小型基地臺的概念并不新，且產業對其重視程度，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展。不過由于5G訊號特性，勢必得靠小型基地臺來組成異質網絡，從5G一開始的應用場景，到頻譜規畫、以及RF組件開發等，皆可尋覓到其身影，因此在邁向IMT-2020的目標中，小型基地臺的起伏發展，將是值得持續聚焦的一大重點。

由3GPP發布的5G技術發展使用情境，可區分為提供更高帶寬的eMBB，專為大規模物聯網應用而發展的mMTC，以及能滿足各種實時通訊需求，且可靠度更高的URLLC。由于三種應用場景鎖定的情境皆不相同，未來電信商的營運模式與發展的產業生態鏈，勢必也將有所不同。

構筑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大部分訂的標準，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，因此標準會訂得比較慢一些。

圖1　資策會智通所主任馬進國表示，小型基地臺將會是發展eMBB的重要設備。

馬進國進一步表示，eMBB除了在6GHz以下的頻譜發展相關技術，也會發展在6GHz以上的頻譜。而小型基地臺（Small Cell）將會是發展eMBB的重要設備，由于目前6GHz以下的頻譜，大多是以大型基地臺發展的傳統網絡模式為主，而較以6GHz以上頻譜的毫米波技術，便須要小型基地臺來把速度沖得更快。而eMBB主要的應用會是在大流量的行動寬帶業務。

除了eMBB，URLLC則將會著重發展在6GHz以下的頻段上，主要應用會是無人車，因其反應必須很快，才能有效避免意外事故的發生。此外，另一項重要應用場域則是在智慧工廠，由于大量的機器都內建傳感器，從傳感器、后端網絡、下指令，再傳送回機器本身的這些過程，若以現有的網絡傳輸，將出現很明顯的延遲，可能引發工安事故。有鑒于此，URLLC將網絡等待時間的目標壓低到1毫秒以下。

而mMTC也將會發展在6GHz以下的頻段，其將會應用在大規模物聯網上，目前較可見的發展是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，回傳線路（Backhaul）主要都是靠LTE，最近隨著大范圍覆蓋的NB-IoT、LoRa等技術標準的出爐，可望讓物聯網的發展更為廣泛。

高頻5G訊號跑不遠　小基站角色更吃重

在4G網絡環境中，小型基地臺主要扮演的是補強網絡涵蓋死角的角色，主要的網絡涵蓋還是由大型基地臺負責。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，因此小型基地臺勢必將在5G網絡建置中扮演更重要的角色。

***資通產業標準協會（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，一個區域里基地臺越多，該行動網絡的系統容量也就越大。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，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，以臺北市東區的面積來說，一座大型基地臺的訊號涵蓋范圍已經足夠，但考慮到當地人潮擁擠、行動網絡的流量也高，因此網絡容量必須更大，才能滿足用戶需求。在SOGO等人潮聚集的地區再布建幾個小基地臺，便可有效提高網絡容量。

圖2　超高密度異質網絡

數據源：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調，否則反而會互相干擾。這對基地臺規畫（Cell Planning）來說，是新的挑戰。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絡容量，還是有其極限。以目前的技術來看，利用小型基地臺，最多可把網絡容量增加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，此作法可能難以應用在***，因***電信商的數量較多，每家廠商的頻譜資源都很有限，單一電信業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與應用推廣部經理劉家隆表示，5G UDN的研發目標，便是要在UDN環境下，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，轉成建設性合成波的MIMO技術。從單一小型基地臺導入整個UDN網絡，透過MIMO與跨基地臺之間的緊密協調，來消除干擾，此過程稱為Network MIMO。Network MIMO這種跨基地臺合作技術，現已被視為是5G的重要技術之一。

Nokia解決方案營銷部臺港澳業務銷售總監鄭志中進一步指出，由于目前部分電信營運商是用比較傳統的方式在運行小型基地臺，沒有仔細規畫，而無法掌握干擾狀況。當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絡（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生。

鄭志中分析，如今干擾狀況的產生，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，但現已有許多技術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5G高頻、高容量特性，RF組件在整合度、系統功耗上的要求，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。

ADI通訊基礎設施業務部中國區戰略市場經理解勇（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，應用在固定無線寬帶接入網絡上，從而提供家庭用戶高速的網絡連接方案。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相關技術產品的研發和演進，提供整體訊號鏈解決方案。

圖3　ADI通訊基礎設施業務部中國區戰略市場經理解勇表示，小型基地臺在中國大陸的發展十分火熱，應用場景日廣

由于5G基地臺采用大規模天線數組（Massive MIMO）技術，每個天線的發射功率并不大。相對于傳統大型基地臺來說，5G基地臺對系統功耗、尺寸和成本更加敏感，所以對于RF收發器組件，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絡容量和室內覆蓋難題的重要方式之一，和大型基地臺一起組成分層網絡，已是業界的共識和趨勢。目前小型基地臺在很多國家都有規模部署，在中國大陸的發展也十分火熱，應用場景日廣，主要產品形態以分布式射頻頭端（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，目前產業面臨的主要挑戰是，在如何取得更高整合度和更低功耗的目標下，保持成本競爭力。因為新的制程及及新技術的研發持續投入是巨大的，5G的成熟和大規模商用還須要很長一段時間。在組件指針上，由于5G標準還在制定之中，現在還不是很明確，但是由于5G的頻段包含微波和毫米波頻段，在組件的指針設計難度上會更大。

此外，伴隨各國陸續釋出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的高頻段頻譜，其中包括28GHz、37GHz、39GHz和一個新的64～71GHz未授權頻段。

對此，解勇表示，ADI在6GHz以下，與6GHz以上頻譜的RF組件之發展策略是齊頭并進，6GHz以下頻段重點開發CMOS制程的基于軟件定義無線電（SDR）架構的射頻完全整合型收發器（Transceiver）方案，以及射頻取樣架構數據轉換器；6GHz以上頻段目前重點開發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，也各自發布對小型基地臺發展有利的政策。合勤行動寬帶事業中心資深經理廖清波（圖4）表示，美國FCC釋出的CBRS頻段，將會是5G小型基地臺發展的重要頻段。目前行動通訊所使用的頻譜多半是競標而來，授權費用相當昂貴，因此整個電信產業基本上是以大型營運商為主體，但CBRS頻段采用注冊制，任何注冊的業者皆可使用，因此將給中小型電信業者較大的發揮空間。而對這些規模較小的電信業者來說，相較于大型基地臺，小型基地臺自然是更經濟實惠的選擇。

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

除了美國之外，在2016年底，***NCC亦放寬了小型基地臺的設置審驗，改采免審驗制度。未來在***建設小型基地臺將不必再逐一申請建置許可。廖清波認為，過去NCC把小型基地臺當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***的小型基地臺發展有相當大幫助。

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備（CPE），在整體布建的基站規畫時，僅用來彌補大型基地臺的不足，且衍生的干擾問題更讓業者對其印象大打折扣。在未來的5G時代，產業若能克服這些問題，開創出異質網絡的全新商業模式，將是小型基地臺蓬勃發展的一大利基。