擴大室內網路覆蓋率　LTE微型基地台需求增溫

微型基地台(Small Cell)將是提升長程演進計畫(LTE)網路室內覆蓋率的重要推手。行動裝置普及率、雲端服務內容飛速成長，加上BYOD(Bring You Own Device)的發展勢不可當，已使行動網路流量以驚人的速度翻升，各國電信商為確保室內及室外用戶上網品質一致，正相繼跳脫傳統以室外大型基地台(Marco Cell)覆蓋室內網路的網路設計框架，轉向部署新一代異質網路(Heterogeneous Network)架構，期透過兼容2G、3G及4G的微型基地台，以及無線區域網路(Wi-Fi)分流機制，達成全方位的行動網路覆蓋。

圖1　愛立信客戶解決方案部資深協理汪以仁指出，愛立信無線電點系統與一般Picocell相比，將提供更優異的布建彈性。

因應市場強勁需求，包括愛立信(Ericsson)、NSN(Nokia Solution and Networks)、華為、阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)、中興和三星(Samsung)等電信設備大廠，均已快馬加鞭研發LTE微微型蜂巢式基地台(Picocell)及毫微微型蜂巢式基地台(Femtocell)等解決方案，一場微型基地台技術競賽已鳴槍起跑。

加速異質網路布建　微型基地台火速推展

愛立信客戶解決方案部資深協理汪以仁(圖1)表示，隨著LTE服務商轉愈來愈成熟，電信商已將室內網路覆蓋率視為下一階段的發展重點(圖2)，包括AT&T、威瑞森(Verizon)、沃達豐(Vodafone)和中國大陸三大電信商均計畫透過微型基地台的部署，確保位處大型基地台訊號覆蓋邊緣的室內網路平均速率維持在10Mbit/s以上水準。

圖2　電信商布建新世代網路的流程規畫

目前室內環境網路覆蓋方式可分為兩大類，一是針對大型商業或購物中心等建築的分散式天線系統(DAS)，必須將天線拉進建築物，成本非常高，施工時間也長；另外則是適合小型平房或郊區住戶的Outside-in架構，利用大型基站提供基本的訊號覆蓋能力，但連線品質不佳。

然而，汪以仁分析，目前70%行動數據來自於中型建築(如大樓、公寓等)，但現有的室內覆蓋方案是以傳統的語音覆蓋為主，無法滿足容量日益增加的應用程式需求(圖3)；再加上成本高昂及可擴充性有所限制等原因，上述兩種方案均不利於現階段用戶數最龐大的中型建築室內網路布建，遂催生微型基地台的新概念，激勵電信設備商一窩蜂投入布局。

圖3　中型建築的室內網路覆蓋方案有諸多限制

事實上，早在2012年即有重量級電信設備商提出大型基站縮小版的概念，並打造4G微型基地台的產品雛型，然而，此種產品思維初期因欠缺考量升級的彈性，以及整體的網路布建規畫與成本控管，遂導致近1～2年來市場滲透率成長平緩。為突破微型基地台推展的桎梏，愛立信即提出全新設計概念--無線電點系統(Radio Dot System)，以簡化網路布建複雜度，並保留通訊技術升級的空間。

汪以仁強調，愛立信的無線電點系統可望重新定義微型基地台架構。該方案透過模組化設計整合主動式天線單元(AAE)及天線匹配單元(AMU)，除能與大型行動網路完全整合外，並可充分運用現有室內有線及室外蜂巢式基礎建設，將有助電信商加速擴展LTE網路覆蓋範圍及資訊容量，進而優化室內用戶聯網體驗。

汪以仁認為，單從微型基地台角度切入，並非有效實現異質網路的方式，必須從整體網路架構面著手，方能真正發揮微型基地台的價值。因此，在設計上須綜合考量產品體積、功耗、成本、建置便利性，以及擴充支援新通訊協定的靈活性，以提供媲美大型基地台的連線品質，並符合消費性電子的低成本要求，同時還能因應多頻多模LTE、LTE-A、LTE Direct，以及LTE與Wi-Fi無縫切換的新技術發展，隨時換裝模組以更新產品規格。

值得注意的是，愛立信無線電點系統經由標準的乙太網路(Ethernet)電纜(Cat 5/6/7)連接與供電，再連結至室內射頻單元(IRU)，並和基地台鏈路相連，不須大幅變動網路架構，有助減輕系統建構的複雜度與成本。據悉，AT&T已計畫導入該方案，做為旗下異質網路的一環。

壯大LTE異質網路　設備商重兵部署新網路架構

除微型基地台的重要性正與日俱增外，Wi-Fi分流機制亦已成為LTE異質網路中不可或缺的一環；同時，新一代行動回程(Backhaul)方案亦醞釀轉型成軟體定義網路(SDN)架構，驅使電信商和相關設備業者全力投入布建。

圖4　NSN大中華區總裁馬博策Markus Borchert表示，2014年中國大陸TD-LTE商轉後，將使LTE大型基地台和微型基地台的出貨急速成長。

NSN大中華區總裁馬博策(Markus Borchert)(圖4)表示，2020年行動裝置用戶每天平均創造的資訊流量將上看1G，網路頻寬的需求將暴增十倍以上，因此電信商及網路服務業者對導入更有效管理龐大行動流量的新方法已迫在眉睫。

對此，異質網路已被視為4G時代的重要網路技術革新，用以無縫串連室內與戶外行動網路架構，並全面提升網路覆蓋率。馬博策強調，異質網路已成為全球電信商的競逐焦點，而此一架構須結合微型基地台、Wi-Fi分流機制，以及超高頻寬的光纖與乙太網路匯流解決方案，因而刺激新興電信網路設備需求，吸引NSN、愛立信和華為等業者爭相卡位。

現階段，NSN正加緊研發802.11ac或60GHz Wi-Fi網路分流技術，並已與歐美主要電信業者展開實地測試，商用腳步蓄勢待發。馬博策更透露，面對巨量資料(Big Data)不僅須進行分流，還要有效率的管理，因此，該公司自2012年就投入研究新一代SDN網路架構，以及自我組織網路(SON)技術，期以可編程軟體管理及分散式智慧運作方式，避免行動網路塞車與失效的問題，近1～2年內可望推動商用計畫成形。

整體而言，馬博策認為，2014年4G產業發展重心將逐漸轉移至亞洲地區，除日韓升級LTE-A網路的需求外，中國大陸、台灣4G釋照完成後，亦將出現新一波LTE設備採購需求，從而在短時間內建置商用網路；因此，明年各家電信設備商在亞洲市場的市占爭奪戰勢將更加白熱化。

微型基地台測試湧商機　PXI模組化測試再下一城

看準微型基地台測試需求將持續高漲，包括美商國家儀器(NI)、羅德史瓦茲(R&S)和安立知(Anritsu)等重量級量測儀器業者亦已陸續展開產品布局。由於微型基地台的射頻(RF)測試項目龐雜，且要求高吞吐量，因此美商國家儀器正強打高彈性的PXI模組化設計方案，期在激烈的市場競爭中脫穎而出。

圖5　美商國家儀器RF與無線測試部門資深經理Michael Schneider(右)提到，針對手機端的新興RF測試，該公司亦已準備相應方案。左為美商國家儀器無線基礎架構測試產品行銷經理Udo Dehne

美商國家儀器RF與無線測試部門資深經理Michael Schneider(圖5右)表示，近年微型基地台的討論聲浪不絕於耳，但受限於LTE網路生態系統尚未成熟，實際商用進展則相當緩慢；不過，2013年各國LTE網路覆蓋率已明顯攀升，加上尚未導入國家的釋照計畫也多大勢底定，可望在2014年大量挹注微型基地台出貨動能。

Schneider強調，由於微型基地台必須在更小的空間內導入複雜的RF設計，並須支援智慧型天線(Smart Antenna)等新技術以降低功耗，同時還要縮短測試時間與成本，以貼近消費性電子的價格要求，因此在測試方案上須結合更多軟硬體機制才能實現。

舉例來說，微型基地台要求連續式、高速的RF測試，必須採用PXI模組化設計，並導入四到八個埠的並行測試(Multi-DUT)架構、數位輸入/輸出(I/O)，以及精準的時序切換控制軟體，才能在短時間內解決繁雜測項，同時跟隨行動通訊標準版本更新腳步，增添新的功能測試模組。

Schneider進一步分析，若利用單機測試儀器則難以支援所有RF測項，並無法有效實現系統廠預期的生產速度；特別是針對智慧型天線測試，因該技術目的為降低裝置功耗，故量測儀器還須具備電源訊號擷取與控制功能，此對單機型測試儀而言，就須再搭配其他儀器，影響製造商的總持有成本。

因此，Schneider認為，隨著微型基地台需求升溫，PXI模組化儀器將有更多發揮空間；目前美商國家儀器已與高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)等通訊晶片大廠，以及NSN、西門子(Siemens)和華為等網通設備商緊密合作，全力推動微型基地台商用。