6G研究浪潮全面啟動

作者 : Nitin Dahad,EE Times歐洲特派記者

新冠肺炎(COVID-19)疫情改變了人們的生活和工作模式,不僅越來越依賴快速、可靠的網路,並促使6G研究計畫在全球快速展開。

過去一年半以來,通訊網路的重要性日益突顯,無論是哪一個領域,許多人都依賴網路維持正常的工作和生活。因此,隨著全球各地慢慢地解除封鎖,政府逐漸放寬限制,被視為通訊領域下一件大事的6G研究,也順理成章地成為研究人員的首要目標。

例如,英國的兩所大學最近聯手成立了6G虛擬研究中心,但這還只是最近幾個月來在全球範圍內宣佈的眾多舉措、聯盟與合作之一。其它有關行動還包括:芬蘭與新加坡共同創建的芬蘭6G旗艦計畫;美國和英國領導人正考慮就6G進行合作以形成更廣泛的技術聯盟;LG和KDDI之間形成的韓日聯盟;愛立信(Ericsson)和美國麻省理工學院(MIT)之間的合作;三星(Samsung)、AT&T、輝達(Nvidia)、高通(Qualcomm)和InterDigital聯手於美國德州成立了6G研究中心;此外,在德國德勒斯登和慕尼黑也有一座德國政府資助的6G研究中心。

同時,歐盟委員會(EC)與歐洲5G基礎設施協會(5G IA)在今年6月的會議中決定,即將啟動一項9億歐元的歐洲智慧型網路和服務(SNS)聯合計畫(JU),以定義並實施相關的研究、創新並部署發展藍圖,以期使歐洲成為6G領域的領導者。SNS JU的第一項計劃提案預計將在今年年底發佈,並將於2022年底啟動。

隨著數位、實體和個人世界之間的融合逐漸成為現實,5G IA發佈了一份白皮書,內容涵蓋6G研究的關鍵領域,並解釋6G在整個社會邁向2030年的過程中將如何發揮關鍵作用(1)。此外,6G還將支援歐洲綠色協議(European Green Deal)在2050年實現歐洲氣候中和的目標。6G的這一目標以及其他目標還將促進實現聯合國(UN)的可持續發展目標。

Technology areas for 6G and KPIs

1:針對不同6G要求和KPI影響較大的技術領域。(來源:5G IA, “European Vision for the 6G Network Ecosystem”)

英國大學成立6G Futures

英國布里斯托大學(University of Bristol)和倫敦國王學院(King’s College London)成立了名為‘6G Futures’的研究中心,致力於發展英國的6G網路。這座新型虛擬中心齊集了來自兩所大學約400多名在電信網路、電腦網路、人工智慧(AI)、數位人文、社會科學和藝術領域的世界知名專家。布里斯托大學和倫敦國王學院在推動5G的過程中曾經發揮關鍵作用,儘管雙方都擁有AI和機器學習的專業知識,但倫敦國王學院更專注於行動網路,布里斯托大學則擅長於有線/無線和網路層技術。

Dimitra_Simeonidou_University of Bristol

Dimitra Simeonidou,布里斯托大學智慧網際網路實驗室主任兼布里斯托數位未來研究所聯席主任

帶領6G Futures的學術團隊包括布里斯托大學智慧網際網路實驗室(Smart Internet Lab)主任兼布里斯托數位未來研究所(Bristol Digital Futures Institute)聯席主任Dimitra Simeonidou,以及國王學院無線通訊教授Mischa Dohler。Simeonidou說:「6G本質上是以人為中心的,藉由提供即時的感知資訊並支援觸覺與全息圖,從而建立網路的實體連續性。6G Futures將引領我們超越未來預測,最重要的是,利用所擁有的專業知識與技術,6G Futures能夠將願景轉化為實際的解決方案、加速創新,並為全球社會帶來積極變革。」

Mischa_Dohler_King's College

Mischa Dohler,國王學院無線通訊教授

Dohler補充說:「該中心的創立是英國技術產業的一件大事。我們將開發新穎的架構,採用聯合交換和自合成機制,推進技術網際網路,並嵌入區塊鏈、量子和聯合AI技術。但這不只是純粹的技術,我們還將與垂直產業共同創造一些真正激勵人心並具有社會影響力的應用,同時致力於推動政策、聯盟和全球標準。」

兩所大學的管理階層均表示,該中心將成為英國6G領域的領導者。布里斯托大學研究與企業副校長Phil Taylor說:「6G Futures關注的重點不僅在於技術,還要開發出能夠促進健康、能源和交通的跨領域解決方案。它並為業界和國際合作者提供了一個機會,使其能在倫敦、布里斯托等世界知名的科技聚落,與最優秀、最聰明的人才聚集交流。」

倫敦國王學院科學研究副校長Reza Razavi補充說:「為了讓英國在6G研究中發揮重要作用,我們需要一個國家級的中心,將通訊技術、網路、AI、數位人文、藝術和社會科學等領域最優秀的人才凝聚在一起。」

德國斥資7千萬歐元打造6G研究中心

而在德國,德國聯邦教育及研究部(Bundesministerium für Bildung und Forschung;BMBF)也將在未來4年內投資7,000萬歐元,在德國建立四座6G研究中心。其中,佛朗霍夫海因里希研究所(Fraunhofer Heinrich Hertz Institute,HHI)將負責管理「6G研究與創新」(6G Research and Innovation Cluster;6G-RIC)中心,德勒斯登工業大學(TU Dresden)和慕尼黑工業大學(Technical University Munich)則聯手在德勒斯登和慕尼黑創建了‘6G-Life’研究中心。

這四座研究中心大約有50名研究人員,分別來自科學和產業領域,將致力於德國的6G研究工作,為未來的行動通訊世代奠定技術基礎。其主要關注焦點是在德國與歐洲開發與製造的技術和關鍵元件,以實現技術主權並確保資料安全。

Professor Slawomir Stanczak

Slawomir Stanczak,Fraunhofer HHI中心協調員

Fraunhofer HHI中心協調員Slawomir Stanczak說:「6G-RIC聯盟從基礎研究到實作,涉及了多個研究領域,包括行動通訊、AI以及光的數據傳輸與壓縮。該研究中心集結了經驗豐富的跨學科合作夥伴,並進一步增強德國在全球6G發展的重要地位。」6G-RIC聯盟是由11所大學組成的超區域協會。

由德勒斯登和慕尼黑為主導的6G-Life中心則聚焦於人機協作領域,結合各自在觸覺網際網路、5G通訊網路、量子通訊、後香農理論、AI、自適應與軟性硬體和軟體平台等領域的研究,為通訊網路的安全(量子通訊、後量子安全性)和延遲提供新思維。

6G-Life中心的另一項重要任務是刺激德國創業環境,其目標是在前四年創建至少10家新創公司,最終達到至少30家新創公司。

跨國合作推動6G旗艦計劃

芬蘭的6G旗艦計劃是歐洲較成熟的研究專案之一。芬蘭並宣佈與新加坡成立未來通訊研發計畫(FCP),聯手進行6G的研究發展,FCP由新加坡科技設計大學(SUTD)負責,是新加坡研究、創新和企業計畫的一部份。新加坡於今年7月宣佈投資7千萬美元於FCP計畫。

Matti Latva-aho

Matti Latva-aho,芬蘭6G旗艦計畫總監

芬蘭6G旗艦計畫總監Matti Latva-aho解釋與新加坡FCP合作的重要性。他說:「像6G這樣的全球突破性技術發展,始終需要國際間的合作。因此,與新加坡這樣的技術領先國家合作對我們在6G競爭中取得成功至關重要。雙方在互惠互利的基礎上展開合作,將有助於促進芬蘭6G技術全面發展。」

芬蘭6G旗艦計劃還與日本總務省的超越5G促進聯盟(Beyond 5G Promotion Consortium)簽署了6G技術合作備忘錄(MoU)。超越5G促進聯盟的主要成員包括幾家日本電信公司、營運商和軟銀(Softbank)集團。Matti Latva-aho表示:「日本的無線行動技術位居全球領先地位,芬蘭非常樂於在6G的發展中擴大與日本的合作,促使彼此在市場競爭中取得成功。日本早在今年春天決定投資20億美元用於6G技術開發,這同時也強調了合作的重要性。」

愛立信與MIT研發鋰電和零能耗裝置

MIT和愛立信合作進行兩項重要的研究計劃,設計可為下一代5G和6G網路供電的先進硬體,包括基於鋰電的裝置研究以實現神經形態運算,以及為AI演算法指數級提升更高能源效率;而硬體的進步能夠使「零能耗」裝置直接從接收到的無線電訊號中採集能量,並利用所採集的能量連接至行動網路。

新型的行動網路功能豐富,最終可能演變為需要由網路營運商管理的複雜結構。愛立信正在研究認知網路——將依靠AI實現安全、高度自動化、資料驅動的網路營運。為了提高認知網路的運算能力、速度和能源效率,愛立信研究中心和MIT材料研究實驗室(Materials Research Laboratory)正著手設計新的鋰離子晶片,用於支援神經形態運算,並以指數級提高AI的處理能效。這種設計可以實現完全認知網路,其操作複雜性和能耗都比當今網路更大幅降低。2的未來城市概念圖展示了由下一代網路驅動的人類生活。

Ericsson MIT 6G research

2:未來城市概念圖展示下一代網路實現的人類生活。(圖片來源:Ericsson)

除了鋰電技術的研究,愛立信和MIT研究實驗室(RLE)並聯手研究行動網路,這些網路連接著重在我們生活週遭數以兆計的感測器和其他「零能耗」裝置。以低成本為這些裝置供電,甚至直接透過無線電訊號供電,將是極大的技術挑戰。愛立信和MIT RLE的研究將展示裝置如何從無線電訊號和其他來源採集能量,以及如何設計系統才能以較低功耗完成簡單的任務,包括如何設計行動網路以連接並控制這些裝置。

MIT院長Anantha P. Chandrakasan表示:「結合我們的知識與愛立信的行動技術專業,將有助於開發創新硬體,為激動人心的新型邊緣AI應用供電,讓我們能在下一代行動網路的發展中大步前行。」

產學合作深入6G基礎研究

美國德州大學奧斯汀分校(UT-Austin)與業界多家公司共同成立新的研究中心6G@UT,致力於6G的基礎研究。共同成立6G@UT的聯盟成員包括三星、AT&T、Nvidia、高通和InterDigital,將分別為該中心至少兩項計劃資助三年的研發。這些公司的研究人員將與UT的教職員和學生一起開發針對無線應用的機器學習演算法、先進的感測技術和核心網路創新,這些都將成為6G的技術的骨幹。

6G@UT研究中心主任、UT-Austin電氣與電腦工程系教授Jeffrey Andrews表示:「6G擁有大量新的感測和定位功能,以及前所未有的原生智慧,使網路能夠提供令人難以置信的服務。」

6G@UT的四個重點研究方向是:

  • 從實體層到應用層的深度嵌入式機器學習;
  • 無處不在的感測以實現全面情境感知;
  • 實現新的頻譜和拓撲;
  • 靈活的資源共享,包括頻譜和運算資源的共用。

該研究小組認為,大部份的創新將出現在交叉領域;換言之,結合機器學習工具與全面感知的應用,可實現高效的資源和頻譜共用或高度指向性的波束成形。研究小組並構想在開放式無線電接取網路(ORAN)典範的基礎上建立一個軟體定義、日益開放的蜂巢式網路;提供了一個較5G更能促進持續且快速創新的平台,尤其是針對機器學習相關技術。

(參考原文:Research Alliances Grow to Learn How 6G Will Play Out,by Nition Dahad)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2021年11月號雜誌

加入LINE@,最新消息一手掌握!

發表評論