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一、6G通信技術演進

2020年全球正進入5G時代，但全球許多電信營運商、技術商已經開始著手投入6G的研究，其中，NTT DoCoMo於2020/1月底也發表了6G白皮書，並預期2030年可以將6G技術帶入商業化階段。

日本更是計畫以官民合作的方式，制定2030年實現比5G通訊速度快10倍以上的“後5G”（6G）技術的綜合戰略。由於在5G開發方面慢其他國家一步，因此其深深知道如果能夠擁有6G通訊標準相關專利，未來即可透過裝置和軟體銷售獲得巨額利潤。

NTT DoCoMo該份白皮書，包括 5G evolution 與 6G 的發展，總體目標是持續提升5G的傳輸容量、高速傳輸、低延遲與多連接特性，同時發展更高頻的傳輸技術。其實，NTT DoCoMo在2018年成功進行150 GHz頻段的裝置開發，其希望超高頻段未來也可納入5G，並希望可以擴展到包括天空、海洋與宇宙等。

NTT DoCoMo預期的6G技術將是透過全新的網路拓樸技術，以非地面網路擴增覆蓋範圍，甚至可以利用大規模MIMO與無線傳輸進技術的持續發展，同時提供更低延遲且更為可靠的URLLC通訊與工業網路，並將非移動通訊技術整合。

二、6G通信技術現況及方向

日本NTT集團旗下設備技術實驗室已成功研發6G超高速晶片，預計速度可達5G的40倍。
根據媒體報道，此款由磷化锢(InP)化合物半導體製造的6G超高速晶片，已在300GHz頻段進行了高速無線傳輸實驗。在只使用一個載波的情況下，其速度就達100Gbps，已是5G預計速度的10倍。報道指出，如用多載波聚合加上其他技術，預期超高速集成電路能夠支持至少達到400Gpbs的大容量無限傳輸，要比5G速度快了40倍！但專家指，300GHz以上的超高頻目前只適用於短距離的高速傳輸，如實際應用，必定會面對巨大挑戰。

對此NTT表示，希望6G晶片的研發能夠進一步推動相關技術發展，帶來使用超高速集成電路的產業發展。根據相隔報道，雖然該集團已成功研發6G晶片，但尚未確定正式應用時間。而且日本政府早前才剛開始接受5G專網服務頻道牌照申請，相信距離正式啟用還有一段時間。

提高AI性能的關鍵是超低延遲，因為AI需要迅速吸收實際世界的訊息並將其輸出給用戶以提供價值回饋。在其他應用程式中，NTT DoCoMo期望AI能夠實現人與物之間的通訊，例如：直接與患者交談的全息虛擬醫生。將網路延遲從5G的5毫秒以內，降低至6G的1毫秒以下，以確保無論人們在哪裡都可以使用無線服務。

NTT DoCoMo並不是唯一一個提出AI將在6G時代扮演重要角色，或者預測AI將在十年後普及的組織。2019年6月，IEEE建議6G將使無線設備能夠獲取AI功能。例如：IEEE建議無人機可以透過AI進行遠程駕駛，而建築物組裝則可以通過遠距離機器進行協調等。

NTT DoCoMo所勾勒的6G願景，包含：能夠提供高達100Gbps以上的傳輸速度，且延遲低於1毫秒，以及達到更大規模的裝置連接能力。例如：在一平方公里內能夠容納超過1,000萬個裝置連接能力，這必須依賴超低耗電的網路技術與更便宜的設備才能達成。

三、美國思科公司曾闡述了對6G技術概念及願景  

5G有三個應用場景：大頻寬、低時延、廣聯接。到了6G將有三個場景：實現更好的應用，達到超高頻寬，極低時延，網絡密集度和覆蓋範圍大大提高，整個有線、無線網絡結構都將發生巨大變化。

目前來看，5G在廣聯接即物聯網的應用方面還有待完善，6G有望擴展至更廣泛的層面、更高的空間，比如從低軌道太空衛星實現地空全覆蓋網絡，真正做到萬物互聯。

至於6G時代的網路安全，將有顯著改善。計算和人工智慧將以更加小巧高效的方式嵌入到所有物體中，藉由6G網路即時發現架構中的異常行為，可以快速識別處理，更加安全。

所以，6G將可能與量子計算相結合，形成量子聯網網路。如果量子計算技術得到大規模應用，將串聯人、個人裝置、機器及動物等整個物聯網，計算能力和計算密度可能呈現倍數級的增長，利用6G超快的網絡連接速度配合超快的雲端數據中心進行超高速計算。

圖、6G無線技術之需求

四、芬蘭奧盧大學（University of Oulu）第六代行動通訊發展的6G白皮書

由芬蘭奧盧大學（University of Oulu）創辦的6G Flagship於2019年9月9日出版了首部關於未來第六代行動通訊發展的6G白皮書──《“Key Drivers and Research Challenges for 6G Ubiquitous Wireless Intelligence” 無處不在的6G無線智慧之主要驅動因素及研究挑戰》。

該6G白皮書認為，6G將是2030年無線通訊的基礎，讓使用者享有高達1 Tbps的傳輸速度。6G的用途將以數據應用傳輸為核心，藉由更廣泛的物聯網與人工智慧技術，創造出新的智慧服務與應用，例如，延展實境（XR）眼鏡、機器人、自駕車等。在頻譜分配方面，要實現1 Tbps的傳輸速度，則必須根據其特性來安排THz頻段的利用。

6G Flagship在2019年3月舉辦了第一場6G無線通訊高峰會，邀集了來自29個國家的電信業者、電信監管單位和學術相關人士共同討論未來6G的發展。以下就該6G白皮書摘出了重點：  

• 推動6G的社會和商業驅力：6G的發展將會比5G更全盤的考量到環境永續性以及將來資料市場的需求。此外，6G也更加強調由各個社群的參與共同形塑出將來6G發展的需求。
• 6G的應用情境和新裝置：將來高解析度影像、感測技術、精準定位、穿戴式顯示器、行動機器人、無人機、專門化處理器和無線通訊等技術，將會創造出新的虛擬和混合式實境服務以及自動化的交通和物流系統。這些技術將會是未來6G的應用情境。此外，6G白皮書還預言，未來智慧型手機將會被具有延展實境（XR）體驗的智慧型眼鏡所取代。
• 6G的關鍵績效指標：6G白皮書列出了6G所需達成的無線通訊技術指標，例如要達到最高1Tbps的傳輸速率、10公分至1公尺範圍內的定位精準度、10倍的能源效率等。還有，6G的發展也應該符合例如安全性、開源（open source）、對環境發展的永續性等其他方面的指標。
• 無線傳輸的技術挑戰：在傳輸技術方面，由於6G要提供1Tbps的傳輸速率，與正要開始商用的5G（10Gbps）相比，6G的傳輸速率將會是5G的100倍。因此，要達成如此高的傳輸速率便需要利用到太赫茲頻段（THz）。同時，6G還需要運用比現今的正交調變技術（QAM、OFDM）更先進的調變技術，才能承載如此高頻高速的資料傳輸。
• 6G的隱私保護和資料安全性：由於物聯網技術將產生了各式各樣的使用者資料，而對於這些隱私資料應該建立起明確的使用規則才能保護使用者的穩私。而在安全性方面，6G白皮書指出，6G應以物理層的加密來保護資料的安全性，例如應用量子密鑰分發（quantum key distribution, QKD）、無線電指紋（RF fingerprinting）等新的加密技術。
• 6G將會是一套全面性的服務架構：6G的發展在於資料傳輸的技術，還包含了邊緣運算、精準定位、感測、安全性和隱私等所有將來新服務所需的技術規劃。
• 6G將打破現有電信市場的生態體系。因為資料經濟的興起，6G時代預計會有新的通訊服務業者出現，並打破現有電信市場的生態體系。同時，未來6G將趨向更小的範圍及更高的頻率，以及加強室內網路的使用、促進城市與室內空間的網路共享，此特性將促使「本地運營商」（local operator）模式的發展。

雖然5G才剛開始中，但現在已有許多機構開始研究6G了。尤其，中國在5G取得領先後，2019年11月，中國科學技術部對外宣布將整合相關政府部門成立6G研發小組，開始進行6G技術的研發。另外，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。

雖然目前還未能看出將來6G的具體樣貌為何，但從這些最新的資訊當中可以約略的歸結出，將來6G技術勢必會朝頻譜中更高頻率（THz、紅外線區段）的區段移動，以及會涵蓋除了傳輸技術之外的更多相關技術應用。

五、參考文獻

Docomo says 6G will bring AI everywhere, deliver ‘extreme’ performance. Venture Beat，2020/1/24
NTT DoCoMo declares what 6G should be all about. Telecoms.com，2020/1/26
NTT DoCoMo White Paper 5G Evolution and 6G. NTT DoCoMo, Jan 2020.
科技產業資訊室
芬蘭奧盧大學率先發表6G白皮書。網路治理議題支援平臺，2019/9/9

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