雖然5G 才剛要普及,但與論已對(duì)6G 有不少憧憬,尤其對(duì)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(lái)表現(xiàn)6G 的強(qiáng)大。不過(guò)這其實(shí)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(diǎn)不在于單一的硬件技術(shù)是否能實(shí)現(xiàn)。
▲在三星的6G白皮書中,描述了其對(duì)未來(lái)通訊技術(shù)的想像,但也有專家對(duì)此持不同的意見(jiàn)
IEEE 全球通訊大會(huì)今年在中國(guó)臺(tái)北線上召開,此次全球通訊大會(huì)中,更特別舉辦了6G 高峰會(huì),邀請(qǐng)重要的專家學(xué)者來(lái)探討未來(lái)6G 的發(fā)展,今年已是第2屆。
雖然現(xiàn)在談6G 聽(tīng)起來(lái)還太早,但事實(shí)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(guò)了10 年才準(zhǔn)備要來(lái)商業(yè)化,雖然以此推演,6G 至少要2028 年以后才有望實(shí)踐,但對(duì)于概念的探討仍然很重要,這決定了未來(lái)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(guò)數(shù)年的交流碰撞,可以說(shuō)如今6G 的概念其實(shí)已逐漸成形。推動(dòng)6G 的研究也并非只靠想像力,而是為了因應(yīng)未來(lái)社會(huì)可見(jiàn)的需求而預(yù)作準(zhǔn)備。如日本電信商N(yùn)TTDOCOMO 5G 實(shí)驗(yàn)室總經(jīng)理中村武宏就從5G 應(yīng)用的延伸來(lái)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(xiàng)技術(shù)需要克服,如毫米波的廣泛應(yīng)用、上行鏈路的強(qiáng)化以及對(duì)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(guò)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(wèn)題待研究,但至少學(xué)者們已具有共識(shí)認(rèn)為6G 將會(huì)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(yáng)揚(yáng)的低軌道衛(wèi)星,其實(shí)也僅是為實(shí)現(xiàn)全領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)概念的一部份技術(shù)而已。未來(lái)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(huì)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(jī)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(dòng)。
▲ 許多人認(rèn)為低軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)會(huì)是6G 通訊的新型態(tài),但其實(shí)僅是擴(kuò)展覆蓋率的部份而已
為何強(qiáng)調(diào)人工智能?這當(dāng)然不僅是一個(gè)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(gè)更為先進(jìn)的概念,除了以自身傳感器來(lái)測(cè)量并反應(yīng)路況外,更強(qiáng)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(jué)網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)然若沒(méi)有足夠低延遲性就很難達(dá)成如自駕車編隊(duì)(Self-driving carplatooning)等應(yīng)用,自駕車若透過(guò)組隊(duì)行駛將可有效降低能耗,且提高安全,會(huì)是未來(lái)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(jué)網(wǎng)絡(luò)(TactileInternet )的問(wèn)題,車輛與車輛之間透過(guò)即時(shí)的互動(dòng),才能維持車隊(duì)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(shí)提供觸覺(jué)反饋,實(shí)現(xiàn)高度動(dòng)態(tài)過(guò)程的自動(dòng)化或遠(yuǎn)程控制技術(shù)。就如中國(guó)臺(tái)灣工研院資通研究所所長(zhǎng)闕志克所言,從無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展,也可以看出6G 將會(huì)是一種涵蓋率非常高的觸覺(jué)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(huì)是要點(diǎn)。所有原本無(wú)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(shí)結(jié)合應(yīng)能更好的表達(dá)6G 的概念,隨時(shí)隨地都能通過(guò)擴(kuò)增實(shí)境裝備與數(shù)據(jù)資料直接觸碰及回饋,并完成各項(xiàng)工作及娛樂(lè)活動(dòng),且不限于特定空間,未來(lái)的生活型態(tài)將因此發(fā)生改變,超現(xiàn)實(shí)(Hyper reality)也將實(shí)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(shí)現(xiàn)這些,需要更全面的進(jìn)步,無(wú)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(shí)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(shí)務(wù)上衍伸出了更多問(wèn)題。
能耗成限制
德國(guó)Vodafone Chair Mobile Communications Systems 計(jì)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(shí)現(xiàn)更多功能,6G網(wǎng)絡(luò)上將會(huì)運(yùn)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(wú)法在將來(lái)實(shí)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(huì)是問(wèn)題。更困難的挑戰(zhàn)其實(shí)是能耗,未來(lái)光要維持通訊網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)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(wèn)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(huì)有更多的耗能。如今5G 網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)就已不僅在于智能手機(jī),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(dòng)的大數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。
6G是社會(huì)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(huì)是必須攻克的技術(shù)關(guān)卡,這將會(huì)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(gè)可信的網(wǎng)絡(luò)。除了技術(shù)的發(fā)展外,可能造成的社會(huì)議題也必須去討論。未來(lái)的6G 網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是更加統(tǒng)一及強(qiáng)大的,并深入到生活的任何角落。若真的成形,如何使其不會(huì)反過(guò)來(lái)成為民眾的威脅,也非常值得深思。
簡(jiǎn)單來(lái)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(gè)足以承載人工智能,但結(jié)構(gòu)又不會(huì)太過(guò)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓樸;能整合各項(xiàng)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(wèn)題。