技術/架構全面革新　6G合體AI挖掘新世代應用

國際電信聯盟(ITU)無線電通信部門於2023年6月完成IMT-2030框架，正式啟動了6G產業化的列車。這不僅是5G三大願景的延伸，更是一場由人工智慧(AI)驅動的新世代行動通訊技術革命。未來的行動通訊將融入AI原生網路、感知融合通訊(ISAC)等新技術，建構出一個包含沉浸式通訊、大規模通訊、超可靠低延遲、無所不在的連接、AI通訊及感測整合等六大應用場景的智慧行動通訊技術與架構。
3GPP的標準制定工作已然展開(圖1)，最快將於Release 20納入6G相關研究，並預計在2028年底完成首個正式標準Release 21，為2030年的商業部署做好準備。AI將不再是外掛功能，而是內建於網路核心，從底層重塑通訊系統的運作方式。6G將延續5G的基礎，改善過去幾年發展不如預期的技術與架構，同時發掘並開創AI時代的新行動通訊商機。

鑑往知來 6G填補技術缺口
6G是什麼？高通6G研究全球負責人Tingfang Ji(圖2)表示，它是一個統一、智慧且可擴展的平台，旨在從根本上重塑無線網路服務社會的方式。這份願景的背後，深刻反映了產業對5G發展的反思。

Next G Alliance MAWG副主席曾逸群博士(圖3)也是工研院資通所特聘研究顧問直言，5G的發展存在著明顯的缺口。在5G最初定義的三大應用場景—增強型行動寬頻(eMBB)、超可靠低延遲通訊(URLLC)和大規模機器型通訊(mMTC)中，只有eMBB取得了普遍的商業成功。URLLC的許多應用，如曾被大肆宣傳的遠距手術，最終因無法克服物理延遲而被證明不切實際；而mMTC則因客製化程度過高，且在成本上難以與Wi-Fi或有線方案競爭，導致市場推廣不順。

5G獨立組網(SA)架構的部署緩慢，是另一個發展瓶頸。是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪(圖4)分析，營運商初期為求快速推出5G服務，普遍採用了基於4G核心網的非獨立組網(NSA)架構，這雖然簡化了初期部署，但也使得後續升級至能完整發揮5G特性的SA架構動力不足，因為多數消費者在NSA環境下已覺得夠用，加上URLLC與mMTC較有機會使用SA架構的應用發展並不順利，連帶影響市場需求的榮枯。

6G的目標正是要填補這些缺口，並開創全新的可能性。ITU提出的六大應用場景，是在5G的基礎上擴展而來。除了延續對寬頻、可靠度和大規模連接的追求外，6G新增了三大支柱：人工智慧通訊、感測整合通訊與無所不在的連接。
高通將其具體化為沉浸式延展實境(XR)與元宇宙、天地一體化網路(NTN)、即時工業自動化、先進遠距醫療、普適感知的智慧城市，以及為偏遠地區提供服務的數位包容等應用。曾逸群則提出一個更為終極的目標，稱為「沉浸式通訊」，意即「有感而無感，無感而有感」—讓使用者感受到6G帶來的便利，卻幾乎察覺不到技術的存在，因為通訊與感知已無縫融入環境之中。
6G標準、頻譜與架構演進之路
隨著願景確立，全球標準組織與產業界已開始為6G的技術實現展開布局。
FR3成為頻譜新戰場
頻譜是行動通訊的命脈，6G將開拓新的疆域。郭丁豪解釋，5G時代Sub-6GHz(FR1)頻段過於擁擠，而毫米波(FR2)雖有大頻寬，卻面臨成本高、路徑損耗大的商業化困境。因此，6G的目光投向了介於兩者之間的FR3頻段(7.125~24.2GHz)，將其視為一個兼顧覆蓋與容量的折衷方案。
高通將研發重點放在52.6GHz以下的頻譜，Ji指出，FR3頻段非常適合支援6G所需的先進MIMO和寬頻操作。然而，FR3部分頻段目前仍被國防、衛星等既有使用者占據，頻譜的清理與協調將是首要挑戰。儘管96GHz以上的亞太赫茲(Sub-THz)頻段也被廣泛討論，但初期商業化將更側重於FR3，而亞太赫茲則可能應用於點對點的回傳網路等特定場景。
新技術與網路架構
新頻段的啟用將催生一系列技術創新。Ji表示，Qualcomm正引領Giga-MIMO系統的開發，利用更大規模的天線陣列實現前所未有的頻譜效率。同時，子帶全雙工(Subband Full Duplex)技術的導入，有望讓TDD頻段的設備上傳速度媲美FDD頻段。
在網路架構上，6G將朝著一個統一的框架邁進，其核心是天地一體化網路(TN/NTN)的融合。這意味著地面蜂巢式網路將與衛星、高空氣球(HAPS)等非地面平台無縫協作，真正實現全球無死角的覆蓋。此外，汲取5G NSA/SA的教訓，產業界普遍希望6G能直接從SA架構起步，避免過渡時期的複雜性與投資浪費。
AI原生網路架構與潛力
若說FR3和NTN是6G的骨架，那麼AI原生(AI-Native)網路就是6G的靈魂。高通將6G定義為首個真正的AI原生無線系統，AI/ML模型將被深度整合到網路的每一個層級。
曾逸群認為，AI在6G網路中的作用歸納為兩大核心：
・無線通道預測與優化：AI可以學習並預測在不同天氣、環境條件下無線訊號的傳播模式，動態調整基地台的發射功率。在訊號良好時降低功率，訊號不佳時才增強，以此達到顯著的節能效果，這對電費占營運成本極高的電信商而言至關重要。
・網路營運與資源調度：AI能對整個網路的數據流量和資源進行分析與優化，實現更高效的自動化管理。
另一方面，郭丁豪剖析AI在無線接取網(RAN)的發展框架。目前，O-RAN聯盟的智慧控制器(RIC)、3GPP以及新成立的AI-RAN聯盟都在推動相關標準。AI-RAN聯盟提出了三大應用模式：
・AI for RAN：利用AI為現有RAN增加節能、資源管理等加值功能。
・AI and RAN：將AI功能直接整合進DU/CU等網路硬體中。
・AI on RAN：在網路邊緣或終端設備上部署AI，提供創新的智慧服務。
6G網路將具備自主最佳化、自動編排和自我修復的能力，能夠在極少人工干預下學習與適應，大幅提升網路韌性。不過，實現AI原生網路並非易事。Ji指出，互通性和安全性是兩大挑戰。產業需要為AI模型的管理、訓練和推理制定標準化框架；同時，AI的導入也可能帶來新的資安漏洞，需要從設計之初就加以防範。
郭丁豪強調，AI模型訓練變得越來越重要，AI需要大量高品質、貼近真實世界的數據才能發揮作用。是德科技提供了數位分身(Digital Twin)解決方案，利用光線追蹤(Ray Tracing)軟體，在電腦中建立與真實世界一模一樣的3D模型，模擬無線電波的複雜傳播，生成海量的模擬數據，供客戶訓練其AI演算法。從模擬到仿真(Simulation to Emulation)可以加速AI原生網路開發。
產業布局與未來展望
面對6G時代的來臨，全球行動通訊領導廠商正積極布局。高通的研發重點聚焦於基礎技術演進、營運優化和新興服務賦能，涵蓋AI原生空中介面、Giga-MIMO、感知技術和後量子安全等領域。是德科技則從測試驗證的角度，為產業提供從FR3元件、AI模型訓練到NTN通訊的解決方案，協助客戶克服技術挑戰。
對於台灣產業而言，曾逸群建議，6G是台灣擺脫傳統「毛三到四」代工模式的絕佳機會。過去台灣資通訊產業的成功往往依賴於大量生產、薄利多銷，但這種模式的風險極高，難以應對國際情勢的變化。因此，台灣應將重心從硬體製造轉向端到端的應用與服務。這需要業者真正走進垂直產業，深入了解產業的生產流程與痛點，為其量身打造結合5G/6G、自動化與AI的解決方案。從5G的未竟之業到6G的宏大藍圖，現在正是行動通訊下一個十年的開端。6G不僅僅是速度的提升，它更是一場以AI為核心，融合感知、天地通訊的智慧革命。