全球5G布建如火如荼，但業界已開始關注6G將會帶來的新變革。本文將從通訊規格標準化的時間表、其中關鍵驅動因素與實用技術設計原則，進一步闡述6G願景。
隨著5G技術的不斷發展和成熟，5G的使用率也在全球範圍內不斷攀升。從第三代行動通訊夥伴計畫(3GPP)Rel-18開始，將進入B5G(Beyond 5G)的演進週期。因此，當前正值為下一代行動通訊系統(6G)奠定全球標準的適宜時機。許多業者如聯發科技在5G的設計、標準化及其演進中發揮重要作用，率先向市場推出了成熟的5G設備，能夠在開創性的新型5G系統(包括5G無線網路和核心網路)中使用。
5G是圍繞三大核心應用場景進行設計和發展的，即增強型行動寬頻通訊(eMBB)、超可靠低延遲通訊(URLLC)和大規模機間通訊(mMTC)。5G的建立不僅是為了迎接4G在消費者領域激發的行動寬頻革命，也是為了在這個市場之外創造新的成長機會。借助於4G向蜂巢物聯網市場的發展，5G進一步實現了重大飛躍，這一次，其瞄準的是具有嚴格要求的工業物聯網。5G將行動通訊的變革力量滲入到社會的各行各業。這是有史以來第一次，透過單一通訊系統的設計，不僅能夠滿足在Sub-6GHz與毫米波頻段範圍內的授權與非授權頻譜上實現各式各樣的消費級和專業級應用，而且還可以透過與地面網路無縫整合的機載和衛星基礎設施，在傳統地面網路的覆蓋之外提供連接。然而，這種規模宏大的設計如今給網路和設備帶來巨大的複雜度，導致更高的部署成本和功耗。因此，5G的推出是漸進式的，主要集中在Sub-6GHz的eMBB消費級應用上。從網路經濟的角度來看，實現高頻毫米波網路的無縫覆蓋一直是極具挑戰性的。令人振奮的是，人們看到開放式無線電接取網路(Open Radio Access Network, O-RAN)架構的崛起，它與5G部署結合後將帶來更多的靈活性和智慧化，但是基本的網路設計仍基於傳統的行動網路和分層架構。這些顯著的改進將推動網路架構進一步邁向人工智慧和機器學習的新時代。
一方面，當前的通訊產業將繼續發展5G技術，以應對上述挑戰。而另一方面，未來的6G技術不僅可以解決這些問題，還能夠為行動網路帶來根本性的變革。6G願景是一個全球統一的標準化技術，其性能從一開始就顯著優於5G及其演進版本。6G將使用內在的自我調整無線電和網路技術實現極端的性能要求，並以一種完全安全且可持續的方式為消費級和專業級市場的各種資料消費模式提供支援。6G架構將透過一種異構網路架構實現更佳的網路經濟性和能源效率，而這種架構原生上模糊了私人網路設施和設備之間的界限。6G的目標是實現無處不在的毫米波覆蓋，並進一步利用更高的頻譜(~THz)，這就需要更加緊湊的網路密集部署來實現網路覆蓋，因此對網路部署成本的控制就變得至關重要。
這樣的背景下，預計6G設備不僅僅是以無線通訊系統終端的形式存在，它還能夠作為資料通路中產生主動作用的網路節點，並最終形成獨立運行的網路。6G願景是一個自我調整的、整合的、超異構的無線通訊系統，以一種真正無處不在的方式提供普適的行動連接，無論是短距通訊、衛星通訊還是介於兩者之間的任何通訊。6G系統將具有高度的可擴展性，進而用最精簡的方式實現任何部署場景。人工智慧和機器學習方面的革命性進步將發揮核心作用，並使6G願景成為現實。藉由新穎且實用的工具對系統進行建設、營運和管理，並根據當前的需求來自主、動態地調整系統的整體配置和運行，而毋需人工干預，同時能夠反覆運算地從中學習以提高系統性能。
本文詳細從以下幾個主題介紹了6G願景：時間表、關鍵驅動因素和實現因素。
2030及未來
6G標準化和產業化將遵循ITU-R IMT 2030及未來的時間表，從2030年起開始商用，而6G預商用可能提前一年進行。
儘管ITU-R計畫分別在2022年年中和2023年年中完成IMT2030+趨勢和願景的研究報告，業界預計將在2023或2024年左右開始3GPP的初步標準化工作，並於2026/2027年之交發布正式的規範。
圖1展示了上述內容，也描述了預期的3GPP版本(R19~R22)。
圖1 6G時間表
發展趨勢和實用技術原則
趨勢綜述
下述列舉幾個啟發和驅使人們對新一代行動通訊願景暢想的關鍵趨勢：
1.新的殺手級應用將進一步推動對系統性能的要求，如極致全像式(Extreme Holographic)和觸覺通訊(Tactile Communication)、數位分身(Digital Twins)、先進的遠端服務等。
2.由上述新型應用的驅動，資料速率增加10~100倍的同時保證超低延遲。
3.額外增加在7~24GHz和Sub-THz頻段的頻譜可用性，總可定址頻寬約為50GHz。這一新的頻譜為極致應用的服務提供了重要基礎，但也給克服高頻段傳播衰減帶來了嚴峻挑戰。
4.對密集網路尤為關注，主要有兩個原因：一是為了增加低頻段的容量，二是為了克服在新頻段內嚴重的傳播衰減問題。室內基站部署成本相關的挑戰和其他實際問題需要不同於5G的方法來解決。
5.實現無處不在的全球連接，包括對目前蜂巢網路還沒有覆蓋的偏遠地區。
6.在5G的最初版本發布之後，首次加入了對5G應用案例和應用程式的持續改進。這些使用案例和應用程式受益於不受約束的設計，而不用考慮早期5G版本原有設計的約束，同時最小化6G與5G共用資源的系統開銷。
表1描述了6G相對於前幾代蜂巢系統的觀察趨勢。
實用技術原則
前文描述的6G趨勢主要依賴於三個基本設計原則的結合：繁簡得宜、臻善致美和融合暢達，如表2所示，在下文將進一步闡述。
．繁簡得宜-賦能6G極致體驗
繁簡得宜是增加的複雜性和簡易性的結合，使其剛柔並濟。
複雜性的增加是實現諸如資料速率等系統性能飛躍的必要條件，這對於新的6G應用來說也是非常必要；簡單性是實現6G目標的必要條件，同時要顯著降低每位元傳輸的複雜性，以便將總體的複雜度控制在現實可行的範圍內。雖然降低複雜性仍然是系統設計的重要目標，但6G標準需要謹慎處之，以確保設備和基站不受過度限制。不必要的限制可能會使系統實現無法獲得最優的能耗/成本效率，以至於可持續發展目標的實現變得遙不可及。對於標準定義的所有領域(如射頻、數位、類比、雲端)以及所有協定層，謹慎處之是非常必要的。表3中描述了一些示例。
．臻善致美
6G的不斷優化是勢在必行的，然而，無論用戶是對6G的提供商還是消費者而言，最為重要的基於由實際的用戶體驗主導的優化。下面將圍繞支撐優化設計的三個基石來進行闡述，即：
1.優化該網路架構使其支援任何實際的網路部署和拓撲場景，其中最核心的是異構無線網路架構。
2.得益於人工智慧和機器學習領域的革命性進步，優化該系統使其從接取網到核心網路可以在沒有人工干預的情況下自主進行營運和編排。
3.透過特定的應用跨層設計，優化系統以達到最有效地實現較佳的端到端應用性能。表4中描述了一些示例。
．融合暢達
跨域融合將在拓展6G體驗空間的同時，實現系統性能、覆蓋範圍和成本效率帶來額外的增益，預計在不同領域將有更多機會，如無線接取(統一前端/回傳接取、授權頻段/非授權頻段融合)、天地空一體接取、通算結合、通感一體，以及最根本的，設備和網路節點之間的融合。在表5中可以找到其他詳細資訊。
(本文節錄自聯發科技6G願景白皮書)