FINDIT
2022.03.21

【新興領域/2022.3焦點】元宇宙概念興起與烏俄戰爭開打 次世代通訊成為各國科技競爭焦點

2021年以來,「元宇宙」(Metaverse)概念成為國內外科技新聞媒體關注的焦點,而元宇宙發展過程中,網路通訊環境是實現「元宇宙」最重要的基礎,因此,吸引國內外廠商加速投入次世代通訊領域的布局。此外,2022年2月24日烏俄戰爭開打,SpaceX宣布在烏克蘭啟用旗下星鏈(Starlink)衛星服務,顯見低軌道衛星網路服務除了具有商業發展價值之外,更在現代戰爭中扮演重要的角色。不論是元宇宙概念的興起或是俄烏戰爭開打,在在都凸顯次世代通訊不僅是科技產業未來發展趨勢的重要方向,更成為各國在科技競爭的焦點。本文將分析次世代通訊(如:低軌道衛星、6G通訊)在元宇宙實現與烏俄戰爭的角色,以及主要國家在次世代通訊的布局與競爭趨勢,期望讀者掌握通訊嶄新科技的發展與重要性。

 

2021年以來,「元宇宙」(Metaverse)概念成為國內外科技新聞媒體關注的焦點,不僅Google、Microsoft、Nvidia、Apple等國際科技大廠積極搶占商機,臉書(Facebook)更把公司名字改為Meta,宣示發展元宇宙的決心,顯示元宇宙概念的興起已成為各大科技業者無法忽略的未來趨勢走向,而元宇宙發展過程中,網路通訊環境是實現「元宇宙」最重要的基礎,因此,元宇宙概念的興起將吸引國內外廠商加速投入次世代通訊領域的布局。

除此之外,2022年2月24日烏俄戰爭開打,引發全球關注,烏克蘭既有的網路基礎設施因受到俄羅斯軍隊轟炸而導致當地網路通訊面臨中斷,使得烏克蘭副總統暨數位部長透過推特向SpaceX 創辦人尋求協助,而SpaceX執行長馬斯克隨即於2月27日宣布在烏克蘭啟用旗下星鏈(Starlink)衛星服務,並陸續將地面訊號接收器送抵當地,顯見低軌道衛星網路服務除了具有商業發展價值之外,更在現代戰爭中扮演重要的角色。

不論是元宇宙概念的興起或是烏俄戰爭開打,在在都凸顯網路通訊不僅已經成為消費者日常生活、企業運作不可或缺的元素,更成為各國在強化國防戰力中不可忽視的關鍵領域,顯見次世代通訊不僅是科技產業未來發展趨勢的重要方向,更成為各國在科技競爭的焦點。

 

次世代通訊作為實現元宇宙的關鍵基礎

元宇宙概念的興起,吸引各界嘗試描繪出未來元宇宙世界的特點以及在各行各業的可能應用場景與價值潛力,並熱烈討論實現元宇宙世界所需的核心要素與關鍵技術,甚至開始探究元宇宙的出現對於現實世界中智慧財產權歸屬、數據保護和個資隱私、貨幣和支付系統制度與各項法令規範所帶來的挑戰。雖然現今元宇宙的概念仍屬於初期發展階段,並未出現明確的定義,然而從Roblox執行長David Baszucki、美國創投家Matthew Ball所探究的各種概念和情景,可以歸納出區塊鏈、互動性、人工智慧、共創內容、物聯網、網路及運算等實現元宇宙的六大關鍵技術,其中「網路通訊」技術在元宇宙的發展過程中,為元宇宙發展的關鍵基礎,因此隨著元宇宙多元應用的蓬勃發展,將加速次世代通訊的發展,以滿足未來實現元宇宙世界的各項網路需求。

未來元宇宙讓分散在世界各地的參與者,透過逼真的空間感知體驗,讓虛擬內容能夠融入用戶的真實世界,並可感受彼此緊密的連結。要實現元宇宙世界,網路環境必須具備許多條件,包括網路延遲的改善、對稱網路頻寬以及提升整體網路速度,為滿足上述這些條件,必須整合雲端與邊緣運算的能力。在網路連接上,則需要針對元宇宙建立新的網路標準,並進一步改善各項裝置與無線接取網路(Radio Access Network;RAN)間的延遲性。而各項元宇宙的虛實整合創新應用亦將推升網路流量的新一波爆發性成長。有鑑於6G行動通訊未來將具備超高速、超低延遲及超連結等三大特性(詳見表1),可望更迅速的傳輸大量數據,並透過其超低延遲的特性,滿足自動駕駛、遠距醫療及各項元宇宙的應用需求,因此,國際通訊設備廠商及各大電信業者均看好5G網路的加速普及甚至是6G網路環境的漸趨成熟,未來可有效支撐結合網路與實體環境的元宇宙之所需。

 

表1  6G行動通訊特性一覽表

 

 

5G(IMT-2020)

6G

超高速

峰值速率

20Gbps

1Tbps(1,000Gbps)

 

體感速率

100~1,000Mbps

1Gbps

超低延遲

延遲速度

1ms

0.1ms

 

移動速度

500公里/小時

1,000公里/小時

超連結

連結密度

100萬/每平方公里

1,000萬/每平方公里

 

能源效率

4G的100倍

5G的2倍

資料來源: DIGITIMES Research、台灣經濟研究院產經資料庫整理,2022年3月

 

烏俄戰爭更進一步凸顯次世代通訊的戰略意義

2019年以來,美中科技戰開打,美國以國家安全為由,針對中國網路通訊設備大廠—華為祭出一連串的抵制措施與實體出口禁令,主要考量就在於萬物聯網時代來臨,5G應用場景將涵蓋國家治理、城市運轉、企業運作與民眾生活等各個層面,並與雲端計算、大數據、人工智慧等新一代資訊科技共同發展,讓5G通訊設備商及電信業者可廣泛地收集各領域的龐大數據,分析重要的情報資訊,進而影響國家安全,使得5G通訊產業的發展成為美中科技競爭的重要戰場。

2022年烏俄戰爭開打,烏克蘭因獲得SpaceX提供低軌道衛星通訊服務,得以維持當地網路通訊,凸顯低軌道衛星通訊對於整體國家戰略的意義。以往各國多利用俄羅斯的聯盟號(Soyuz)太空船及火箭在哈薩克的拜努科爾(Baikonur)基地發射衛星,其中英國低軌道衛星業者OneWeb原定於2022年3月採用俄羅斯的聯盟號(Soyuz)火箭發射36顆衛星,然而隨著SpaceX透過星鏈計畫提供衛星網路服務以聲援烏克蘭,俄羅斯太空機構Roscosmos為抵制西方國家對於俄羅斯所實施的經濟制裁,宣布不再販售火箭發動機給美國,並要求英國政府必須完全出脫低軌道衛星服務業者OneWeb的股份,並證明衛星不可作為軍事應用等條件,否則將不再為OneWeb發射衛星,導致OneWeb宣布暫停所有經由俄羅斯聯盟號(Soyuz)的衛星發射計畫。相較之下,SpaceX因有效掌握火箭技術,可確保自身低軌道衛星發射進度,受俄羅斯反制措施影響相對有限。

對於世界各國而言,數位化技術、資訊網路戰均已成為整體國防戰力的重要環節,而低軌道衛星服務的架構,讓網路通訊服務涵蓋的範圍得以進一步由陸地延伸至海上與空中,更凸顯出網路通訊科技對於軍事國防應用的重要性,驅使各國競相將5G通訊、低軌道衛星及6G等次世代通訊列為國家科技戰略的重要發展方向。

 

各國競相投入低軌道衛星、6G通訊的布局

近年來,特斯拉執行長馬斯克(Elon Musk)創辦的太空服務公司SpaceX積極發展衛星通訊服務-星鏈(Starlink)計畫,透過持續發射大量的低軌道衛星組成衛星星系以提供高速網路服務,OneWeb、Amazon、Telesat等亦陸續搶進低軌道衛星領域。為支持低軌道衛星產業發展,美國透過農村數位機會基金提供補助,英國、加拿大則藉由入股低軌道衛星業者,提供資金以加快發射衛星的進度。而我國亦通過太空發展法,透過「Beyond 5G 低軌衛星計畫」、「低軌衛星地面通訊設備開發補助計畫」(詳見表2),鼓勵國內研究機構與相關廠商加速投入衛星製造與地面設備的開發。

 

表2  我國低軌衛星相關推動計畫

 

計畫內容

Beyond 5G 低軌衛星計畫

通訊衛星發展:負責衛星本體的研製與整合測試,目標2025年完成1顆低軌道衛星,待整套系統完成驗證,規劃2030年前再發展6顆。

地面設備與產業推動:以最多補助五成研發經費的方式,鼓勵廠商投入低軌衛星地面通訊設備、衛星零組件的開發。

低軌衛星地面通訊設備開發補助計畫

研發主題:低軌衛星家用終端設備、行動車用終端設備、半導體功率元件、地面接收站關鍵元件開發。

參與廠商:昇達科、穩懋、創未來科技、耀登科技、鐳洋科技、台光電、台燿科技、明泰科技、奇鋐科技、金像電。

資料來源:科技部、經濟部、台灣經濟研究院產經資料庫整理,2022年3月

 

 

 

有鑒於低軌道衛星應用於軍事國防領域的戰略意義,美國太空發展局(Space Development Agency)更計畫投資17.74億美元,打造由126顆人造衛星構成的網狀(mesh)衛星通訊網路,其中Lockheed Martin、Northro Grumman、York Space等3家美商分別獲得7億美元、6.9億美元及3.8億美元的合約,預計2024年前各生產42顆低軌道衛星,組成人造衛星群,藉此在陸、海、空提供軍方客戶低延遲的大量資料傳輸服務。

除此之外,歐盟執委會(EC) 2022年亦提出太空安全連結(space-based secure connectivity)與太空交通管理(Space Traffic Management,STM)倡議,計畫斥資60億歐元打造低軌衛星通訊系統,並建立太空交通管理系統,以確保全球可存取安全及具經濟效益的衛星通訊服務,並讓全歐盟的企業與民眾都能存取可靠的衛星服務,進而促進歐盟於太空生態體系的競爭力。

另一方面,有鑑於元宇宙概念崛起以及網路通訊將在現代化國防軍事應用扮演重要的角色,各國均將次世代通訊列為科技競爭的焦點,除持續強化自身在5G通訊的競爭力、加速進行低軌道衛星群的布建之外,更同步投入6G通訊的部署,包括美國、中國、歐盟、日本、韓國均陸續啟動6G通訊的大規模研究計畫與政策措施(詳見表3),力爭在次世代通訊領域取得有利的競爭位置。

 

表3  各國6G相關研究計畫與政策

 

研究計畫與政策

內容

美國

Nest G聯盟-北美6G發展路線圖

六大目標:

信任、安全和彈性;增強數位世界體驗、跨網路架構的成本效率、分散式雲端和通訊系統;未來AI原生網路以及永續性。

政策發展方向:

♦政策制訂者、產業與其他夥伴國家協調合作,為6G建立願景與明確的政策框架。

♦積極支持美國國內研發,包括對基礎研究的財政支持與產業稅賦優惠。

♦使用政府測試平台設施,彌合研發之間的差距,促進早期技術的採用。

歐盟

智慧網路與服務(SNS)歐洲夥伴關係聯合計畫

♦5G智慧通訊組件、系統及網路。

♦6G與物聯網相關的先進技術研究。

♦SNS推動者與概念驗證(含SNS未來階段所需的實驗性基礎設施)。

♦產業展開大規模SNS試驗與前導計畫。

中國

十四五數位經濟發展規劃

♦重點布局物聯網、雲端運算、大數據、人工智慧、區塊鏈等領域。

♦突破智慧製造、數位分身、邊緣運算等新興技術障礙。

♦前瞻布局6G網路技術儲備,加大6G技術研發支持力道,積極參與推動6G國際標準化工作。

日本

Beyond 5G推動戰略-6G發展藍圖

♦透過財政支持與稅收優惠,目標在2025年起逐步建立關鍵技術。

♦目標全球基礎建設市占率達30%。

♦2025年前建立關鍵技術目標市占率達30%。

♦日本企業在6G相關領域專利全球市占率提升至10%以上。

韓國

6G行動通訊核心技術開發計畫

♦目標:2028年於特定地區測試6G;2030年提供6G正式服務。

♦六大關鍵績效指標:超效能、超頻寬、超空間、超精密、超智慧及超信任。

 資料來源:電子時報、日本經濟新聞、台灣經濟研究院產經資料庫整理,2022年3月

 

 

 

就美國而言,為搶先取得次世代行動通訊的領先,2020年10月美國電信產業解決方案聯盟發起成立Next G聯盟(Next G Alliance),成員包括Apple、Verizon、AT&T、T-Mobile、Nokia、Ericsson、Samsung、Google、Meta、Qualcomm及美國國防部等,2022年2月Next G聯盟發布首份6G發展白皮書,明確規劃北美6G發展路線圖,並列出六大發展目標,內容涵蓋未來國際標準、部署、產品、6G營運與服務等層面,從技術、法規、社會、環境及地緣政治等不同角度切入,探究6G發展的可能性,並促成產業、政府單位及學術機構的合作,以利6G政策的制定。除此之外,歐盟推動的智慧網路與服務(Smart Network and Services;SNS)歐洲夥伴關係聯合計畫旗下「Work Program 2021-2022」研究項目涵蓋多個由5G演進至6G的大規模測試,投資規模約達2.4億歐元,目的在發展數位及綠色轉型所需的5G基礎設施與尚未標準化的6G系統,為歐洲的通訊網路發展立下策略研究創新藍圖。

相較之下,中國以往在5G通訊領域取得一定程度的領先優勢,然而受到美國針對華為祭出一連串的抵制,使得中國在次世代通訊的發展面臨阻礙。為進一步突破限制,中國希望透過政策支持,積極推動次世代行動通訊的發展,強化產業自主,以延續其在通訊領域的優勢地位。2022年中國國務院公布《十四五數位經濟發展規劃》,提出十四五期間將以5G網路作為骨幹、數據管理為核心,透過加大6G技術研發支持的力道,積極取得標準必要專利(SEP),創造超高速、超低延遲及超高連結的網路環境,並加快布局衛星通訊網路,落實空中、海上與地面上網路的無縫連結,目標藉由網路技術與AI、大數據等科技發展,加速進行數位轉型,帶動中國經濟的進一步成長。

除美國、歐盟及中國均陸續投入6G發展之外,日韓亦不落人後,日本總務省早在2020年6月就已發表「Beyond 5G推動戰略-6G發展藍圖」,將6G發展提升至國家戰略等級,並成立「Beyond 5G新經營戰略中心」作為主導組織,以全球為市場、建立創新生態系統及集中資源投入為基本方針,並依研發、智財權/標準化、市場普及等三大策略進行規劃,透過與國際組織協同合作,集中產官學力量,以戰略性取得6G所需核心技術的專利與標準為目標,未來將與美國合作,目標在2030年建立6G行動通訊的國際標準。而韓國科學技術情報通信部(MSIT)推動6G行動通訊核心技術開發計畫,計畫至2025年底為止,投入2,200億韓圜發展6G,此計畫將以韓國電子通信研究院(ETRI)做為主導機構,結合日本三大電信商及三星電子等30家以上的企業或機構,大力投資低軌道衛星,研發相關核心技術,未來將推動衛星與地面通訊整合服務,以達成6G商轉的目標。

有鑑於各國競相投入6G相關技術研發與標準制訂,國際電信業者、電信設備、半導體等科技大廠亦不約而同的搶先布局6G通訊,其中面對美國嚴厲制裁的華為,2021年9月發表6G發展計畫,未來將加快6G領域的研究,目標2030年推出6G相關產品,企圖透過6G領域的搶先布局延續其在全球行動通訊技術的領先地位。而三星、樂金與韓國三大電信商則自2019年起投入6G通訊技術的開發,2021年三星、樂金分別展開6G通訊的測試,並積極參與國際6G標準化組織,未來將透過韓國6G官方計畫進行技術整合。至於日本電信業者NTT集團透過與日商NEC、Fujitsu、SONY及Intel、Ericsson、Nokia、Orange等歐美企業的合作,目標在2025年舉辦的大阪世界博覽會上展示實驗性的6G網路技術,並積極推動6G通訊標準的建立,力爭6G國際標準的主導權。而國內半導體設計大廠—聯發科亦看好6G通訊未來發展,2022年首次發表「6G願景白皮書」,勾勒次世代通訊技術發展願景,宣示將以關鍵技術趨勢、技術可行性、標準化時程為基礎,加速投入6G相關技術研發,並積極參與國際標準的制訂。

 

次世代通訊成為各國科技競爭角力的重要戰場

美中科技戰開打以來,顯見通訊產業的發展已經成為美中科技競逐主導權的關鍵戰場,而元宇宙概念的興起、烏俄戰爭開打,更凸顯低軌道衛星、6G行動通訊等次世代通訊將在未來的科技創新、國防軍事應用扮演關鍵角色。為掌握下一階段元宇宙所帶來的龐大市場商機與強化自主國防軍事力量,美國除持續強化寬頻網路基礎建設的普及度之外,憑藉自身在通訊技術、半導體等領域的優勢,與日本共同投入6G通訊技術、標準的開發,力爭次世代通訊產業發展的主導權。而中國則透過十四五規劃,加大對於6G技術的研發,強化產業自主的能力,以避免華為受美國制裁的事件再度重演,尋求在次世代通訊領域的優勢地位。而歐盟、日本、韓國更陸續啟動大規模的6G研發計畫,並將6G通訊列為國家重要的戰略目標,顯見次世代通訊已經成為各國科技競爭角力的重要戰場。

考量6G通訊將在2030年逐步進入商轉階段,加上電信商、網通設備廠商多預期元宇宙創新應用可望在2030年起漸趨發酵,各國為確保通訊自主、強化國防及軍事應用,並搶佔下一階段科技競爭的主導權與拓展元宇宙多元應用市場商機,未來將投入龐大政策資源支持次世代通訊的發展,預計將加速低軌道衛星、6G通訊等相關技術與應用的發展速度,為國內外電信業者、網路通訊設備及半導體等相關業者帶來龐大的市場商機。