《華商世界雜誌》第49期 - 6G時代.萬物智聯.重現鋼鐵人場景


發佈日期:2021/04/07
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6G時代.萬物智聯.重現鋼鐵人場景

華商世界雜誌第49期

 

前言

6G時代,需要的是一個幾乎無盲點的網絡覆蓋。因此,專家提出,6G網絡將是一個地面無線與衛星通訊集成的全聯接世界,透過衛星實現全球無縫覆蓋,並實現高速星際間的通信。同時,6G也將模糊實體世界與數位世界之間的界線。

 

本文

 

全球各國已紛紛推出5G網路服務,並積極開拓5G商機。配合著無人駕駛、人工智慧、智慧家庭、物聯網等應用的起飛,5G成為關鍵成功要素。但為了追求長期競爭力,已經有不少國家開始展開發布對6G(第六代行動通訊系統,6th generation mobile networks)的展望,其中

美、中、韓、日等國家最為激進,目前已經開始對6G的未來進行部署,許多公司也正積極往6G的目標邁進。

 

5G尚未達到真正的萬物互聯

 

5G應用範圍既廣又深,從基礎通話、上網、4K影片串流、VR直播,延伸到自駕車、遠距手術等層面,對於一般消費者而言,最有感的,還是上網極速的升級。5G做到信息的高速傳輸,但離真正的萬物互聯還有一段距離。

 

因此,在2018年的一次行業論壇中,英國電信集團首席架構師尼爾.麥克瑞,向人們展望了6G系統。他認為6G將是5G加衛星網絡,也就是在5G的基礎上,集成衛星網絡來實現真正的全球大覆蓋,並實現高速星際間的通信。

 

理論上,5G下載速度是4G的100倍,而6G則是5G的100倍。但是,在6G時代,網絡速度不再是重點,而是涵蓋率。以網絡覆蓋為例,像車聯網、遠程醫療這類應用技術,需要的是一個幾乎無盲點的網絡覆蓋。因此專家們提出,6G網絡將是一個地面無線與衛星通訊集成的全聯接世界,通過衛星實現全球無縫覆蓋。

 

6G將是地面無線與衛星通訊集成的全聯接世界

 

6G是打造從地面、天際到太空的超廣域覆蓋,以300GHz(10億赫茲)至10THz(兆赫茲)頻率的電磁波,進行傳輸。6G的數據傳輸速率可能達到5G的50倍,時延縮短到5G的十分之一,在峰值速率、時延、流量密度、連接數密度、移動性、頻譜效率、定位能力等方面都遠優於

5G。

 

此外,6G具備以下特徵:衛星和衛星間直接通訊、超高速網路連接,支援智慧工廠、自駕車、機器人、混合實境等新應用,透過不同衛星系統的切換、漫遊,搭配高速光纖、奈米天線,以實現全球覆蓋的高速網路。衛星與地面基地台、小型基地台、新型天線技術等技術,將互補成為6G時代網路傳輸方案,讓「萬物聯網」朝「萬物智聯」演進。

 

6G關鍵技術是低軌衛星

 

進入後疫情時代,全球5G網路建置潮將加速,但因5G毫米波訊號覆蓋率低,易受到地形限制,此時覆蓋範圍廣且具低延遲特性的低軌道衛星通訊,成為彌補腹地廣大的偏遠地區、空中及海上等行動網路難以覆蓋區域的最佳解決方案,可預期低軌道衛星通訊的布建也將隨之進入加速期。

 

低軌通信衛星距離地面近、通信時延短、數據傳輸率高,移動終端重量、體積與個人移動設備相差無幾,更適合大眾普及。除了輔助5G網路外,低軌道衛星網路也是完善車聯網的最後一哩路,加裝衛星通信設備的自駕車,在接收不到行動網路時,可改由衛星網路來通信及導航服務,確保車輛在自動駕駛行進過程中的高度聯網與準確控制。

 

因此,低軌衛星被認為是6G實現「全球網路無縫覆蓋」的關鍵技術,盼能發揮如自駕車、天災預測等更極致的物聯網應用。

 

企業紛紛展開低軌衛星布局

 

目前已有多家國際大型業者展開低軌衛星布局,例如Space X推動Starlink衛星連網計畫、亞馬遜已投入Kuiper、微軟創辦人比爾蓋茲也投資成立Kymeta,就連波音公司也規畫進軍低軌道衛星市場,還有許多太空衛星新創公司,例如:Oneweb、Telesat等等。Facebook、Google等美國科技巨頭也加入全球衛星通訊應用競局。

 

2020年10月,特斯拉執行長馬斯克的SpaceX(美國太空探索技術公司)從美國NASA甘迺迪太空中心發射了獵鷹9號火箭,將60顆星鏈(StarLink)網路衛星送上太空。馬斯克的目標是發射3萬顆衛星,建置世界最大的低軌道衛星群,希望透過衛星提供更廣泛的網路服務。

 

這類的衛星互聯網可能讓美國6G部署如虎添翼。根據美國聯邦通訊委員會(FCC)批准Starlink計畫,將在高度為550公里和340公里的軌道上佈建高達1.2萬顆通訊衛星,而目前已完成布署約500顆衛星。

 

航天業規模在2046年超過2.7兆美元

 

由於低軌道衛星正朝向「星系化」的趨勢發展,大量製造的小型衛星,使用壽命縮短至5~7年,為維持衛星系統的運作,每年還需要額外製造與發射2,000~3,000顆衛星,即2020年發射起所射出的低軌道衛星,在2025年開始會有汰換需求。衛星大量發射帶動衛星本體製造相關市場需求商機後,衛星服務商轉也將帶動地面設備系統市場商機。

 

根據美林銀行的預測,航天業的規模將從 2016 年的3500 億美元增長至 2046 年的超過 2.7 兆美元,年複合增長率約為 7%,其中相當一部分增長將源自新型低軌通信衛星。

 

中國預計2029年導入6G

 

根據中國大陸工信部提供的數據顯示,中國截至2020年底累計開通5G基站71.8萬個,5G手機終端連接數突破2億戶。工信部新聞發言人田玉龍在今年初表示,今年不僅要有序推進5G網絡建設,還要加快6G的佈局。

 

中國早在2019年11月,就由科技部成立國家6G技術研發推進工作組與6G總體專家組,開始進行6G相關科技研發與政策研擬作業;並且根據中國國家重點研發計畫「寬頻通訊及新型網路」重點專項,展開新型網路技術、高效傳輸技術、衛星通訊技術三大6G技術研究項目,擬提供補助研究經費約人民幣3.3億元(約4,900萬美元)。

 

為了強化6G布局,中國已於2020年11月6日,發射長征6號運載火箭,一箭13星將NewSat9-18衛星送入預定軌道,此次任務還搭載全球第一顆用於太赫茲通訊的6G試驗衛星「電子科技大學號」(天雁05衛星)升空。

 

中國工信部副部長劉烈宏在「2021中國信通院ICT+深度觀察報告會」上表示,中國也將於2029年左右開始引入6G。

 

日本發佈「6G綜合策略」及關鍵技術戰略目標

 

日本總務省及通信部於2020年4月發佈2025年日本「6G綜合策略」及關鍵技術戰略目標。通過財政支持和稅收優惠促進研發,並力爭在五年內建立關鍵技術。同時,確保國際競爭力,例如在2030年代將5G競爭的延遲預計在6G的普及中,將2030年代的6G普及率提高到2030年的日

本基礎設施建置競爭力全球市佔30%以上。

 

此外,2019年10月,日本以電信業者NTT領軍,攜手Intel和Sony等大型企業成立了IOWN (Innovative Optical and Wireless Network)聯盟,以光子網絡(photonics network)和數位孿生計算(digital twin computing)為技術核心,希望搶佔6G技術標準的地位。

 

南韓期望在2028年將6G行動網路正式商業化

 

南韓是全球5G最早商轉的國家,在2019年4月3日正式啟動,由於早期部署5G網路設備以及相關服務,讓企業在商業上的競爭力搶占先機。因此,南韓科學與資通訊部於2020年8月初宣布在2025年之前,將投入2147億韓圜(約1.81億美元)進行6G研發。南韓政府更加碼,期望在2028年將6G行動網路正式商業化。

 

南韓目前除了三星電子與LG已啟動6G通訊網路的研發工作,南韓最大的行動營運商SK電信公司表示,隨著南韓政府尋求加強與北歐國家的經濟聯繫,其將與諾基亞和愛立信合作開發第六代行動網路(6G)技術。

 

美國啟動Next G聯盟,期望主導6G行動技術

 

在亞洲主要國家站上了6G的起跑線上蓄勢待發的態勢下,美國亦不願落人於後。美國電信產業解決方案聯盟(The Alliance for Telecommunications Industry Solutions,ATIS)2020年10月啟動「下一代G聯盟(Next G Alliance)」,為領導6G及未來行動技術奠定基礎。該聯盟集結北美主要電信業者與國際系統設備大廠的Next G聯盟正式成立。

 

其目標是在B5G(Beyond 5G)/6G發展過程中,確保北美在塑造下一代無線通訊技術研發與標準化、網路架構,系統設備及其最終部署等,重取全球領導地位。成員包括蘋果、臉書、AT&T、高通、Google、三星電子、LG、T-Mobile US Inc、愛立信、Nokia、思科、惠普,和

英特爾等科技鉅子。ATIS表示,華為及中興通訊並沒有加入,一旦美國聯邦政府禁止供貨及採購其產品,則該兩家公司將會被排除於創始成員之外。

 

Next G聯盟將製定6G國家路線圖,確保北美成為NextG技術研發、標準化、製造與市場商用的領導者;並且發揮影響力,促成美國政府能夠制定推動6G發展的政策與資金補助機制。

ATIS總裁兼首席執行官蘇珊·米勒(Susan Miller)表示:「隨著全球各國在雄心勃勃的6G研究和開發計劃方面取得進展,至關重要的是,北美行業必須向前發展,制定協作路線圖,以在未來十年內提升其全球領導者的地位。」

 

美國30多所大學合作6G技術研發

 

兆赫茲被認為是6G數據傳輸關鍵技術之一,兆赫茲頻段是指100GHz-10THz。2018年1月美國國防部正式宣布資助由30多所美國大學組成的合作研究項目,名為「大學聯合微電子學項目」(Joint University Microelectronics Program,簡稱JUMP),計畫在5年內投資約2億美元,用

於微電子領域的革新發展。其中,兆赫茲與感知融合技術研究中心(ComSenTer)正是JUMP研究計畫的子項目之一。


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三星預估:6G在2030年進行大規模商轉

 

三星電子在2020年6月發表白皮書,標題為「6G 給所有人的下一個超連接體驗」( 6G The Next Hyper-Connected Experience for All )。據三星預估,6G標準最快可在2028年完成,並且在2030年後進行大規模商轉。

 

白皮書中指出,移動通訊系統從2G到5G的演進經歷了幾代人的時間,每一代都向前邁出了一大步,都要經歷從技術標準和願景制定到實際部署的過程。從3G到4G,花了15年。4G到5G花了12年,5G到6G花了8年。這個時間間隔也在逐漸縮短,這可以歸因於過去十年來技術飛速發展和移動通訊市場的需求擴張。

 

三星先進通訊研究中心Choi Sunghyun表示,雖然目前的5G商業化仍處於初期階段,但是為了6G作準備也絕不嫌早。因為新一代的通訊科技,從研發到商轉,往往需要費時10年的時間。

 

對於6G的未來想像

 

對於6G的想像,目前業界普遍認為,未來6G的連結不會只是在人與人,將涵蓋地球所有空間,甚至包括太空,可以想成是「物聯網」的極致發揮。6G將以複合型網路的角色出發,囊括低軌道通訊衛星、5G基地台、智慧手機、室內WiFi、全球衛星定位系統、電信衛星系統、地球

圖像衛星系統等,且由人工智慧驅動,建立更即時反饋的觸覺網路(Tactile Internet )。

 

三星白皮書中指出,6G可望帶來各種先進服務,像是真正令人身歷其境的延展實境(Extended Reality,XR),意指可在結合虛擬與實體的環境中,進行虛實之間的互動,它所表現的形式可能是VR、AR或MR;或者是提供非常逼真的行動全像片或數位複製功能;且不管是人類或

機器都將成為6G的主要用戶。

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6G將模糊實體世界與數位世界之間的界線

 

AT&T網絡分析和自動化副總裁Mazin Gilbert就曾表示,6G將模糊實體世界和數位世界之間的界限(6G Will Blur the Lines Between the Physical and Digital Worlds)。他說:「今天很清楚什麼是實體,什麼是虛擬。」 「這種鴻溝,在虛擬世界和實體世界之間的距離將在未來幾年內消失。在電影中看到的科技特效(如混合增強現實或全息通信)將成為主流。5G向我們展示在不同背景或不同情況下的體驗,但在6G中,它們將成為主流。」

 

或許電影《鋼鐵人(Iron Man)》中,隨處有感測裝置記錄人事物數據,彙集至雲端模擬出「虛擬數位雙生社會」,鋼鐵人因此不受時空、地點限制,看見城市發生的任何事物和數據,或用全息影像投影參加會議等,可能在6G時代一一實現。

 

(END)

 




 
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