日本總務省自2020年1月開始針對Beyond 5G舉辦專家討論會,討論2030年社會通訊基礎設施的型態,並彙整相關意見,於2020年6月發布「Beyond 5G 推進戦略-6G へのロードマップ-」,提出至2030年通訊系統發展的中長期推動策略。
行動通訊系統已從僅作為通訊用途的基礎設施,變成人們日常生活不可或缺的,全球正推動的5G將發展成社會的基礎設施,而下一代通訊系統–B5G (beyond 5G,所謂的6G),透過結合網路空間與實體空間,將成為「社會5.0(Society 5.0)」的核心。在全球COVID-19疫情中,由於政府對境內與境外的移動管制,人們必須大量運用ICT,以維持日常生活和經濟活動,如遠距工作,故建構出像5G這類能充分運作ICT基礎設施的環境是相當必要的。此外,尚需找到能利用即時大數據,將實體環境中所發生的事件反應至網路世界中的解決方案,以更佳地應對疫情。
一、2030社會
透過整合網路與實體空間的虛實整合系統(Cyber Physical System, CPS)將可實現「社會5.0」,透過使用大數據等新資源,將事後分析轉變為未來預測、從局部優化轉變成全面優化,使隱性知識具體化並建立創造價值的新型態。至2030年,CPS將更進化,創建一個既靈活又富有彈性的社會,即使現實世界發生意外危機,網路空間的日常生活與經濟活動將仍持續運作。先進的CPS解決方案不僅有望進一步改善日本的社會問題並能促進經濟成長,且將為人類永續發展的全球環境和國際社會做出重大貢獻。更具體地說,預期2030年的社會將具備「包容性(Inclusive)」、「永續性(Sustainable)」與「可靠性(Dependable)」。
二、B5G之目標
為了實現上述2030年代的社會願景,需要蒐集實體空間的詳細數據,並在網路上持續蒐集與累積資料,再進行資料分析,以實現CPS的「高階同步(advanced synchronization)」,並實現數據分析在實體空間做出即時回應的目標。B5G將需要持續強化下列功能,以提供2030年社會所需的必要基礎設施:
(一) 加強5G現有功能-超高速大容量(增強型行動寬頻(Ultra eMBB)):目標為通訊速度是5G的10倍,因此,日本已投入太赫茲波(THz wave)的研究。
(二) 超低延遲(超可靠低延遲通信(Ultra URLLC)):延遲度為5G的1/10,以利實現CPS的高階同步,而日本在CPS虛實整合方面有相對發展優勢。
(三) 同時連結多個裝置(巨量聯網能力(Ultra mMTC)):目標為達成5G連接數的10倍。
(四) 提高自主性:讓所有裝置能在不需人為干預的條件下,相互協調與即時提供使用者最佳化網路。
(五) 提升擴張性:讓全球裝置能相互連接,例如:利用衛星和高空基地台(High Altitude Platform Station, HAPS)實現基地站與通訊設備的互連,不論在任何地方都能進行通訊。
(六) 超低耗電:達到現有電力消耗的1/100,若不採取相關措施,其所需用電量將為目前的1.5倍,日本已在全光子網路領域投入研究。
(七) 超高信賴度與安全性:必須能持續確保網路安全性,且能在遭遇事故時快速恢復。
三、B5G推動策略
(一)基本原則
6G不僅將在所有組織和工業部門中成為日常生活和經濟活動的基本基礎設施,還將對國家安全產生深遠影響。因此,必須努力克服政府跨部門間的障礙,以確保其迅速與順利地實行。此外,考量到B5G推動的困難度與成本,以及其他國家的趨勢,日本難以獨自實行B5G的工作,因此,與策略合作夥伴共同建構國際合作框架是勢在必行的。日本將建立B5G的國家策略,該策略將促使政府與私人機構,以及國際間的共同合作。
B5G推動策略的目標是提高日本在的國際競爭力(目標為日本在全球的市占率達30%,並在設備與B5G平台使用方面提高國際競爭力),為達到該目標,日本必須持續開發B5G,並成為B5G全球開放創新生態系統的基石,因此,在研發、智慧財產權、標準化與部署方面的發展路徑將遵循以下三個基本原則:
1.全球優先:一開始即以世界為市場,思考日本的國際定位(如先進與開發中國家間橋樑),也可以朝著雙向發展。
2.建立生態系統以驅動創新:設計可促進多元利害關係人敏捷採取行動的機制,例如法規鬆綁等。
3.強化資源(Intensification of resources):在促進全球合作的前提下,透過匯聚每個參與者的力量。日本政府將在固定期間內強化資源投入,以鼓勵參與者積極參與合作。
(二)研發策略
對於國內外市場所需的B5G通訊技術,日本政府必須積極推動研發工作與提供協助,並在2025年著手建立下一代技術,同時在3GPP等國際論壇上推動標準化,以協助電信商與製造商在2030年推出B5G相關產品,具體研發政策包含:
1.新興技術研發:新興技術研發為B5G的核心,日本應強化跨政府部門間的合作與發展。
2. 建構B5G研發平台:為了有效推動新興技術研發,需要建構B5G的研發平台,以提供模擬與測試平台,並實施共享研究等,例如可在財團法人情報通信研究機構(National Institute of Information and Communications Technology, NICT)中實施。
3.擴大研發的稅收優惠。
4.開放無線電頻率(如太赫茲波),以及應放寬實驗基地台收購與變更證照的程序。
5.破壞性創新的創造與人才培育,如透過獎勵與政府資金創造誘因,以擴大B5G的研發投入。
(三)智慧財產權與標準化策略
由於B5G將成為人們日常經濟活動的基本基礎建設,且智慧財產權與標準化將影響整個產業的發展,政府須在此領域提出中長期承諾,讓B5G所需的技術規範與國際標準一致,並有利於日本的國家安全與工業發展。國際標準化將著重於:(1)實現光纖網路(photonic network);(2)發展開放式架構;(3)利用軟體進行虛擬化;(4)持續延伸除了陸地以外的使用範圍,如在空中或海面下使用;(5)重視安全。
1.目標
由於B5G具有改變市場規則(game-changing)的本質,故應將符合國家利益的技術規範反應在2030年產業標準(de facto standards)與國際電信聯盟(ITU)建議書中。為了達到目標,必須盡快與策略合作夥伴建立合作架構,以確保日本在國際的競爭力與談判能力–在2030年,B5G專利數量至少應占10%(此占比與國際主要5G相關企業相當,如三星5G相關專利占比為8.9%、華為8.3%、高通7.4%)。
2.具體措施
(1)決定策略性智慧財產權與標準化,推動開放與產業標準:著重於日本具有優勢之技術;政府應建立測試平台,以協助不同廠商測試裝置相互連結性與互操作性,以及可在網路虛擬空間中重複模擬實體結果的模擬機測試平台;透過跨國協商與舉辦國際論壇的方式,支持國際性的民間合作,如O-RAN Alliance、IOWN (Innovative Optical & Wireless Network)Global Forum與HAPS Alliance等。
(2)建立與策略夥伴的合作模式:應強化國內私部門標準化機構之能力,如日本電波產業會(ARIB),以深化與歐盟及美國標準化機構的合作,如歐洲電信標準協會(ETSI)、美國國家標準暨技術研究院(NIST);國際合作應從研發階段起始就以國際標準為發展導向。
(3)利用標準化中心,促進智慧財產權與標準化活動的策略發展:建立B5G的標準化策略與智慧財產權中心,策略性推動標準化,並讓重要廠商、學術機構與政府單位共同參與;採用開放式架構標準的電信設備規範,以及對國際標準化和智慧財產權策略的貢獻程度等因素,皆納入國家在研發專案與頻譜分配(如基地台設立計畫之核准)的分配考量;在培育中長期人才時,需要考量對ICT領域的專利律師與智財權策略規劃專業人員的需求。
(四)部署策略
為了讓B5G能更迅速進入社會,將需要讓5G滲透進各個領域與區域,以儘早實現「Beyond 5G ready」的環境(此指每個人都具備ICT素養,使其能受益於5G社會)
1.目標
為了在2030年實現「Beyond 5G ready」,需要在5年內改善實施環境,並透過建立與推廣日本及海外的應用案例,以推動5G的整體發展。預計5G與無線網路技術到2030年,將可創造44兆日元(4,000億美元)的附加價值。
2.具體措施
(1)設置5G與光纖網路:利用政府政策(如5G投資稅制獎勵與補貼)推廣與改善5G基地台,預計到2023年底,5G基地站將增加3倍(達到21萬座),將可大幅擴大覆蓋範圍。另外,為了讓5G整體更為精簡化,需要開發可共享設施的基地台,讓基地台除了能發送訊號,亦能作為智慧路燈(smart poles)等。
(2)落實連續性網路安全功能:需要遵循基於「始於安全的設計(security by design)」、「基於隱私的設計(privacy by design)」之標準,同時導入電信商與設備供應商自動檢測篡改資料與漏洞的技術。
(3)形成與推廣應用案例以協助解決問題:為了讓更多元性的案例能正確地協助解決日本社會問題,將以用戶為導向的方式提供區域性的示範專案,特別是遠距醫療、遠距教育、災害防治、基礎設施管理以及與高齡化有關的政策等,將需要在未來五年內實施,以便作為其他國家的參考範例。除了建構各種類型的模型,還需要開發功能模組化、利用智慧城市資料,提供雲端共享平台的模擬模型,如此將能大幅降低私人企業的進入障礙,並促進資料間的串聯。此外,亦需要改善ICT設備與服務的人機介面,創造友善的環境,讓老年人能學習如何使用ICT設備,並可就近獲得諮詢服務。
四、策略推進方針
B5G推動策略將是日本的策略發展核心,日本政府將積極推動B5G推廣聯盟(Beyond 5G Promotion Consortium,名稱暫定),讓產業界、學術界和政府可共同參與及協調。每年皆會舉行B5G國際會議(Beyond 5G International Conference,名稱暫定),旨在加速跨產業、學術界和政府間的交流。為了支持上述活動,將在總務省內設立跨部門的B5G策略性推動工作小組(Beyond 5G Strategic Promotion Task Force, 名稱暫定),其將與綜合科學技術・創新會議(総合科学技術・イノベーション会議)、IT策略總部(IT総合戦略本部)、網路安全策略總部(サイバーセ キュリティ戦略本部)共同合作,以推動策略規劃,並每年發布進展報告。