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B5G/6G前瞻通訊研討會暨5G行動寬頻人才培育計畫成果發表會心得分享

報告人：謝萬霖

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TASA – 衛星數量

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500 - 3000

30 - 499

10 - 29

2 - 9

……

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TASA – 衛星軌道分類

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https://en.wikipedia.org/wiki/Low_Earth_orbit

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TASA – LEO 競爭

SpaceX： 12000 small sat.

Amazon： 3000 small sat.

One Web 1000 small sat.

Hanhwa： 2000 small sat.

Taiwan： 12 small sat.

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https://www.scimonth.com.tw/archives/4659

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TASA – 衛星發展時間線

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Time

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

FS-1

1999 – 2004

美制

電離層觀測

海洋水色觀測

Ka 頻傳輸實驗

FS-2

2004 – 2016

法制

遙測照相

FS-3

2006 – 2020

台美制

氣象觀測

FS-5

2017 – 2017

台制

遙測照相

FS-7

2019 – 2019

台美英制

氣象觀測

Triton

2023

台制

氣象觀測

B5G (2+4)

2025~2026

FS-8 (6+2)

2024~2031

遙測照相

SAR (2)

2027~2031

主動式反射面

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TASA – 衛星在 5G 中的角色

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https://www.networld2020.eu/wp-content/uploads/2014/02/SatCom-in-5G_v5.pdf

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TASA – 人才培訓

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台聯大

太空科技與工程學分學程

教育部

太空系統工程研究所 (2023~)

太空基礎人才

太空環境驗測課程

太空產業人才

台灣太空事務人才

青年選訓計畫

太空事務人才

低軌衛星通訊課程

衛星系統工程課程

立方衛星設計課程

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NGMN 6G 發展時間線

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NTU 貢獻 1 use case

(3.2.1 Robot Network Fabric)

https://www.free6gtraining.com/2021/07/ngmns-6g-vision-and-roadmap.html

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NGMN 6G Use Cases 誕生經過

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https://www.ngmn.org/wp-content/uploads/NGMN-6G-Use-Cases-and-Analysis.pdf

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NGMN 6G Vision

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https://www.ngmn.org/wp-content/uploads/NGMN-6G-Drivers-and-Vision-V1.0_final_New.pdf

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NGMN 6G 發展

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https://www.free6gtraining.com/2023/03/ngmn-whitepaper-on-6g-requirements-and.html

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ITRI – 6GNTN

對象：6G 基站 or 6G 手機
頻段：mmWave or FR3 (預想)
傳輸量：

DL 2Mpbs
UL 63kpbs

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https://www.researchgate.net/publication/356269144_Toward_6G_Non-Terrestrial_Networks

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ITRI – RIS

場域：室內專網
頻段：mmWave
特色：

強波器 1/10 ~ 1/20 功耗
AI 控制

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https://www.semanticscholar.org/paper/Active-RIS-vs.-Passive-RIS%3A-Which-Will-Prevail-in-ZhangDai/06db70510148991c98fbc4bb71613ecd4d1a2b16

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ITRI – JCAS 通感算融合

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通信

(區域資訊共享)

感知

(狀態量測/物件辨識)

計算�(邊緣計算)

通信 + 感知

協同量測
提高環境狀態掌握

通信 + 計算

聯合邊緣計算
可套用 AI 模型

感知 + 計算

量測數據計算處理
加速波束對準

通信 + 感知 + 計算

提高波束對準精確度
靜態目標 cm 級測距、動態目標 10cm 級測距

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ITRI – 5G + NTN

Solved Issues

高速移動(衛星)
長距離(800 km)
都卜勒效應
傳遞延遲
訊號衰弱
衛星波束覆蓋範圍大且變化快速

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Security – 4G Auth.

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https://www.cablelabs.com/insights/a-comparative-introduction-to-4g-and-5g-authentication

Plaintext IMSI over the air

No home control

DDoS possible

UE – User Equipment

eNodeB – Evolved NodeB

MME – Mobility Management Entities

HSS – Home Subscriber Server

RRC – Radio Resource Control

IMSI – International Mobile Subscriber Identity

AV – Authentication Vector (auth token + auth response token)

XRES – eXpected Response

NAS – Non Access Stratum

首先，UE 身份不加密地通過無線電網絡發送。雖然臨時標識符（例如，全球唯一臨時身份，GUTI）可用於隱藏訂戶的長期身份，但研究人員表明 GUTI 分配存在缺陷：GUTI 不會根據需要頻繁更改，並且 GUTI 分配是可預測的（例如，具有固定字節）。更重要的是，當響應來自網絡的身份請求消息時，UE 的永久身份可以在身份響應消息中以明文形式發送。

其次，在 UE 身份驗證期間，當服務網絡諮詢時，歸屬網絡會提供 AV，但它不是身份驗證決策的一部分。這樣的決定完全由服務網絡做出。

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Security – 5G Auth.

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https://www.cablelabs.com/insights/a-comparative-introduction-to-4g-and-5g-authentication

SUPI = Subscription Permanent Identifier (=IMSI)

SUCI = Subscription Concealed Identifier

GUTI = Globally Unique Temporary UE Identifier

Subscriber ID privacy

Increased home control

AKA – Authentication and Key Agreement

USIM – Universal Subscriber Identity Module

SEAF – Security Anchor Function

AUSF – Authentication Server Function (=HSS)

UDM – Unified Data Management：跑資料管理相關的 function

ARPF – Authentication Credential Repository and Processing Function：計算身分驗證資料 + 計算密鑰

SIDF – Subscription Identifier De-concealing Function：解 SUCI 為 SUPI (=IMSI)，UE 用被配發的公鑰加密，SIDF 用對應私鑰解密

在 5G-AKA 中，SEAF 可以在收到來自 UE 的任何信令消息後啟動認證過程。請注意，如果服務網絡尚未為 UE 分配 5G-GUTI，則 UE 應向 SEAF 發送臨時標識符（5G-GUTI）或加密的永久標識符（SUCI）。 SUCI 是使用家庭網絡公鑰的 SUPI 加密形式。因此，在 5G 中，UE 的永久標識符（例如 IMSI）永遠不會以明文形式通過無線電網絡發送。此功能被認為是對前幾代技術（如 4G）的重大安全改進。

SEAF 通過向 AUSF 發送認證請求來啟動認證，AUSF 首先驗證請求認證服務的服務網絡是否已獲得授權。成功後，AUSF 向 UDM/ARPF 發送認證請求。如果AUSF提供了SUCI，則調用SIDF對SUCI進行解密得到SUPI，進而用於選擇為訂閱者配置的認證方式。本例中選擇並執行的是5G-AKA。

UDM/ARPF 通過向 AUSF 發送認證響應來啟動 5G-AKA，認證向量由 AUTH 令牌、XRES 令牌、密鑰 KAUSF 和 SUPI（如果適用）組成（例如，當 SUCI 包含在相應的認證中時）請求），以及其他數據。

AUSF 計算預期響應令牌 (HXRES) 的哈希，存儲 KAUSF，並將身份驗證響應連同 AUTH 令牌和 HXRES 一起發送到 SEAF。請注意，在此身份驗證響應中，SUPI 不會發送到 SEAF。只有在UE認證成功後才發送給SEAF。

SEAF 存儲 HXRES 並在向 UE 的認證請求中發送 AUTH 令牌。 UE 通過使用它與歸屬網絡共享的密鑰來驗證 AUTH 令牌。如果驗證成功，則 UE 認為網絡已通過身份驗證。 UE 通過計算並向 SEAF 發送一個由 SEAF 驗證的 RES 令牌來繼續進行身份驗證。成功後，SEAF 進一步將 RES 令牌發送給 AUSF 進行驗證。請注意，位於家庭網絡中的 AUSF 對身份驗證做出最終決定。如果來自 UE 的 RES 令牌有效，則 AUSF 計算錨密鑰（KSEAF）並將其發送到 SEAF，如果適用，連同 SUPI。 AUSF 還將身份驗證結果通知 UDM/ARPF，以便他們可以記錄事件，例如，出於審計目的。

(沒在流程裡)

在收到 KSEAF 後，SEAF 派生出 AMF 密鑰（KAMF）（然後立即刪除 KSEAF）並將 KAMF 發送到位於同一位置的接入和移動性管理功能（AMF）。然後，AMF 將從 KAMF 中導出 (a) 保護 UE 和 AMF 之間的信令消息所需的機密性和完整性密鑰，以及 (b) 另一個密鑰 KgNB，它被發送到下一代 NodeB (gNB) 基站用於導出用於保護 UE 和 gNB 之間後續通信的密鑰。請注意，UE 具有長期密鑰，它是密鑰派生層次結構的根。因此，UE 可以導出所有上述密鑰，從而在 UE 和網絡之間產生一組共享密鑰。

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Security – 5G SEPP

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https://moniem-tech.com/2023/01/12/what-is-5g-security-edge-protection-proxy-sepp/

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Security – 5G NFs

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https://www.enisa.europa.eu/publications/nfv-security-in-5g-challenges-and-best-practices

NEF

NEF，位於5G核心網與外部第三方應用功能（可能還有一些內部AF）之間，負責管理外部開放網絡數據，所有外部應用想要訪問5G核心網內部數據都必須通過通過 NEF。

通過將網絡能力開放給第三方應用，實現網絡能力與業務需求的友好對接，提升業務體驗，優化網絡資源配置。

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NRF

NRF，5G核心網（5GC）的網絡功能之一。它支持服務發現特性，它接收來自NF實例的NF發現請求，並將發現的（discovered）NF實例的信息提供給另一個NF實例。註冊信息包括NF類型、地址、服務列表等。

UPF

用戶平面功能 (UPF) 代表控制平面和用戶平面分離 (CUPS) 策略的數據平面演進，它是 3GPP 5G 核心網絡 (5GC) 的基本組成部分。

UPF 在數據傳輸過程中起著最關鍵的作用。它提供移動基礎設施和數據網絡 (DN) 之間的互連點，即 GTP-U 的封裝和解封裝。

NSSF

網絡切片是5G的一項關鍵原生能力，可以最大限度地發揮通信網絡的性能，降低網絡建設和運維成本，5G時代“切片就是能力，切片就是產品”已經成為業界共識。

核心網作為網絡差異化運營的關鍵錨點，成為5G時代更為重要的網絡，提供按需部署網絡功能和資源的能力，滿足未來垂直行業多樣化的業務需求。

UDM

UDM與4G的HSS（Home Subscriber Services）一樣，是5G通過Nudm接口集中處理網絡用戶數據的方式，為AMF、SMF、SMSF、AUSF、NEF和GMLC提供服務。它還提供訪問授權、註冊、不間斷服務等服務。

AUSF

作為 5GC 促進安全過程的主要部分，AUSF 執行識別 UE 和存儲認證密鑰的認證功能。

PCF

為控制平台功能提供策略規則。這包括網絡切片、漫遊和移動管理。

支持新的5G QoS策略和計費控制功能。

SMF

SMF 是 5G 基於服務的架構 (SBA) 的基本元素。 SMF 跟踪 5GC 中 UE 的 PDU 會話和 QoS 流，並確保它們的狀態和狀態在控制平面和用戶平面中的網絡功能之間同步。�它還從PCF（Policy Charging Function）接收PCC（Policy and Charging Control）規則，並將PCC規則轉換為SDF模板、QoS Profiles和分別用於UPF、gNB和UE的QoS Rules，用於QoS Flows的建立、修改和發布等。

AMF

AMF將不同接入網的控制平面終結到5G核心網（5GC）上，並控制哪些UE可以接入5GC與DN交換流量。當 UE 從一個 gNB 漫游到另一個 gNB 以實現會話連續性時，它還管理 UE 的移動性（只要可能）。

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5G 技術入教

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下世代編碼技術模組
5G 大型陣列天線基頻模組
5G 傳輸模擬技術模組
5G NR 實體層技術模組

5G 基頻傳收機實作模組
5G 通訊系統

5G 技術規格與實驗
MIMO 通訊系統
編碼理論

第一期

第二期

第三期

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現場有趣的展示

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轉動訊號發射器

演算法尋找接收器

接通傳遞訊號

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題外話

TASA 變更為行政法人 (比過去有錢)

大力徵人 (200 > 600)

5G 技術聯盟研討會很捨不得把技術公開

會場投影片當天沒下載就沒了

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參考資料

科學月刊 – 台灣立方衛星的過去、現在與未來 (https://www.scimonth.com.tw/archives/4659)
NetWorld – SatCom in 5G (https://www.networld2020.eu/wp-content/uploads/2014/02/SatCom-in-5G_v5.pdf)
中央廣播電台 – 福衛七號 (https://www.rti.org.tw/news/view/id/2024540)
NGMN – 6G Drivers and Vision (https://www.ngmn.org/work-programme/ngmn-6g-drivers-and-vision.html)
NGMN – 6G Use Cases and Analysis (https://www.ngmn.org/work-programme/6g-use-cases-and-analysis.html)
NGMN – 6G Requirements and Design Considerations (https://www.ngmn.org/publications/6g-requirements-and-design-considerations.html)
ResearchGate – Toward 6G Non-Terrestrial Networks (https://www.researchgate.net/publication/356269144_Toward_6G_Non-Terrestrial_Networks)
Semantic Scholar – Active RIS vs. Passive RIS: Which Will Prevail in 6G? (https://www.semanticscholar.org/paper/Active-RIS-vs.-Passive-RIS%3A-Which-Will-Prevail-in-Zhang-Dai/06db70510148991c98fbc4bb71613ecd4d1a2b16)
中國通信學會 – 通感算一體化網路報告 (https://www.china-cic.cn/upload/202202/24/b9f23a4c8b1640babd34a7526beadbc5.pdf)
CableLabs – A Comparative Introduction to 4G and 5G Authentication (https://www.cablelabs.com/insights/a-comparative-introduction-to-4g-and-5g-authentication)
ASAT – Security Enhancement for LTE Authentication Protocol (EPS-AKA) (https://asat.journals.ekb.eg/article_23028_7d1eee3c9a37c1fadc94c26d0b5f4f09.pdf)
Ericsson – Security for 5G Service-Based Architecture: What you need to know (https://www.ericsson.com/en/blog/2020/8/security-for-5g-service-based-architecture)
ENISA - NFV Security in 5G (https://www.enisa.europa.eu/publications/nfv-security-in-5g-challenges-and-best-practices)
Moniem-Tech – What is 5G Security Edge Protection Proxy (SEPP)? (https://moniem-tech.com/2023/01/12/what-is-5g-security-edge-protection-proxy-sepp/)
5G 無線通訊技術聯盟 (http://5gwct.nctu.edu.tw/)

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