系統級驗證勢所難免　6G通訊技術加劇測試挑戰

5G早期係基於以用戶和社會出發的觀點來發展技術；而致力於開發6G的組織與企業，也皆遵循著此先例。根據國際電信聯盟(ITU)、三星(Samsung)、NTT Docomo和University of Oulu各自發布的白皮書中，皆詳細說明了未來的應用場景和網路屬性，像是觸動式全息影像通訊、精準數位分身、雲端工業物聯網、社交與社會物聯網，以及藉由AI的廣泛使用，將社會與通訊及運算整合在一起。傳統的關鍵績效指標(KPI)包括高達1Tbps的資料速率、1,000kmph的移動性，和0.1ms的延遲。新的KPI則包括時序精密度和準確度(「即時」和「準時」通訊)，並將定位精準度縮小至公分級。接下來的段落將著重於探討6G對設計、測試和量測的影響。

未來通訊技術設計/測試/量測首重三項關鍵

6G的設計和測試會是什麼樣子？在密切觀察1G到5G技術從最初的概念演進成主流通訊技術後，可以預見將會發生以下3點：

・傳統和新領域間皆需進行測試。

・測試技術和解決方案將不斷演進。

・相較於前幾代的技術，複雜的系統級驗證將變得更加重要。

從過去歷史看來，可以肯定6G的實現還需要一段時間。業界於1970年代初期便提出行動無線電系統自動化的構想，意即不需要操作人員，本身便具備隨按即說(Push-to-talk)的功能。這項嶄新的想法是源自於貝爾實驗室於1940年代後期申請專利的頻率再用技術。NTT Docomo於1979年推出第一個商用系統，隨後1981年愛立信(Ericssion)在沙烏地阿拉伯建立北歐通話系統(NMT)，AT&T接著於1983年在美國推出類比式行動通話系統(AMPS)。至此，約莫每過十年業界便會陸續推出新一代的行動通訊技術。

行動無線技術首先讓人們得以將手機隨身攜帶，時至今日，手機更成為人們生活中不可或缺的行動商務助手、行動教育助手，甚至是娛樂玩伴。6G的下一步是成為整體社會的一部分。業界須不斷給予可承受的技術施壓，才會有突破性的發展。現今很多科技都被認為是理所當然，但如果沒有微處理器，就不會有1G；2G與3G的問世皆有賴於數位無線電收發器的改革；沒有鋰離子電池，4G更不可能會實現。

這股同樣的壓力同時也帶動了測試與量測需求的演變。首先，人們花費非常多心力來量測放射物理特性(Radio Physic)，以克服功率、靈敏度及其他的干擾問題。每一代通訊技術都會有不同的量測方法產生，以及出現針對更高層級的系統效能所產生的新驗證需求。原基於訊噪比的靈敏度量測，逐漸演變成了誤碼率(BER)又成了誤塊率(BLER)測試，然而現在必須同時考慮到雜訊及干擾的問題。調變精確度，則從調變深度誤差量測，演進成誤差向量幅度(EVM)量測。甚至還新增了語音編解碼器、資料傳輸速率、電池耗電量與交遞等測試方法。然而，現在還可以量測排程器效率，甚至還能量測「服務品質(QoS)」。5G將帶來安全性、可靠性、延遲和系統功耗要求相關等系統級的問題。隨著產業和社會的需求不斷升高，除了對透過實體技術實現的語音和資料效能，進行模擬、設計、量測和驗證之外，現在還須進一步測試系統效能。

各國政府與社會正密切關注著5G的動向，其中更是特別注意5G對公共安全、資訊安全和國家利益的影響。這代表著5G裝置的設計和驗證，不僅須聚焦於新實體屬性，例如時間準確度和抖動，同時還須檢視系統級屬性，例如遵循服務層級協定(SLA)和「體驗品質(QoE)」。到了6G，人們甚至可以預見到系統級效能將受到政府政策的規範。舉例來說，6G將是構成自動駕駛或醫療保健不可或缺的一部分，社會大眾們會期待政府能在這方面嚴格地落實與人身安危、資料安全及可靠度相關的規範。

6G引領多領域新技術需求

設備商都希望能夠量測無線電或光纖系統或資料中心的速度，但他們同時也會提出像這樣的問題：該如何向客戶驗證自身在服務層級協定中提供的內容？什麼原因會導致語音品質出問題？如何確保手機遊戲能在一般網路下和特定行動裝置上正常運作？業者可以保證提供甚麼樣級別的安全性？

6G將會帶動以下五個主要領域的新技術需求：

・適用於所有頻段及高於100GHz以上頻段的下一代無線技術

加入新技術，以便改善低於8GHz的頻譜和能源效率、改進20至70GHz毫米波技術。添加用於通訊、感測和成像的Sub-THz頻段(100至1,000GHz)。

・整合式異質多重無線存取技術(RAT)系統

可無縫地與非地面網路、相容無線系統、個人區域網路和近場通訊(NFC)搭配運作，並且能智慧地使用6G無線系統。

・網路時間工程

進一步降低延遲，並為時間精密的應用，添加可預測和可編程的延遲。

・人工智慧(AI)網路

利用AI最佳化即時網路運作和效能。此外還包含連接並共享廣泛分布的AI資料、模型和知識。

・進階安全防護

在零信任環境應用安全技術，以保護隱私、防禦攻擊、偵測威脅、提高攻擊韌性及復原能力。

除了第一項，其他幾點都須進行從實體層至系統層的驗證。未來甚至可能政策將要求系統級測試。如前所述，全球各國政府正就5G對安全與國家利益的影響展開對談。社區和地方政府則正著手制定與行動裝置使用、基地台部署，以及電磁暴露風險相關的地方條例。此外，美國國防部也早在5G發展初期，便開始探索如何應用5G來協助國防安全。

如果對政策的影響仍存有疑慮，可以想想早期無線電的發展史：遇到災難時，全球通用的呼救代碼：S-O-S(摩爾斯電碼…---…)並不是一直以來都被使用著的。之所以選擇使用這三個符號，是因為它們簡單、易於區分，因此在1906年柏林國際無線電電報大會上被選為標準代碼。而1912年發生的鐵達尼號(Titanic)船難，不僅推動了通用的緊急無線電呼救頻道(500KHz(λ=600m))的標準化，也催生了國際海事法的規範，要求所有船舶的無線電報室內須隨時備有人力。因此，早期的政策已經規範了訊息類型、無線頻道，以及應變行動。在此之後，還有許多相似的例子，然而無線電系統作為這個社會的基本組成要件，人們將在未來看到更多類似案例。

(本文作者為是德科技5G與6G技術總監)