也是在2010 年就已成形,,而過了10 年才準(zhǔn)備要來商業(yè)化,雖然以此推演,,6G 至少要2028 年以后才有望實踐,,但對于概念的探討仍然很重要,這決定了未來有哪些技術(shù)難關(guān)需要去克服。
5G的延伸,?
許多致力于此的專家學(xué)者當(dāng)然都有不同的看法,,但經(jīng)過數(shù)年的交流碰撞,可以說如今6G 的概念其實已逐漸成形,。推動6G 的研究也并非只靠想像力,,而是為了因應(yīng)未來社會可見的需求而預(yù)作準(zhǔn)備。如日本電信商NTTDOCOMO 5G 實驗室總經(jīng)理中村武宏就從5G 應(yīng)用的延伸來探討6G 技術(shù)的發(fā)展,。
他認(rèn)為,,就現(xiàn)有的應(yīng)用仍有許多5G 性能涵蓋不完全的領(lǐng)域,在這些地方需要更加特化的通訊性能,,才有更好的表現(xiàn),。在真正迎接6G 之前,要做的就是先超越5G(Beyond5G),,而眼前還有幾項技術(shù)需要克服,,如毫米波的廣泛應(yīng)用、上行鏈路的強化以及對工業(yè)通訊需求的穩(wěn)定保證,,這也是目前5G積極發(fā)展的方向,。
不僅是低軌道衛(wèi)星
不過就算把5G 通訊性能在各方向上發(fā)展到極致,就可稱之為6G 嗎,?顯然也不是的,,雖然還有許多技術(shù)問題待研究,但至少學(xué)者們已具有共識認(rèn)為6G 將會是建立于人工智能基礎(chǔ)之上,,擁有全領(lǐng)域覆蓋,、新的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu),甚至是新波形的通訊技術(shù),。雖然這些想法仍充斥許多推論與期待,,但以目前的概念,仍可演繹出下一步應(yīng)該發(fā)展的方向,。
如近期討論得沸沸揚揚的低軌道衛(wèi)星,,其實也僅是為實現(xiàn)全領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)概念的一部份技術(shù)而已。未來的6G 將不僅是連結(jié)人與人,,而是涵蓋地球所有空間,,甚至包括太空,這奠定了6G 將會是一種復(fù)合型的網(wǎng)絡(luò),,囊括從低軌道通訊衛(wèi)星,、5G 基站、智能手機甚至是室內(nèi)WiFi 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),,且是由人工智能所驅(qū)動,。
▲ 許多人認(rèn)為低軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)會是6G 通訊的新型態(tài),,但其實僅是擴展覆蓋率的部份而已
為何強調(diào)人工智能?這當(dāng)然不僅是一個噱頭,,而是為構(gòu)成自適應(yīng)復(fù)合型通訊網(wǎng)絡(luò)的解決方案,。如同自駕車的協(xié)同自適應(yīng)巡航控制(CACC),就是一個更為先進(jìn)的概念,,除了以自身傳感器來測量并反應(yīng)路況外,,更強調(diào)與鄰近自駕系統(tǒng)的溝通及合作。就如是德科技6G 負(fù)責(zé)人Roger Nichols 所言,,不必要盲目追求超低延遲性(Ultra lowlatency),,精確的通訊才是本質(zhì)。
全領(lǐng)域雙向觸覺網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)然若沒有足夠低延遲性就很難達(dá)成如自駕車編隊(Self-driving carplatooning)等應(yīng)用,,自駕車若透過組隊行駛將可有效降低能耗,,且提高安全,,會是未來相當(dāng)有效率的智能交通型態(tài),。但這并不是僅仰賴通訊的低延遲性而已,而是如何建立觸覺網(wǎng)絡(luò)(TactileInternet )的問題,,車輛與車輛之間透過即時的互動,,才能維持車隊的穩(wěn)定行駛,并更有效地進(jìn)行交通,。
這不只是一種進(jìn)階的物聯(lián)網(wǎng),,而是能即時提供觸覺反饋,實現(xiàn)高度動態(tài)過程的自動化或遠(yuǎn)程控制技術(shù),。就如中國臺灣工研院資通研究所所長闕志克所言,,從無人機技術(shù)的發(fā)展,也可以看出6G 將會是一種涵蓋率非常高的觸覺網(wǎng)絡(luò),,能夠精準(zhǔn)定位,,且不僅止于單方通訊,多播(multicast)以及P2P 通訊也會是要點,。所有原本無關(guān)聯(lián)的物,,都可以關(guān)聯(lián)。
若這些例子還不夠貼近生活,,那么虛實結(jié)合應(yīng)能更好的表達(dá)6G 的概念,,隨時隨地都能通過擴增實境裝備與數(shù)據(jù)資料直接觸碰及回饋,并完成各項工作及娛樂活動,,且不限于特定空間,,未來的生活型態(tài)將因此發(fā)生改變,超現(xiàn)實(Hyper reality)也將實現(xiàn),,資訊能更好的附著在物上,,這也是現(xiàn)今VR / AR/ MR / XR 技術(shù)的愿景,。
為實現(xiàn)這些,需要更全面的進(jìn)步,,無論是軟硬件技術(shù),,大至思科的人工智能系統(tǒng),小至毫米波高頻天線,,都需要業(yè)者們不斷努力研發(fā),,才有辦法達(dá)到門檻,并滿足如遠(yuǎn)端手術(shù)醫(yī)療等極端通訊要求,,同時具備并整合這些技術(shù)的通訊網(wǎng)絡(luò),,也才足以稱為6G 。也因此,,在實務(wù)上衍伸出了更多問題,。
能耗成限制
德國Vodafone Chair Mobile Communications Systems 計畫主持人Gerhard Fettweis 教授表示,為了能夠更有效的分配通訊資源及實現(xiàn)更多功能,,6G網(wǎng)絡(luò)上將會運行非常繁重的軟件結(jié)構(gòu),。他并不擔(dān)心如,太赫茲超高頻通訊等被認(rèn)為是6G 象征的技術(shù)無法在將來實現(xiàn),,包括制造更先進(jìn)的通訊晶片等半導(dǎo)體工藝都不會是問題,。更困難的挑戰(zhàn)其實是能耗,未來光要維持通訊網(wǎng)絡(luò)的運作,,就將消耗龐大的能源,。
▲ Gerhard Fettweis 教授認(rèn)為,能耗才是6G 網(wǎng)絡(luò)能否成形的關(guān)鍵
5G 的能耗問題已不小,,但依目前6G 技術(shù)的前瞻方向,,若要建構(gòu)所謂的空天地一體的全領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò),只會有更多的耗能,。如今5G 網(wǎng)絡(luò)重點就已不僅在于智能手機,,而是物聯(lián)網(wǎng)。想像一下,,若有朝一日由自駕車組成的智能交通系統(tǒng)成為主流,,那么所需的通訊量,就將大于一般用戶上網(wǎng)通話,。更遑論,,像6G 這樣以AI 驅(qū)動的大數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。
6G是社會變革
所以如何更有效率地進(jìn)行聯(lián)合通訊(Joint communication)及感知(Sensing)將會是必須攻克的技術(shù)關(guān)卡,,這將會牽扯到全雙工傳輸,、OFDM 波形優(yōu)化甚至是發(fā)展新波形,還有如頻譜,、頻道共享等議題,,且更加重要的是如何建立一個可信的網(wǎng)絡(luò),。除了技術(shù)的發(fā)展外,可能造成的社會議題也必須去討論,。未來的6G 網(wǎng)絡(luò)將會是更加統(tǒng)一及強大的,,并深入到生活的任何角落。若真的成形,,如何使其不會反過來成為民眾的威脅,,也非常值得深思。
簡單來講,,6G 將不僅是通訊技術(shù)而是新的網(wǎng)絡(luò)型態(tài),,甚至是生活型態(tài)。真正的挑戰(zhàn)并非高頻天線,,也不是通訊晶片的先進(jìn)封裝,,而是如何創(chuàng)造出一個足以承載人工智能,但結(jié)構(gòu)又不會太過復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓樸,;能整合各項裝置,,比IPv4、 IPv6 更有效率的新通訊協(xié)定,,以及如何進(jìn)一步保障民眾的隱私及生活,,不受到惡意的威脅,這些基礎(chǔ)的變革才是真正的6G 問題,。