小型基地臺的概念并不新，且產(chǎn)業(yè)對其重視程度，也已行之有年，但到目前為止，小型基地臺并不如想象中蓬勃發(fā)展。不過由于5G訊號特性，勢必得靠小型基地臺來組成異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，從5G一開始的應(yīng)用場景，到頻譜規(guī)畫、以及RF組件開發(fā)等，皆可尋覓到其身影，因此在邁向IMT-2020的目標(biāo)中，小型基地臺的起伏發(fā)展，將是值得持續(xù)聚焦的一大重點。

由3GPP發(fā)布的5G技術(shù)發(fā)展使用情境，可區(qū)分為提供更高帶寬的eMBB，專為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而發(fā)展的mMTC，以及能滿足各種實時通訊需求，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藍圖　eMBB/mMTC/URLLC各司其職

資策會智通所主任馬進國（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國表示，小型基地臺將會是發(fā)展eMBB的重要設(shè)備。

馬進國進一步表示，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。而小型基地臺（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，大多是以大型基地臺發(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)，便須要小型基地臺來把速度沖得更快。而eMBB主要的應(yīng)用會是在大流量的行動寬帶業(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，另一項重要應(yīng)用場域則是在智慧工廠，由于大量的機器都內(nèi)建傳感器，從傳感器、后端網(wǎng)絡(luò)、下指令，再傳送回機器本身的這些過程，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)等待時間的目標(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　小基站角色更吃重

在4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，小型基地臺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)涵蓋還是由大型基地臺負責(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，因此小型基地臺勢必將在5G網(wǎng)絡(luò)建置中扮演更重要的角色。

***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，無論是大型基地臺還是小型基地臺，一個區(qū)域里基地臺越多，該行動網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量也就越大。一個大基站涵蓋的半徑，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，單一用戶可以分享到的容量就越小，容易造成擁塞。如果能透過小型基地臺組網(wǎng)，便可把不同用戶分散到這些基站去，進而讓容量增加。

未來5G小基站的觀念，會是在大型基地臺底下，再布建好幾個小型基地臺（圖2）。周勝鄰舉例，以臺北市東區(qū)的面積來說，一座大型基地臺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)再布建幾個小基地臺，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)

數(shù)據(jù)源：TAICS， ***5G白皮書

周勝鄰進一步分析，但如此一來，大小基地臺必須能彼此協(xié)調(diào)，否則反而會互相干擾。這對基地臺規(guī)畫（Cell Planning）來說，是新的挑戰(zhàn)。目前大小基地臺共存，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，增加小型基地臺所能擴增的網(wǎng)絡(luò)容量，還是有其極限。以目前的技術(shù)來看，利用小型基地臺，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地臺異頻運作的方式來降低干擾問題。因為頻率不同的關(guān)系，該方式能成功避免大小基地臺相互干擾。不過，此作法可能難以應(yīng)用在***，因***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。

徹底解決基地臺干擾　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，解決基地臺間干擾增加的問題，使小型基地臺布建密度增加十倍時，帶寬流量可同時接近時被增長。

UDN提出把破壞性干擾，轉(zhuǎn)成建設(shè)性合成波的MIMO技術(shù)。從單一小型基地臺導(dǎo)入整個UDN網(wǎng)絡(luò)，透過MIMO與跨基地臺之間的緊密協(xié)調(diào)，來消除干擾，此過程稱為Network MIMO。Network MIMO這種跨基地臺合作技術(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)鄭志中進一步指出，由于目前部分電信營運商是用比較傳統(tǒng)的方式在運行小型基地臺，沒有仔細規(guī)畫，而無法掌握干擾狀況。當(dāng)大量部署小型基地臺時，所有的基地臺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，有可能是電信營運商沒有考慮到整體狀況，就直接進行部署，以致于無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(xiàn)已有許多技術(shù)可以在后天進行改善。

5G帶來多重考驗　RF組件整合勢在必行

然而，無論大小基地臺，為因應(yīng)5G高頻、高容量特性，RF組件在整合度、系統(tǒng)功耗上的要求，相較4G LTE來得更高，因此組件供貨商如何在這些更嚴(yán)格的要求下，保持成本競爭力，將進一步影響到5G商用化的進程。對組件供貨商而言，如何進一步提高RF組件的整合度，使其在效能不打折的情況下降低功耗，將是一大挑戰(zhàn)。

ADI通訊基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)部中國區(qū)戰(zhàn)略市場經(jīng)理解勇（圖3）表示，美國營運商Verizon和AT&T，計劃在2017年把5G毫米波技術(shù)，應(yīng)用在固定無線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)上，從而提供家庭用戶高速的網(wǎng)絡(luò)連接方案。ADI作為主要的射頻微波芯片供貨商，多年來一致積極致力于微波和5G相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)和演進，提供整體訊號鏈解決方案。

圖3　ADI通訊基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)部中國區(qū)戰(zhàn)略市場經(jīng)理解勇表示，小型基地臺在中國大陸的發(fā)展十分火熱，應(yīng)用場景日廣

由于5G基地臺采用大規(guī)模天線數(shù)組（Massive MIMO）技術(shù)，每個天線的發(fā)射功率并不大。相對于傳統(tǒng)大型基地臺來說，5G基地臺對系統(tǒng)功耗、尺寸和成本更加敏感，所以對于RF收發(fā)器組件，要求其整合度更高，功耗更低以及成本更具競爭力。

解勇進一步表示，小型基地臺是解決網(wǎng)絡(luò)容量和室內(nèi)覆蓋難題的重要方式之一，和大型基地臺一起組成分層網(wǎng)絡(luò)，已是業(yè)界的共識和趨勢。目前小型基地臺在很多國家都有規(guī)模部署，在中國大陸的發(fā)展也十分火熱，應(yīng)用場景日廣，主要產(chǎn)品形態(tài)以分布式射頻頭端（Radio Head）或光纖延遠小型基地臺，以及一體化的小型基地臺為主。

解勇指出，目前產(chǎn)業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是，在如何取得更高整合度和更低功耗的目標(biāo)下，保持成本競爭力。因為新的制程及及新技術(shù)的研發(fā)持續(xù)投入是巨大的，5G的成熟和大規(guī)模商用還須要很長一段時間。在組件指針上，由于5G標(biāo)準(zhǔn)還在制定之中，現(xiàn)在還不是很明確，但是由于5G的頻段包含微波和毫米波頻段，在組件的指針設(shè)計難度上會更大。

此外，伴隨各國陸續(xù)釋出6GHz以下頻譜，給行動寬帶使用，同時在2016年7月份，美國FCC也開放了近11GHz可靈活運用于行動和固定無線寬帶服務(wù)的高頻段頻譜，其中包括28GHz、37GHz、39GHz和一個新的64～71GHz未授權(quán)頻段。

對此，解勇表示，ADI在6GHz以下，與6GHz以上頻譜的RF組件之發(fā)展策略是齊頭并進，6GHz以下頻段重點開發(fā)CMOS制程的基于軟件定義無線電（SDR）架構(gòu)的射頻完全整合型收發(fā)器（Transceiver）方案，以及射頻取樣架構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；6GHz以上頻段目前重點開發(fā)硅鍺制程的高性能微波整合組件。

NCC改采免審驗制度　小基站部署添動能

此外，近期美國與***政府，也各自發(fā)布對小型基地臺發(fā)展有利的政策。合勤行動寬帶事業(yè)中心資深經(jīng)理廖清波（圖4）表示，美國FCC釋出的CBRS頻段，將會是5G小型基地臺發(fā)展的重要頻段。目前行動通訊所使用的頻譜多半是競標(biāo)而來，授權(quán)費用相當(dāng)昂貴，因此整個電信產(chǎn)業(yè)基本上是以大型營運商為主體，但CBRS頻段采用注冊制，任何注冊的業(yè)者皆可使用，因此將給中小型電信業(yè)者較大的發(fā)揮空間。而對這些規(guī)模較小的電信業(yè)者來說，相較于大型基地臺，小型基地臺自然是更經(jīng)濟實惠的選擇。

圖4 合勤行動寬帶事業(yè)中心資深經(jīng)理廖清波表示，CBRS頻段將是5G小型基地臺發(fā)展的重要頻段。

除了美國之外，在2016年底，***NCC亦放寬了小型基地臺的設(shè)置審驗，改采免審驗制度。未來在***建設(shè)小型基地臺將不必再逐一申請建置許可。廖清波認(rèn)為，過去NCC把小型基地臺當(dāng)成大型基地臺來管理，申請的過程十分繁瑣，管制放寬后，將對***的小型基地臺發(fā)展有相當(dāng)大幫助。

周勝鄰則表示，此項放寬對電信營運商來講是好事，因為這意味著，小型基地臺的布建將會更加容易。

在4G時代，小型基地臺被視為客戶端設(shè)備（CPE），在整體布建的基站規(guī)畫時，僅用來彌補大型基地臺的不足，且衍生的干擾問題更讓業(yè)者對其印象大打折扣。在未來的5G時代，產(chǎn)業(yè)若能克服這些問題，開創(chuàng)出異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的全新商業(yè)模式，將是小型基地臺蓬勃發(fā)展的一大利基。