5G要大規(guī)模普及 先解決這幾個(gè)問題

　　小型基站的概念并不新，且業(yè)界一直對其發(fā)展?jié)摿ο喈?dāng)看好，但到目前為止，小型基站的表現(xiàn)仍不如預(yù)期。不過由于5G訊號特性，勢必得靠小型基站來組成異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，因此在邁向IMT-2020的目標(biāo)中，小型基站將是值得持續(xù)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(qū)分為提供更高頻寬的eMBB，專為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而發(fā)展的mMTC，以及能滿足各種即時(shí)通訊需求，且可靠度更高的URLLC。由于三種應(yīng)用場景鎖定的情境皆不相同，未來電信商的營運(yùn)模式與發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，勢必也將有所不同。

　　構(gòu)筑5G藍(lán)圖eMBB/mMTC/URLLC各司其職

　　資策會智通所主任馬進(jìn)國(圖1)表示，目前5G New Radio大部分訂的標(biāo)準(zhǔn)，著重在eMBB，URLLC今年將會訂得更為完整，而mMTC則會逐步靠NB-IoT、LTE對接過來，因此標(biāo)準(zhǔn)會訂得比較慢一些。

　　圖1 資策會智通所主任馬進(jìn)國表示，小型基站將會是發(fā)展eMBB的重要設(shè)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)，也會發(fā)展在6GHz以上的頻譜。而小型基站(Small Cell)將會是發(fā)展eMBB的重要設(shè)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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模式為主，而較以6GHz以上頻譜的毫米波技術(shù)，便須要小型基站來把速度沖得更快。而eMBB主要的應(yīng)用會是在大流量的行動寬頻業(yè)務(wù)。

　　除了eMBB，URLLC則將會著重發(fā)展在6GHz以下的頻段上，主要應(yīng)用會是無人車，因其反應(yīng)必須很快，才能有效避免意外事故的發(fā)生。此外，另一項(xiàng)重要應(yīng)用場域則是在智慧工廠，由于大量的機(jī)器都內(nèi)建感測器，從感測器、后端網(wǎng)絡(luò)、下指令，再傳送回機(jī)器本身的這些過程，若以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳輸，將出現(xiàn)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(biāo)壓低到1毫秒以下。

　　而mMTC也將會發(fā)展在6GHz以下的頻段，其將會應(yīng)用在大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)上，目前較可見的發(fā)展是NB-IoT。

　　以往普遍的Wi-Fi、Zigbee、藍(lán)牙等，較屬于家庭用的小范圍技術(shù)，回傳線路(Backhaul)主要都是靠LTE，最近隨著大范圍覆蓋的NB-IoT、LoRa等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)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(bǔ)強(qiáng)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(fù)責(zé)。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(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(TAICS)秘書長暨工研院資通所副所長周勝鄰指出，無論是大型基站還是小型基站，一個(gè)區(qū)域里基站越多，該行動網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)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，單一用戶可以的容量就越小，容易造成擁塞。如果能透過小型基站組網(wǎng)，便可把不同用戶分散到這些基站去，進(jìn)而讓容量增加。

　　未來5G小基站的觀念，會是在大型基站底下，再布建好幾個(gè)小型基站(圖2)。周勝鄰舉例，以臺北市東區(qū)的面積來說，一座大型基站的訊號涵蓋范圍已經(jīng)足夠，但考慮到當(dāng)?shù)厝顺睋頂D、行動網(wǎng)絡(luò)的流量也高，因此網(wǎng)絡(luò)容量必須更大，才能滿足用戶需求。在SOGO等人潮聚集的地區(qū)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) 資料來源：TAICS，臺灣5G白皮書

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

　　以中國移動為例，目前該公司是采用大小基站異頻運(yùn)作的方式來降低干擾問題。因?yàn)轭l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，此作法可能難以應(yīng)用在臺灣，因臺灣電信商的數(shù)量較多，每家廠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(yīng)用推廣部經(jīng)理劉家隆表示，5G UDN的研發(fā)目標(biāo)，便是要在UDN環(huán)境下，解決基站間干擾增加的問題，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。

　　UDN提出把破壞性干擾，轉(zhuǎn)成建設(shè)性合成波的MIMO技術(shù)。從單一小型基站導(dǎo)入整個(gè)UDN網(wǎng)絡(luò)，透過MIMO與跨基站之間的緊密協(xié)調(diào)，來消除干擾，此過程稱為Network MIMO。Network MIMO這種跨基站合作技術(shù)，現(xiàn)已被視為是5G的重要技術(shù)之一。

　　Nokia解決方案營銷部臺港澳業(yè)務(wù)銷售總監(jiān)鄭志中進(jìn)一步指出，由于目前部分電信營運(yùn)商是用比較傳統(tǒng)的方式在運(yùn)行小型基站，沒有仔細(xì)規(guī)畫，而無法掌握干擾狀況。當(dāng)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(diào)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，有可能是電信營運(yùn)商沒有考量到整體狀況，就直接進(jìn)行部署，以致于無法順利擴(kuò)充訊號涵蓋量。同頻雖然在先天上有不少缺陷，但現(xiàn)已有許多技術(shù)可以在后天進(jìn)行改善。