計畫背景

5G通訊系統以高速、低延遲、大連接密度和多種應用的支持為特點,將為現代通訊和各個行業帶來革命性的變革。首先,5G通訊系統的高速特性是其最引人注目的特點之一。它實現了更高的傳輸速率和更大的頻寬,能夠以驚人的速度進行數據傳輸,從而實現更快速的下載和上傳。這為高清視訊、4K及以上的內容串流、虛擬現實和增強現實等高流量應用提供了支持。其次,5G通訊系統的低延遲特性使其成為實時應用的理想選擇。無論是自動駕駛車輛、遠程醫療手術還是虛擬現實遊戲,這些應用都需要極低的延遲時間才能保證順暢的操作。5G通訊系統的毫秒級延遲能力可以實現實時的數據交換,從而改善這些應用的性能和可靠性。此外,5G通訊系統還支持大量的設備連接,這是實現物聯網(IoT)的關鍵。物聯網的概念是將各種智能設備通過互聯網連接,實現數據共享和交換。5G通訊系統的高連接密度使得數以百萬計的設備能夠同時連接,從而實現智慧家居、智慧城市、工業自動化等各種應用。然而,隨著使用者對於高傳輸速度的需求日益增加,B5G將在5G的基礎上進一步提升通訊性能和功能。B5G將繼續優化5G的特點,如高速、低延遲和大連接密度,同時加強對新興應用的支持,如物聯網、虛擬現實和擴增現實。B5G還可能引入更先進的無線技術,如更高的頻段、更有效的頻譜利用和更先進的通訊協議,以實現更強大的通訊網絡。而6G則是對未來無線通訊的更長遠展望,目前仍處於研究和探索階段。6G將在B5G的基礎上進一步突破技術界限,實現超高速的速度、更低的延遲和更廣泛的應用。超高速在未來的應用相當廣泛諸如XR/AR/VR、全息影像傳輸、4K/8K傳輸、自動駕駛與更先進智慧城市等等,而6G有望在更高的頻段,如太赫茲頻段進行通信,這將實現更大的頻寬和更快的數據傳輸速率。

本期計畫目標

有鑒於超高速傳輸可預見的前景,為使本國高等人才具備相關的知識與技術,本計畫爰配合教育部「下世代行動通訊技術人才培育計畫」總計畫辦公室,設立「次世代超高速傳輸系統整合教學聯盟中心」(以下簡稱本聯盟中心或本中心),整合並開發國內大學校院教學資源,提供超高速傳輸跨層系統整合技術教學資源平臺及環境,優化技術人才養成的培育環境。著眼於此,本聯盟中心將由未來6G行動通訊產業需求的觀點,規劃4個系列尖端技術課程模組,編撰模組上課教材,規劃2PBL跨層次系統整合平台與發展其實習教材,提供共享的教學資源、建立學校教學能量,協助夥伴學校發展「超高速跨層系統」教學特色與辦理各項師資培育與成果推廣活動,此外也邀請國內外知名學者介紹6G前瞻技術演進,並結合聯盟中心尖端技術課程模組,發展4項前瞻技術數位化微課程,同時協助總計畫辦公室辦理行動通訊實務競賽及推廣交流活動,與各大學相關科系的跨校資源分享及活動營造。本計畫全程規劃內容特別著重在超高速傳輸跨層系統尖端技術課程模組系列發展,PBL跨層次系統整合平台與教材發展、前瞻技術數位化微課程發展,以做為我國下世代行動通訊技術產業持續朝向6G系統發展的基礎。

                                 圖1、次世代超高速傳輸系統整合教學聯盟之重點工作項目

本計畫分別以這三個方面發展,詳細敘述如下:
  1. 第一期尖端技術課程模組系列發展
模組系列一:「B5G/6G Massive MIMO系統」
本系列模組主要針對
MIMOB5G/6G的技術進行模組教材開發,本系列在第一期將會開發三個模組分別針對「B5G/6G 基礎Massive MIMO系統」、「B5G/6G Massive MIMO之預編碼設計」與「B5G/6G Massive MIMO通道估測」。這三個模組旨在銜接5GMassive MIMO與未來6GMassive MIMO,教導學生了解在B5G/6GMassive MIMO的理論、架構等等,在本系列課程中,我們將會聚焦在Precoding設計、通道估測、beamforming等。

模組系列二:「次世代接取」
本系列將分為三個模組包含:「次世代核心網路架構」、「次世代接取網路架構」與「次世代接取系統整合」。次世代接取系統系列課程次主要從
5G核心網路出發與其演化來進行設計,其中包含目前5G核網的探索當作基礎,延伸到次世代接取系統、B5G/6G NR與接取系統的整合。

模組系列三:「6G全雙工通訊系統」
本系列課程將會分為三個模組包含:「
6G全雙工通訊理論基礎」、「6G全雙工通訊表現與系統設計」與「6G全雙工通訊在Relay環境與Massive MIMO的整合」。由於全雙工系統可以進一步提升通訊系統的效能與速率,因此,全雙工系統已列入3GPP R18的研究議題之中。藉由本模組系列,讓全雙工通訊的理論與實務能夠落實到學生,進而加速未來產業在這部分的發展。
  1. PBL跨層次系統整合平台與教材發展
6G/B5G數位分身網路跨層整合實作平台
本實作平台參考
Julia Robles等作者提出之「OpenTwins」,簡化OpenTwins架構並且結合Open5GS 5G核心網路開源軟體,規劃與設計「6G/B5G數位分身網路實作平台」,6G/B5G數位分身網路實作平台架構圖(如圖 1)所示。透過本實作平台的建置,可以培養學生系統整合之能力,熟悉6G/B5G核心網路、數位分身(Digital Twin)系統架構與相關技術;此外,以此架構為基礎,可以誘發學生發想與發展前瞻6G/B5G數位分身應用,例如:智慧製造、智慧城市、智慧家庭、智慧交通、智慧農業…等數位分身應用主題。

智能開放標準無線接取網路實作平台
智能開放標準無線接取網路係結合
O-RAN 開放網路架構與 RAN Intelligent Controller (RIC) 智慧控制應用程式 (xAPP/rAPP) 的跨層次整合平台。O-RAN開放網路架構提供行動通訊網路良好的系統彈性與靈活的資源配置。在 B5G/Pre-6G 行動通訊網路的發展上亦將以朝向網路功能軟體化以及虛擬化的軟硬體功能分拆之開放標準為導向。本實作平台將以開源的軟體為基礎,建置 O-RAN 開放架構無線接取網路平台,且依據 O-RAN 聯盟的 Option7.2x分拆架構,導入 O-RAN Near-RT RIC元件,使 O-RAN 開放網路進入可程式化與智能化控制的跨層次整合,以達到更好的網路最佳化與網路資源使用效益。

AR/VR沉浸式應用實作平台
B5G/Pre-6G行動通訊網路的超高速傳輸條件將提供數位孿生、虛擬實境等沉浸式應用更完備的實作環境。本AR/VR 沉浸式應用實作平台將以 O-RAN 開放網路為基礎,跨層次引入 AR/VR 的技術,開發 B5G/Pre-6G 行動通訊網路的沉浸式垂直應用,呼應B5G/Pre-6G行動通訊網路的未來應用發展之願景,以凸顯 B5G/Pre-6G 行動通訊網路所帶來的新興應用之開創性。

行動邊緣運算雲之AI即時視訊串流辨識實作平台
 2022 年凍結的3GPP Release 17 規範中,邊緣運算的特性被加強。在 B5G/Pre-6G 行動通訊網路的超高速與更低延遲的需求上,行動邊緣運算仍是協助達到標準要求的重要配套解決方案。而 AI人工智慧則是B5G/Pre-6G 行動通訊網路持續發展的重要元素,在各種應用中必佔有相當的重要性。因此,本行動邊緣運算雲之AI即時視訊串流辨識實作平台係以 O-RAN 開放網路平台為基礎,以開源軟體,跨層次整合建置於行動邊緣運算雲之AI運算單元,提供多元AI 視訊辨識應用的快速反應架構,以滿足B5G/Pre-6G 行動網路超高速傳輸、低反應時間與AI智能的未來性。
  1. 前瞻技術數位化微課程發展
太赫茲通訊現況、應用與未來微課程
太赫茲通訊被視為是未來第6代行動通訊系統為實現更高的系統容量、更佳的環境感知能力甚具發展前景的技術之一。本課程將介紹太赫茲通訊的基礎技術,討論太赫茲通訊之優勢和局限性、波束成形訊號處理,以及太赫茲因其高空間分辨率而與環境感知之整合應用。因高頻段具有高傳播損耗的特性,因此通道模型的建立、天線陣列的配置與相對應之波束成形訊號處理的設計在太赫茲通訊系統中益顯重要。本課程將透過實例說明,提供可能的解決方案並列舉尚待研發之技術挑戰。
B5G/6G核網發展趨勢
隨著無線行動服務的演進,特別是超低延遲、超高信賴與超高傳輸的服務出現,
B5G/6G的核網會面對何種的挑展呢?

人工智慧於 B5G/Pre-6G 行動通訊網路
介紹人工智慧運算應用於行動通訊系統的現況與未來發展之趨勢。

B5G/Pre-6G 行動通訊網路國際標準的發展趨勢之分析
介紹國際電信組織的標準發展沿革,並由當前的技術趨勢,分析未來
B5G/Pre-6G 行動通訊網路的未來發展趨勢。

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