自從「第三代合作夥伴計畫」(3G Partnership Project,3GPP)開始主導標準訂定,已有35年發展歷史的數位蜂巢式通訊標準一直循著可預測的軌跡前進;當3GPP起草某個世代的通訊標準時,就可以推測下一代技術,就算下一代技術最基本的框架還需要好幾年的時間才會成形。

這種推測導致了市場對4G與5G通訊技術的炒作、甚至是胡言亂語…而對於仍在萌芽階段的6G通訊,即使擁有最厲害的水晶球,恐怕也很難看清2020年之後的十年會是什麼模樣。

6G的不確定性有兩個主要原因:首先,「手機疲勞」(handset fatigue)抑制了終端使用者對不斷升級之新型手機的熱情,因此新一代通訊標準的定義幾乎只靠基礎設施的升級。而軟體定義網路(SDN)網路功能虛擬化(NFV)等「軟功能」(soft-function)趨勢,將驅動基地台以及遠端射頻收發模組(remote radio head)的發展,這可能使得軟體交換機(soft switches)以及SDN控制器的功能級看起來徹底虛弱。

其次,不確定性來自地域與政治性因素。中國對5G/6G骨幹網路的大舉投資,可能會使得來自中國廠商與服務供應商的工程師在未來十年將牢牢掌握主導地位;當華為(Huawei)、中興(ZTE)以及其他中國廠商的工程師加速在4G/5G的投資,他們對諸如窄頻物聯網(NB IoT)等技術領域的實質貢獻是良性的,即使不完全有益。不過中國所設想的是一個更受中央控制的6G無線網路,點對點子網(ad-hoc subnets)通訊協議以及「剛剛好」的頻寬,可能與美國和歐洲廠商的工程師們想要的大相逕庭。

基礎建設的某些趨勢看來顯而易見;其中一個是,軟體功能的較低成本似乎使得SDN/NFV成為將來的網路交換器以及基地台的必然結果。但事實證明,可預料的必然結果也有例外──從小型基地台(small cell)、微型基地台(picocell)到毫微微基地台(femtocell)的分類細度,是可推定的5G自然發展途徑,但廣泛擴散的毫微微基地台架構模型,卻尚未達到預期中的市場現實發展程度。使用者與服務供應商在鄰近區域以及單一建築的等級忍受更粗糙的基地台分類,只因為那樣的解決方案比在每一個家庭的客廳裡都佈署一個基地台便宜得多。

相似的,以隨選撥接頻寬(dial-up bandwidth on demand)為特徵的點對點網路,看來是6G的既定條件;但意外的市場需求或是轉變,有可能改變那些期望。

沒那麼快

在2018年就開始討論6G的諷刺之處在於,那時候第一輪的5G標準──也就是3GPP的Release 15──還在定義草案的階段。最保守的預測是,被包裝為Release 16與17的附加標準,將會在下一個十年的中期階段開始討論;許多分析師也預期還會有更多版本的5G標準,這可能會使得6G的早期實現被推遲到2030年或更之後。

在此同時,由於三個明顯的原因;市場對5G佈署的興趣缺缺:

首先,160MHz通道以及4×4多輸入輸出(MIMO)天線的崛起,在理論上可達到10Gbps的速率,在手機上轉換為數百Mbps;聽起來很不錯,但服務供應商一直在價格與這類功能升級的好處上針對使用者進行調查,而他們的調查結果讓人懷疑那種速率對傳統智慧型手機來說是否有必要。

其次,5G的目標是支援對需要低延遲、容錯、快速故障轉移(fast failover)以及超高可靠度的關鍵任務應用;緊急救難人員的無線電網路顯然可以應用這些功能,但像是警政或是醫療救護無線電子網路的使用者,是否願意承擔佈署5G的主要成本?

而5G的終極目標,也就是物聯網與自動駕駛車輛的連結性,則是存在完全相反的問題。這類網路必須支援上萬個低資料速率節點,在像是LTE Category 0等特殊網路上的運作一直很強大,但工業與車用網路無法承擔佈署5G的成本。

從服務供應商的角度來看,5G的佈署難題在3GHz以下的頻段已夠糟糕。對大多數靈活的次3GHz服務來說,營運商需要開通各種小型基地台服務,包括微微基地台與毫微微基地台;這在2010到2015年之間曾有過試驗,吸引了少數使用者也經歷了虧損。較新的服務,像是在11GHz頻段提供的長距離毫米波應用,會需要更多專屬設備,可能會吸引一些新的生意──但前提是新的商業用戶能媲美軍用毫米波使用者的多元化。

有部分服務供應商已經選擇關注可用頻段子集,例如Verizon已經將大部分資金投注於28GHz與39GHz頻段,並將之稱為5G;但美國聯邦通訊委員會(FCC)在兩年前定義的28、37與39GHz區塊有11GHz的新頻譜還未拍賣,FCC新定義的64~71GHz頻段則更模糊不清,那些區塊還在尚未完全特徵化的混沌狀態。

毫無疑問,當網路設備業者吹噓5G技術帶來的承諾,使用者與營運商都不太確定。就算在看來確實有潛力的市場,例如車用通訊(V2X),現有的LTE網路也必須與一系列IEEE標準以及專屬技術競爭。高通(Qualcomm)與華為都在推廣Cellular V2X (C-V2X),該技術是LTE Direct的衍生,在3GPP Release 12導入、針對自駕車的長距離裝置對裝置(D2D)通訊協議;但C-V2X必須與以IEEE 802.11p為基礎的車用網路競爭,也就是一種車用的衍生Wi-Fi技術。

V2X支持者在一開始預測,V2X服務市場在2020年可達400億美元,相關零組件與硬體市場則可在2025年達到360億美元;但現實情況已經讓他們感到氣餒。而上述的市場碎片化發展,可能會在其他垂直市場領域重現。

有夢就會成真?

很多廣泛的領域被故意排除在5G標準發展之外,例如地面蜂巢式網路與衛星通訊的整合,具備點對點連結功能之超密集(ultradense)蜂巢式網路的定義,依循SDN/NFV模型的更複雜可重配置硬體,以及對可穿戴式通訊裝置的全神貫注。從實際頻寬的立場來看,6G支持者在討論的是為終端使用者帶來1~100Gbps的速度,以及將多使用者MIMO元素擴展到上千個天線節點。

這些功能集對基礎建設之設備以及網路測試領域有直接利益,因為骨幹網路會需要新的交換與傳輸。不過幾乎在所有的情況下,這類服務會需要同時被「賣」給服務供應商與終端使用者,因為使用案例仍在初生階段。

有部分支持者認為,6G將主要服務IoT與V2X市場;儘管其節點將會使得傳統蜂巢式通訊相形見絀,我們將再回到「低頻寬使用者補貼一個以高頻寬優勢定義之網路」的問題,而這種優勢很難透過聚焦於IoT的應用來實現。如果5G Release 16以及之後的版本仍不切實際,6G就可能還是只是天馬行空的小說情節。

因為胡說八道從來不會停止,天馬行空的分析師們已經在討論7G網路,據說將實現「太空通訊漫遊」(space roaming,中央網際網路協議節點會與多個衛星網路通訊);甚至是8G──其定義尚未超越「超高保真度」(ultrahigh fidelity)沉浸式網路。但重要的是,請記得3GPP才剛在去年10月公佈核心5G無線電通訊協議,以及IP網路層轉換,還沒有真正定義出6G專案。至於7G與8G,那些提案只存在於未來學家Ray Kurzweil追隨者所定義的某個奇點世界。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Infrastructure Focus Clouds Bull View on 6G ,by Loring Wirbel,作者為擁有超過30年資歷的通訊技術專家)