國科會規劃「6G前瞻學術先期研究中心」

有鑑於各國已積極展開6G各項技術開發與產業發展的策略規劃。為凝聚我國 6G自主技術能量，國科會「6G 前瞻學術研發中心先期規劃計畫」於111年8月啟動，擬透過補助延攬國內學術研究團隊，補助6G前瞻學術先期研究中心，規劃6G通訊人才培育，聯合學界研究能量，配合經濟部、業界及法人，依據國際6G研發時程進行6G優勢技術選題及技術規劃、發展、驗證，建立我國在6G行動通訊研發的優勢地位，並參與公部門連結工作小組，發展6G關鍵技術，吸引國際合作機會建立6G雛形系統。

本計畫徵求發展雛型系統研究分為五大重點優勢技術選題：

中頻高頻段MIMO多天線系統

毫米波和太赫茲通訊是下世代通訊系統用以達到高速率且大頻寬傳輸的關鍵技術。由於其傳輸受限於嚴重的傳播路徑損耗、環境衰減、遮蔽效應、極窄波束和高指向性等特性，給予通訊機制的設計帶來許多新的挑戰。因此，在中、高頻段的系統中，多輸入多輸(multiple-input multiple-output, MIMO)系統的傳輸效率、超寬頻操作、波束增益、追蹤及通道估計等，都將成為B5G/6G行動通訊系統的關鍵技術。

符合綠能目標之3D網路通訊

由衛星、各式高低空平台(high or low altitude platforms)以及無人機 (unmanned aerial vehicles, UAV)所建構的通訊網路稱之為非地面網路。非地面網路比傳統網路能夠提供更廣泛、動態且多維的覆蓋，除可將網路延伸至人煙稀少的偏鄉、海上及山區，更可支援人口密集區域的卸載以及災難救援和重建過程中的通訊需求等應用。在標準的制定上，也已納入 3GPP Release 17的通訊標準之中。然而，因低軌道衛星傳輸延遲短、功率消耗小、衛星本體小且發射費用低，目前為串連全球高速網路傳輸重要發展技術之一，唯因單顆衛星覆蓋的地表區域較小，覆蓋全球需要數量龐大，且衛星與地面站為相對移動狀態，加上系統於地面或太空中設備，訊號間傳輸必須藉由高效益大型陣列天線系統來完成。另外，由於空中平台的異質性、快速變動、複雜的通道效應以及硬體的限制，使其在實現上會遇到許多不同的挑戰。此外，在行動通訊網路的應用中，無人機可做為動態基地台或中繼站，來提升地面使用者的服務品質(quality-of-service, QoS)。相較於地面基地台，無人機基地台具有動態佈建、三維移動、以及視距傳輸(line-ofsight, LoS)等優勢。如何同時考量地面用戶的位置、服務品質要求、低軌道衛星、各式高低空平台以及無人機的飛行能耗來設計三維的佈建策略或飛行軌跡，是極具挑戰的問題。

融入環境之新形態無線技術

可重置智慧表面RIS元件、場域驗證可重構智慧面(reconfigurable intelligent surface, RIS)是一項賦予無線通訊多樣傳播路徑的核心技術。此面板由大量的被動反射元件所組成，可透過調控改變反射訊號的強度和相位，與基地台共同達成訊號相消或相長的三維波束成型效果。通過巧妙的佈建可以達到克服非視距傳輸區域(non-LoS)能量衰弱以及降低電磁干擾等效果。這在容易被遮避的毫米波和太赫茲通訊來說，是非常有效的作法。目前常見的幾個應用情境包含：透過智慧反射將覆蓋範圍延伸至原本無訊號的區域、強化實體層保密傳輸的通道狀況、細胞邊緣(cell-edge)用戶的訊號增強及干擾抑制、以及巨量裝置間通訊輔助。目前有許多文獻以通訊 系統的角度分析RIS實現所帶來的好處，但是要有效地將RIS融入現有網路中，仍然需面臨許多挑戰。

高速光網路自主技術

光纖通訊最常見的架構爲被動式光網路，光纖被動元件的使用可避免電源驅動的需求且可降低系統維護的成本。近年來，NTT、富士通、中華電信等行動通訊領導廠商組成創新光學和無線網路(innovative optical and wireless network, IOWN)聯盟，共同提出以光通訊為核心的6G技術構想，希望研發出耗電量是現在的百分之一、傳輸量是現在125倍的新技術。在近代資料中心的應用中，光數據互連(optical interconnect)亦可提供各伺服器和交換機之間更快速、更有彈性且更低耗能的連結。此外，光無線通訊(optical wireless communications)亦是近年來熱門的研究領域。有別於傳統有線的連結，自由空間光學可提供各式空中平台的三維覆蓋。此技術容易受到大氣環境的衰減以及湍流衰退 (turbulence-induced fading)的影響，但可透過各式分集技術(如波長、時間、空間的分集)來增加傳輸的可靠性。

開放網路架構雛型系統

6G將支援包括車聯網、工廠自動化、無人載具、機器人、遠距樂器協作等服務，需要端對端超低延遲與高可靠度的網路技術。開放網路架構及開源軟體開發容許通訊系統可以達到高彈性的網路部署以及動態的網路控制和資源配置。此架構亦容許電信營運商藉由雲端化、虛擬化的技術，在不同廠商所提供的標準化設備上提供基地台的佈建和電信服務。此時，電信營運商可透過採購白牌設備，降低對傳統電信設備大廠的依賴，不僅可讓電信營運商大幅降低建設成本支出，對於臺灣網通產業更是一大利多。在相關技術中，開放無線接取網路(Open RAN)更是行動通訊產業的重要趨勢，許多與開放無線接取網路相關的部署、試用、展示與標準開發的活動正在世界各地進行中。

本文資料改編自科技部工程司111年度「6G前瞻學術研發中心先期規劃計畫」徵求公告