5G要大規模普及 先解決這幾個(gè)問(wèn)題

　　小型基站的概念并不新，且業(yè)界一直對其發(fā)展潛力相當看好，但到目前為止，小型基站的表現仍不如預期。不過(guò)由于5G訊號特性，勢必得靠小型基站來(lái)組成異質(zhì)網(wǎng)絡(luò )，因此在邁向IMT-2020的目標中，小型基站將是值得持續聚焦的一大重點(diǎn)。

　　由3GPP發(fā)布的5G技術(shù)發(fā)展使用情境，可區分為提供更高頻寬的eMBB，專(zhuān)為大規模物聯(lián)網(wǎng)應用而發(fā)展的mMTC，以及能滿(mǎn)足各種即時(shí)通訊需求，且可靠度更高的URLLC。由于三種應用場(chǎng)景鎖定的情境皆不相同，未來(lái)電信商的營(yíng)運模式與發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，勢必也將有所不同。

　　構筑5G藍圖eMBB/mMTC/URLLC各司其職

　　資策會(huì )智通所主任馬進(jìn)國(圖1)表示，目前5G New Radio大部分訂的標準，著(zhù)重在eMBB，URLLC今年將會(huì )訂得更為完整，而mMTC則會(huì )逐步靠NB-IoT、LTE對接過(guò)來(lái)，因此標準會(huì )訂得比較慢一些。

　　圖1 資策會(huì )智通所主任馬進(jìn)國表示，小型基站將會(huì )是發(fā)展eMBB的重要設備。

　　馬進(jìn)國進(jìn)一步表示，eMBB除了在6GHz以下的頻譜發(fā)展相關(guān)技術(shù)，也會(huì )發(fā)展在6GHz以上的頻譜。而小型基站(Small Cell)將會(huì )是發(fā)展eMBB的重要設備，由于目前6GHz以下的頻譜，大多是以大型基站發(fā)展的傳統網(wǎng)絡(luò )模式為主，而較以6GHz以上頻譜的毫米波技術(shù)，便須要小型基站來(lái)把速度沖得更快。而eMBB主要的應用會(huì )是在大流量的行動(dòng)寬頻業(yè)務(wù)。

　　除了eMBB，URLLC則將會(huì )著(zhù)重發(fā)展在6GHz以下的頻段上，主要應用會(huì )是無(wú)人車(chē)，因其反應必須很快，才能有效避免意外事故的發(fā)生。此外，另一項重要應用場(chǎng)域則是在智慧工廠(chǎng)，由于大量的機器都內建感測器，從感測器、后端網(wǎng)絡(luò )、下指令，再傳送回機器本身的這些過(guò)程，若以現有的網(wǎng)絡(luò )傳輸，將出現很明顯的延遲，可能引發(fā)工安事故。有鑒于此，URLLC將網(wǎng)絡(luò )延遲的目標壓低到1毫秒以下。

　　而mMTC也將會(huì )發(fā)展在6GHz以下的頻段，其將會(huì )應用在大規模物聯(lián)網(wǎng)上，目前較可見(jiàn)的發(fā)展是NB-IoT。

　　以往普遍的Wi-Fi、Zigbee、藍牙等，較屬于家庭用的小范圍技術(shù)，回傳線(xiàn)路(Backhaul)主要都是靠LTE，最近隨著(zhù)大范圍覆蓋的NB-IoT、LoRa等技術(shù)標準的出爐，可望讓物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展更為廣泛。

　　高頻5G訊號跑不遠小基站角色更吃重

　　在4G網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中，小型基站主要扮演的是補強網(wǎng)絡(luò )涵蓋死角的角色，主要的網(wǎng)絡(luò )涵蓋還是由大型基站負責。但由于5G通訊所使用的頻段更高，穿透力與涵蓋范圍將比4G更差，因此小型基站勢必將在5G網(wǎng)絡(luò )建置中扮演更重要的角色。

　　臺灣資通產(chǎn)業(yè)標準協(xié)會(huì )(TAICS)秘書(shū)長(cháng)暨工研院資通所副所長(cháng)周勝鄰指出，無(wú)論是大型基站還是小型基站，一個(gè)區域里基站越多，該行動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的系統容量也就越大。一個(gè)大基站涵蓋的半徑，可以從500公尺～2公里，但容量卻是固定的，因此范圍布得越廣，單一用戶(hù)可以的容量就越小，容易造成擁塞。如果能透過(guò)小型基站組網(wǎng)，便可把不同用戶(hù)分散到這些基站去，進(jìn)而讓容量增加。

　　未來(lái)5G小基站的觀(guān)念，會(huì )是在大型基站底下，再布建好幾個(gè)小型基站(圖2)。周勝鄰舉例，以臺北市東區的面積來(lái)說(shuō)，一座大型基站的訊號涵蓋范圍已經(jīng)足夠，但考慮到當地人潮擁擠、行動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的流量也高，因此網(wǎng)絡(luò )容量必須更大，才能滿(mǎn)足用戶(hù)需求。在SOGO等人潮聚集的地區再布建幾個(gè)小基站，便可有效提高網(wǎng)絡(luò )容量。

　　圖2超高密度異質(zhì)網(wǎng)絡(luò ) 資料來(lái)源：TAICS，臺灣5G白皮書(shū)

　　周勝鄰進(jìn)一步分析，但如此一來(lái)，大小基站必須能彼此協(xié)調，否則反而會(huì )互相干擾。這對基站規畫(huà)(Cell Planning)來(lái)說(shuō)，是新的挑戰。目前大小基站共存，仍存在訊號干擾的問(wèn)題。除此之外，小基站彼此如果布得太密，也會(huì )有干擾的問(wèn)題。因此，增加小型基站所能擴增的網(wǎng)絡(luò )容量，還是有其極限。以目前的技術(shù)來(lái)看，利用小型基站，最多可把網(wǎng)絡(luò )容量增加2～5倍。

　　以中國移動(dòng)為例，目前該公司是采用大小基站異頻運作的方式來(lái)降低干擾問(wèn)題。因為頻率不同的關(guān)系，該方式能成功避免大小基站相互干擾。不過(guò)，此作法可能難以應用在臺灣，因臺灣電信商的數量較多，每家廠(chǎng)商的頻譜資源都很有限，單一電信業(yè)者很難有如此多的頻率可以使用。

　　徹底解決基站干擾UDN還得加把勁

　　工研院新世代通訊技術(shù)與應用推廣部經(jīng)理劉家隆表示，5G UDN的研發(fā)目標，便是要在UDN環(huán)境下，解決基站間干擾增加的問(wèn)題，使小型基站布建密度增加十倍時(shí)，頻寬流量可同時(shí)接近時(shí)被增長(cháng)。

　　UDN提出把破壞性干擾，轉成建設性合成波的MIMO技術(shù)。從單一小型基站導入整個(gè)UDN網(wǎng)絡(luò )，透過(guò)MIMO與跨基站之間的緊密協(xié)調，來(lái)消除干擾，此過(guò)程稱(chēng)為Network MIMO。Network MIMO這種跨基站合作技術(shù)，現已被視為是5G的重要技術(shù)之一。

　　Nokia解決方案營(yíng)銷(xiāo)部臺港澳業(yè)務(wù)銷(xiāo)售總監鄭志中進(jìn)一步指出，由于目前部分電信營(yíng)運商是用比較傳統的方式在運行小型基站，沒(méi)有仔細規畫(huà)，而無(wú)法掌握干擾狀況。當大量部署小型基站時(shí)，所有的基站都必須有自我組織網(wǎng)絡(luò )(Self Organization Network， SON)的能力，才能有效調整、控制訊號的大小，以大幅避免干擾的狀況發(fā)生。

　　鄭志中分析，如今干擾狀況的產(chǎn)生，有可能是電信營(yíng)運商沒(méi)有考量到整體狀況，就直接進(jìn)行部署，以致于無(wú)法順利擴充訊號涵蓋量。同頻雖然在先天上有不少缺陷，但現已有許多技術(shù)可以在后天進(jìn)行改善。