2020 年 6 月，臺灣正式進入 5G 時代。時隔短短 4 年，全球卻已迫不及待地討論 6G 的應用藍圖，各國企業爭相發表 6G 白皮書，期盼能在 6G 前哨戰就搶下話語權。
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你可能會問，為什麼這麼快就開始討論 6G？其實，這就像科技版的奧運，競爭從未停止，沒有選手可以在奧運當天才開始備戰。而在這場 6G 前哨戰中，最大的挑戰就是如何達成通訊協定（Communications Protocol）的共識。這些協定決定了 6G 的技術標準和應用範圍，誰掌握了協定制定權，誰就掌握了未來的通訊市場。
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<h2>什麼是通訊協定？為什麼需要通訊協定？</h2>
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行動通訊系統主要可分為核心網路、基地臺、用戶設備（例如手機），其中牽涉到不同的硬體與軟體，為了讓不同設備商做出來的軟硬體可以互通使用，就需要「通訊協定」。
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工業技術研究院資訊與通訊研究所林咨銘博士表示，通訊協定的目的是讓裝置與系統溝通，就像人與人溝通需要有一致的語言與文字（例如中文或英文），沒有通訊協定或通訊協定不一致，裝置就無法溝通傳輸資料，進而使系統無法運行，導致應用服務無法實現。「通訊協定有點像是基地臺跟手機之間的文法跟單字」國立臺灣大學電機工程學系魏宏宇教授補充，假設你的手機是 iPhone，而基地臺是 Ericsson，儘管兩個設備來自於不同公司，但他們遵循著同一套語法，讓設備之間可以互相溝通。
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行動通訊系統複雜且龐大，使用的範圍無遠弗屆，國立陽明交通大學資訊工程學系陳健教授，進一步指出，每個廠商開發的產品僅是行動通訊系統中的一小部分組件，例如，有的廠商製造販售手機、有的發展基地臺，還有一些專注在 6G 核心網路，和 6G 衛星通訊器材。通訊協定能夠引導個別廠商遵守統一規格，讓彼此的產品可以互通互聯。
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國立陽明交通大學資訊學院陳志成院長補充強調，「標準的目的是要溝通，不同廠商設計出的軟硬體，必須有同一套標準進行溝通，但不代表在同一套標準下，廠商開發出的產品就會被迫長得一樣，這才是標準的意義。」
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<h2>通訊協定由誰制定？ITU-R 與 3GPP 各司其職</h2>
提到通訊協定的制定，必須先認識兩個單位：國際電信聯盟無線電通信部門（ITU-R）、第三代合作夥伴計劃（3GPP）。ITU-R是聯合國的一個專門機構，主要管理內容包括無線電頻譜和衛星軌道等，以及為行動通訊技術制定規格，以 3G 為例，正式規格名稱為 IMT-2000，是 ITU-R 針對第三代無線通訊所制定的全球標準。3GPP 則成立於 1998 年，宗旨在於推動一套全球範圍內都通用的 3G 系統，之後繼續制定 4G、5G 及未來 6G 標準。
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臺北大學通訊工程學系謝欣霖教授指出，在更早之前的 2G 時代，美國、歐洲、日本等地各自發展自己的通訊系統，如果要到使用不同系統的國家旅行，可能要另外準備一支手機或換另一個門號才能通聯。然而，行動通訊的市場非常龐大，需要制定出一套標準，讓不同品牌的基地臺或手機等製造商遵循，讓大家的產品可以互相通聯。因此，3GPP 的成立，得到了全球主要電信設備製造商和電信業者的支持。
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「不過，3G 其實並未真的做到全球統一。」謝欣霖教授補充，當時美國、中國跟代表歐洲的3GPP都有一套標準，隨著歐洲市場規模擴大，廠商為了降低製造成本，逐漸向3GPP的標準靠攏。之後 3GPP 逐漸成為世界認可的組織，持續訂了 4G 標準（IMT-Advanced），並在 5G（IMT-2020）才完成全球統一。
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總結來看，ITU-R 的工作是針對 6G 提出規格與應用需求。3GPP 則是讓產官學界凝聚共識，例如想達到 6G 的標準規格，能使用哪些技術；或是針對 6G 不同應用場景，哪些是最急迫、最需要全力開發。3GPP 會員在多次討論後取得共識，再制定出 6G 通訊協定，讓廠商根據一致的通訊協定去開發產品。謝欣霖教授形容，ITU-R 就是制定幾個 6G 希望達到的 KPI，3GPP 會議再由廠商提出要達到這樣的 KPI，有哪些解決方式。魏宏宇教授補充，廠商遵循通訊協定所開發的產品，需要再回到 ITU-R 進行認證，確保規格符合 6G 標準的要求。
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<h2>ITU-R 推出 6G 六大使用情境，能全部實現？</h2>
6G 的正式規格名稱為 IMT-2030，規劃於 2030 年完成制定並公布。目前 ITU-R 已經完成「IMT-2030 Framework」（即 6G 協議框架），並於 2023 年 11 月正式核准公布，建議書內包含未來 6G 之六大使用場景、系統能力，以及可能用以支持該願景實現之技術等。
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根據 ITU-R 發布的 6G 之六大使用場景，可分為：

1、沉浸式通訊：提供使用者豐富的互動視訊體驗。

2、大規模通訊：包括在智慧城市、智慧交通系統以及衛生、農業、能源和環境監測等產業擴大物聯網設備和應用的使用。

3、超可靠和低延時通訊：可擴大智慧工業應用的規模，包括遠距醫療以及能源和電網管理。

4、無所不在的連接：尤其是在偏鄉和人煙稀少地區，以彌平數位落差。

5、人工智慧通訊：以支援人工智慧所驅動的應用。

6、感測整合通訊：改善輔助導航和高精度定位，包括物品存在檢測、定位、成像和繪圖。

前 3 者是從 5G 現有技能進一步延伸，後 3 者則是針對 6G 提出的全新情境。
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然而，林咨銘博士指出，受限於不同國家和區域的發展與需求，對六大場景的期望與發展也會有所不同。例如，在一些發展落後的地區，如部分非洲國家，他們對於人工智慧通訊的需求，可能遠小於全域行動連線。而對於像德國這類強化工業發展的國家，可能會著重於感測整合通訊，以提升生產力。對於 5G 基礎通訊網路已經足夠發達之國家，例如日本、韓國，應該會考慮繼續強化 5G 三大應用場景，以維持其技術與產業優勢，進而著重沉浸行動寬頻，極致關鍵通訊，與普及物聯通信。
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在六大使用場景中，幾乎每位受訪的專家學者都指出，「無所不在的網路連接，應該是必定會實現的願景。」陳志成院長指出，這項目標就是要解決缺乏基地臺的問題。在一些偏遠地區，建造與維護基地臺並不符合成本。此外，若遇到基地臺被破壞、山難、地震發生等情況，未來就能依靠通訊衛星或是搭載小型基地臺的無人機來解決通訊問題。魏宏宇教授補充，SpaceX 的星鏈引起大眾對低軌衛星的興趣，儘管 5G 已經能夠連結通訊衛星，但「5G 開發時沒有特別設計要連結衛星，因此效能並不理想。6G 希望從初始標準就納入通訊衛星。」以實現 6G 能在基地臺與衛星之間無縫切換，實現通訊無死角的目標。
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<h2>3GPP 預計 2026 年底啟動 R20，6G 通訊協定即將成形？</h2>
如今，3GPP 成員已涵蓋全球 7 個電信標準開發組織，並包含三星、高通、蘋果、愛立信、諾基亞、華為、聯發科等全球企業巨頭。針對每一代的行動通訊標準，3GPP 頻繁地召開會議，每 12 個月到 18 個月發布一次「Release」，例如 5G 是從 Release 15（俗稱 R15）開始，6G 則預計從 2026年底至 2028 年初的 R21 正式開始。不過，R18、R19 與 R20 雖為 5G 增進系統（5G-Advanced），亦可能包含未來應用於 6G 之通訊技術。
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陳健教授指出，制定新一代通訊協定的標準是一個長達多年的過程，這就是為什麼 R18 還在進行的同時，6G 協定標準規範的工作也正在預先規劃中。工研院資通所新世代通訊技術推進室許冬陽主任同樣指出，儘管 6G 尚處於早期研究階段，專家和研究人員已開始探討 6G 之後的未來需求和潛在發展，「3GPP 在 R20 會開始研究未來 R21 可能的技術項目，即研究項目；有共識的研究項目會在 R21 時變成工作項目，進一步制定成標準。」
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「目前 6G 通訊協定的細節還沒出爐」，但魏宏宇教授表示，前期作業包含產官學界的研究、國際上針對 6G 重點發展方向進行意見交換等，已開始進行，「國內外很多企業已開始發表自己的 6G 白皮書，就是在爭奪話語權。」在 R21 開始之前，3GPP 會先舉辦多次會議，讓各國彼此協調，討論哪些 6G 願景的優先程度較高，以作為發展通訊協定的共識。許冬陽主任強調，進入 5G 時代後，歐盟、美國、中國三大勢力在 3GPP 的影響力日益擴大，通訊標準成為國際通訊標準主要戰場，3GPP 會議將直接影響未來全球通訊標準及頻譜規劃方向。
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5 月才參加了 3GPP 最新一次會議的謝欣霖教授分享在眾多 6G 議題中，其中最大共識的是關於 6G 的資安問題，其次是人工智慧、沉浸式通訊、永續發展以及無所不在且有彈性的覆蓋範圍等議題。2024 年 9 月，3GPP 會再次召開會議，屆時將能統整出一份更為正式的定案，詳細闡述各方對 6G 的期盼。同時，到 2024 年 9 月，預計將完成 6G 應用場景的規劃，包括是否加入衛星通訊等，最終希望在 2030 年讓 6G 可以商用化。
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（客座總編輯｜中興大學電機資訊學院 楊谷章院長；研究顧問團隊｜國立陽明交通大學資訊學院陳志成院長、國立臺灣大學電機工程學系魏宏宇專任教授、工業技術研究院資通所許冬陽主任、工業技術研究院林咨銘博士、國立陽明交通大學資訊工程學系陳健教授、國立臺北大學通訊工程學系謝欣霖教授；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）