從4G邁向5G時代，小型基地台(Small Cell)可以幫助運營商布建超密集網路，以滿足越來越高的頻寬速度及用戶體驗需求，並提供物聯網應用所需的綿密覆蓋。針對多樣化應用及場景，部署不同網路架構及功能需求的小型基地台，加上QoS/QoE還有行動邊緣計算等機制，能夠做到更深度的最佳化。
隨著行動寬頻用戶的增長及伴隨大頻寬應用的普及，運營商除了要滿足行動用戶對傳統的覆蓋及容量的需求外，更須要依場景和應用打造用戶優質體驗。因此除了傳統的廣域覆蓋外，更須確保各類熱點場景，如體育賽事、大型會議、機場、車站等人流集中場景的網路品質。另外，行動用戶對於室內的覆蓋及容量需求與日俱增，特別是大型的公開室內場所。在此趨勢下，具備極高布建彈性的小型蜂巢式基地台(Small Cell)將扮演越來越重要的角色。
小型蜂巢式基地台快速崛起
根據調查顯示，全球目前已布建超過1,400萬台小型蜂巢式基地台，而到2020年前，全球的小型蜂巢式基地台產值將達到60億美元。以下是小型蜂巢式基地台論壇(Small Cell Forum)對於小型蜂巢式基地台一些相關技術名詞的定義。
小型蜂巢式基地台泛指由電信運營商管理，低功率的無線接取技術，覆蓋範圍由10公尺到數百公尺不等，運行於授權頻譜(Spectrum)或運營商等級的非授權頻譜。小型蜂巢式基地台依功率和體積大小可分為以下數種不同的種類：
家用或企業用之室內低功率小型蜂巢式基地台，具備低功耗，易於安裝等特性。
企業用或公眾場合用之室內或室外低功率小型蜂巢式基地台，仍然易於安裝，但需要部分專業知識確保安裝場所及功率的相關優化。
通常指安裝於室外的短距離基地台，可以彌補Macro eNB的覆蓋空洞，增強對室內和室外用戶的覆蓋，有時也用於Picocell無法覆蓋之較大的室內空間，用於增加容量。
指針對人口密集都會區所布建的小型蜂巢式基地台，通常位於較高建築或街道燈桿上，協助增強都會區覆蓋及容量需求。
依序應用場景 選擇布建類型
說明過小型蜂巢式基地台的類型之後，接著說明其相關的應用場景(圖1)：
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| 圖1 小型蜂巢式基地台的種類與應用 |
包含一般家庭及小型SOHO辦公室等室內場景，使用低功率及高度整合的產品，同時在線用戶為4∼8人，安裝簡單快速。
室內企業場景，具有較大的射頻功率和覆蓋範圍，同時在線用戶為8∼32人，可依企業場所的大小增加安裝數量。一般由企業的IT人員與運營商專業人員共同安裝及調測，傳輸部分可沿用企業既有網際網路(Internet)連線或是另外安裝一條專線。
主要是針對都會區內室內和室外人潮密集的場景，包含購物商場、車站等。此類場景主要是為了滿足大量用戶的容量需求，因此同時在線用戶可能有數十個到數百個。另外，由於是市區內密集覆蓋區域，與Macro eNB間的協作和干擾控制的異質網路(HetNet)為主要技術議題。
小型蜂巢式基地台可做為特定居民區的熱點覆蓋，由於人口通常不多容量需求不大，採用小型蜂巢式基地台可較Macro eNB節省更多資源。
需求造就市場 驅動廠商布建意願
近年來隨著網路觀賞影片的需求大量興起，行動用戶對網路頻寬需求跟著水漲船高，運營商必須開始布建超高密度網路(Ultra-dense Network)才能滿足越來越高的頻寬速度和用戶體驗的需求。
另外，從4G邁向5G，漸漸朝向一個「連接無所不在」的方向前進，一個覆蓋非常綿密，甚至包含多種連接方式的小型蜂巢式基地台網路，是達成此一目標的重要方式之一。
最後，用戶應用和場景的多樣化，造就不同網路架構與功能需求，其最終目的就是讓用戶在各種應用及場景下都擁有最佳的體驗。透過小型蜂巢式基地台針對不同場景不同需求的部署，加上服務品質(QoS)/經驗品質(QoE)，還有行動邊緣計算(MEC)等機制，能夠做到更深度的最佳化。
大量布建難度高 事前規畫左右結果
為滿足新世代室內室外各場景及各種新興行動應用的需求，運營商必須結合傳統Macro eNB和小型蜂巢式基地台，打造優質的異質網路，並做有效的管理。其中結合遠端無線單元(RRU)和基頻單元(BBU)之一體化小型蜂巢式基地台，由於布建容易，並且回傳方式選擇較多較有彈性，被視為未來小型蜂巢式基地台發展的主要趨勢。
但是布建大量小型蜂巢式基地台容易與Macro eNB間容易產生無線干擾問題，為了解決此問題，需要更多的自動機制選擇頻率，功率也必須做優化調整，以期在覆蓋及干擾間達到一個最佳的平衡點。採用加強版蜂巢間干擾協調(enhanced Inter-Cell Interference Coordination, eICIC)和自組織網路(Self-Organizing Network, SON)技術可有效管理小型蜂巢式基地台和Macro eNB間的協同，最佳化整個網路的效能。
另外，小型蜂巢式基地台間的行動管理也是一個重要議題，由於每個蜂巢(Cell)的覆蓋範圍較小，意味著同樣大小的區域內會有更多的切換次數，對於信令的處理能力的需求也較大。鄰區數目的增加，對小型蜂巢式基地台處理能力造成挑戰。
小型蜂巢式基地台可應用的傳輸機制較為彈性，包含有線的光纖或銅線，或是無線的Macro eNB和微波(Microwave)都可當作回傳選擇方案。一般而言，若是有有線覆蓋的地區，回傳會優先選擇有線，否則才選擇無線。
此外，回傳線路的頻寬及經過的節點數也可能對效能造成影響，需要運營商事先做好相關規畫，以確保小型蜂巢式基地台的使用效能。
邁向5G時代 Small Cell不缺席
從4G邁向5G時代，小型蜂巢式基地台必須滿足新時代高頻寬、低延時以及海量連接的需求，同時也必須因應多種應用場景，提供能滿足用戶體驗的服務。以下是面向未來5G時代小型蜂巢式基地台的一些關鍵發展及應用方向：
授權與非授權頻譜實現融合
頻譜為無線通訊技術最重要的基礎資源，邁向5G時代，小型蜂巢式基地台除了利用原本運營商能夠合法使用的授權頻段外，並可融合非授權的公共頻譜(如Wi-Fi廣泛使用的5GHz)來做為容量的補充和加強。第三代合作夥伴計畫(3GPP) R13定義的相關技術如下：
．LWA(LTE WLAN Aggregation)
將運行於授權頻譜的長程演進計畫(LTE)及非授權頻譜的Wi-Fi(Wireless Fidelity)在封包資料匯聚通訊協定(PDCP)層實現聚合，並由LTE eNB做統一調度控制。此技術Wi-Fi AP和LTE eNB間必須要有一個Xw介面溝通，若以小型蜂巢式基地台實現，則經常是以LTE和Wi-Fi一體化設備方式實現，確保可靠性與低延時。
．LWIP(LTE WLAN Radio Level Integration with IPsec Tunnel)
LWIP技術毋須既有無線區域網路(WLAN)架構的改動，藉由使用者裝置(UE)透過WLAN建立IPSec通道至LTE eNB上的安全閘道器(Security Gateway)即可實現LTE與WLAN的聚合。
．LAA(LTE Assisted Access)
和LWA及LWIP不同，LAA技術是將LTE無線接入技術放在非授權頻段使用，並透過載波聚合(Carrier Aggregation)的方式實現融合(圖2)。一般小型蜂巢式基地台的實現方式為單設備內支援多個頻段載波，並利用授權頻段做為主載波。
非3GPP的標準中則包括LTE-U(採用LTE無線接入技術放在非授權頻段使用，但不使用Listen Before Talk技術)以及無須LTE授權頻段配合，可獨立在非授權頻段運行LTE的Multefire技術。
無線雲平台及行動邊緣計算火紅
網路元件虛擬化是未來趨勢，對於小型蜂巢式基地台來說，由於在某些場景如住家，回傳頻寬及延時並不若Macro eNB的回傳有較高的要求，在此情況下，採用PDCP/無線連結控制(RLC)以及媒體存取控制(MAC)/實體(PHY)層分開之虛擬化不會對傳輸成本造成增加。
此外，行動邊緣計算也是小型蜂巢式基地台未來發展演進之重要方向，藉由計算和儲存能力下放至eNB側，可大幅降低延時以及貼近用戶使用場景。行動邊緣計算可與無線雲平台結合，達到網路彈性架構實現，並確保用戶能隨時隨地得到最佳體驗，此部分在諾基亞所開發的無線雲平台行動邊緣計算上已經實現，並且在全球各場景行動邊緣計算應用，如體育賽事多角度直播、企業虛擬私網本地分流，以及擴增實境(AR)各項展示中得到很好印證。
自動化管理及優化愈發重要
由於小型蜂巢式基地台越來越高密度的布建，並與Macro eNB共同組成高密集的HetNet網路，自動化SON的角色將會越來越重要。並且，在虛擬化網路時代中，SON將演進成雲端(Cloud) SON，結合無線雲架構，確保Macro eNB和小型蜂巢式基地台，以及小型蜂巢式基地台彼此間的協作發揮整體作用，最大化網路效能和用戶體驗。
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| 圖2 LAA技術運作示意圖 |
結合物聯網應用不可免
針對一些室內廠區，難以布線但需要高可靠性連線的物聯網(IoT)應用來說，小型蜂巢式基地台是極具優勢的解決方案，除了可以提供專用覆蓋範圍、使用授權頻段帶來的極高可靠性外，安全性的優勢以及結合行動邊緣計算相關的資料處理能力，也讓小型蜂巢式基地台極適合相關場景的應用。此外，小型蜂巢式基地台一般覆蓋範圍較小，相對於Macro eNB能提供更準確的位置訊息，讓物聯網結合地理資訊的相關應用能夠更加成熟地實現。
因應未來網路需求 解決方案紛紛出籠
針對以上小型蜂巢式基地台所面臨的技術挑戰，眾廠商紛紛推出對應的方案，其中諾基亞推出最新一代平台Flexi Zone做為運營商最佳的小型蜂巢式基地台解決方案。該產品線包含室內家用及小型企業使用的Home Cell/Enterprise Cell，大容量的企業或公共室內場景使用的Flexi Zone Pico，室外及大型室內場景使用之Flexi Zone Micro，以及獨家大功率大覆蓋，可做為Macro eNB補充方案的Flexi Zone Mini Macro。這些產品皆具備與Macro eNB完全相同的高品質軟體、最具競爭力的尺寸重量、大容量以及面向5G的創新技術。
(本文作者為Nokia大中國區移動寬帶客戶解決方案管理部E2E系統解決方案經理)