採用無線布建方式　Small Cell後置網路建設快狠準

Small Cell的架設方式區分為室內與室外兩種模式，而室內架設Small Cell的方式大抵會按照建築物內的使用者需求來安裝與布建，也因為需求比較明確，架設的成本與建構方式均以光纖纜線與專線為主；而對於未來戶外Small Cell的市場前景，根據Infonetics Research的研究顯示，未來4年營運商與相關企業將會花費60億美元在戶外Small Cell後置網路(Backhaul)設備上。

行動上網數據流量驚人　戶外Small Cell建置需求增

事實上，在2012年時戶外Small Cell仍少於七千個，但市場研究顯示在2017年將會成長到八十五萬個，顯見戶外Small Cell會是一個不可忽視的需求市場；而對於Small Cell後置網路的規範，在IEEE 802.16R內已有詳細的資料，且Small Cell Forum也在研議對於Small Cell後置網路的布建規範。

由於智慧型手機與其他行動通訊裝置大量普及，使用者對於資料傳輸需求量亦不斷提升。在新聞報導上常常以傳輸1GB的電影檔案為例，3G需要10分鐘，LTE只需要1分40秒來展現LTE的傳輸速度。

事實上，在LTE所採用的技術裡，為因應高速增長數據吞吐量需求，LTE基地台技術採用了高階調變、高階多重輸入多重輸出(MIMO)與載波聚合(CA)等新技術，這樣的演進也一併推進電信商對於LTE Small Cell的規格要求，也使得後置網路的實體介面必須能應對LTE商轉後資料傳輸容量急劇增長帶來的挑戰。

因此，電信營運商也就必須在布建LTE基地台設備的同時，對於現有的後置網路進行升級，以應付行動通訊網路流量的急遽增加。

另一方面，行動通訊網路的基礎設備對會直接關係到營運商的用戶數與使用者接受度與滿意度，可以想見，行動通訊網路設備在戶外的架設需求與戶內架設布建會有不同的規格要求，所以選用戶外後置網路布建技術的選項時，方便架設與快速布建就是一個考量的重點。

戶外Small Cell後置網路布建技術選項

許多的後置網路技術已經被提出，其中可大致區分為有線與無線兩種。

‧	有線後置網路
	有線的後置網路有幾個技術方案，分別為光纖、Digital Subscriber Line(xDSL)與Hybrid Fibre-coax。

其中又以光纖通訊網路成為未來布建的主要選項，以做為固定點基地台的後端後置網路傳送接續方式。光纖網路有其特有的優點，如高頻寬、傳輸量大，且使用光為傳輸媒介，可大大降低傳輸過程中的電磁干擾而使得資料傳輸的穩定性提高，其中衰減小的特性可使得傳輸的距離更遠。

因應LTE所帶來的傳輸流量，各家電信營運商大多從原本的10Gbit/s等級的光纖傳輸量，逐漸提升到40Gbit/s或是100Gbit/s的頻寬，但是光纖網路與其他的有線網路布建方式有其缺點，尤其它的前置作業時間長，布建的實體線路需要有路權單位的核可，才能開挖或是採用共用管路，而接續進入到建築物內部後則需要有施作線路上建物所屬單位，或是所有權人的同意才能進行，而後續也須付出使用租金等相關維護費用，所以光纖網路布建的成本與時程常常會有公文行政流程的限制與過長前置作業時間等問題，因而增加基礎建構的時程與難度。而且不同的營運商在同一地點架設基地台時，往往會因為既有的光纖網路已經被其他營運商建設完成，在重覆架設有其困難度的情況下，也須付費使用給基礎線路提供者，如此便會增加自己的營運成本，也因此後進的營運商常常想採取自有後置網路的想法出現，以減少租用其他家廠商所提供的後置網路迴路而須付出的成本。

‧	無線後置網路
	無線後置網路的架設必須考慮到所使用的頻段為何；事實上，目前業界大都使用非授權(Unlicensed)的頻段，以期望能夠減少頻率的使用成本。

廣受注意的非授權頻段為3.5GHz及5GHz，但是因現有的微波頻段在3.5GHz/5GHz上已經被頻繁的使用，所以大家的眼光也轉往更高頻段找尋適用的區間。雖然雨水會造成無線微波訊號的衰減，但是在市區街道上此數百公尺內的收送距離並不會造成影響，所以E-BAND(Extremely High Frequency Band)也就是目前的新選項。

由於無線微波的特性，會在空氣中造成訊號衰減而使得距離不會超過2公里，但此特性卻也符合Small Cell所需的後置網路距離--大約在500公尺到700公尺之間；Small Cell可以在一般街道上直接架設在路燈或是電線桿上，不會有穿過建築物的NLOS(Non-line of Sight)出現，以目前的技術已經可以提供到在雙向達到1Gbit/s的速度。

無線後置網路優勢多　戶外Small Cell布建更簡易

由於現在使用者在戶外的使用方式，除了一般商務使用，其他像是「打卡」、影像分享等功能，以及智慧型眼鏡、智慧型手表等穿戴式裝置在戶外的使用頻率也會越來越高，所以戶外Small Cell的布建也關係到使用者的滿意度；而對於戶外Small Cell設備需求，有成本與建設時程方面等問題須要考量。也因為如此，近來採用無線迴路的方案就不斷被提起與討論，希望利用無線網路的特性，減少對於網路布建時土木工程的需求，如此不但可以降低工程施作的成本，也能增加基地台設備架設的速度(表1)。

採用高頻段非授權的E-BAND是目前最被看好的無線後置網路技術，其利用E-BAND高頻率特性與大頻寬容量，再加上現有使用的設備不多而廣受青睞(除了一些汽車倒車雷達使用在此頻段)。另外，採用E-BAND的天線尺寸小，可以直接整合在Small Cell的外殼上，減少設備空間也降低裝設時的施工難度，而且小型的天線搭配與小型Small Cell的設備不但可以減少能源需求達成節能的目的，也可以降低大眾對於基地台設備的電磁波會對健康產生影響的疑慮。

無線後置網路的布建方式有兩類，分別為單點對多點(Point-to-multipoint, PMP)與點對點(Point-to-point, PTP)的布建方式。

‧	單點對多點(PMP)
	利用一個制高點，可以讓多個基地台(E-UTRAN NodeB, ENB)來連接上，方便快速布建ENB，節省後置網路的架設時間，也可以臨時增加ENB來擴建系統容量(圖1)。
‧	點對點(PTP)
	在無法直接面對置高點的位置上，可以採取點對點的橋接的接續方式，利用專用的後置網路點來轉接，達成無線後置網路的目標(圖2)。

圖1　單點對多點無線後置網路示意圖

目前台北市區許多的道路上都裝置有無線通訊設備，提供Taipei Free等無線上網服務，而這些設備通常都是架設在路燈上或是紅綠燈的電線桿上，所以若是想要利用路燈上或是電線桿架設戶外Small Cell，在台北這樣子的城市情況下，路燈電線桿大都會被旁邊的高樓所擋住，因此想完全利用一個通訊塔或是高樓頂架設點來達成無線後置網路迴路是相當困難的。

所以後續對於街道上無線後置網路的發展也會將無線網狀網路(Wireless Mesh Network)納入LTE Small Cell的研議項目，避免專職轉接裝置設備的架設與資源浪費，以加速無線後置網路的布建。

此外，對於台灣山地部落的通訊架設需求，無線後置網路會是一個相當良好的選擇，可以避免實際布置實體線路的工程挑戰，方便實現偏鄉地區無線上網的需求，也可以避免因為天災造成線路中斷的危機。相同的功能在平時可以當作土石流或是森林火災還是環境監控的轉接點。

圖2　點對點無線後置網路示意圖

對於時常會有大量人潮聚集的地點也更能夠使用無線後置網路技術，如同總統府前的凱達格蘭大道，每當有活動人潮聚集時，電信公司往往須要出動行動通訊車來增加網路容量，若是在其附近的高點設置一接收點，則只要在須要增加系統容量的時候將Small Cell架設到路燈或是電線桿上，也就能夠增加系統傳輸容量。

LTE基地台維護成本高昂　Small Cell SON功能至關重要

由於台灣目前電信營運商在建立LTE網路服務，除設立基地台之外，還需要對目前3G網路升級基地台後方連接到機房端的後置網路。由業者分析，過去每個3G基地台每個月後置網路成本約7,000到8,000元，貴則高達1萬元，一萬個基地台每個月後置網路成本上看1億元。而進入到LTE時代，提供更高速的行動寬頻服務所需要的高速光纖速度得達200Mbit/s到300Mbit/s以上，預估後置網路成本將比3G時代高出40%到50%。

因此，採用無線迴路的方案將會是一個有利的選項，而目前各大電信設備生產廠商也針對此功能提出自己的解決方案。對電信營運商而言，採用各家設備大廠解決方案的好處是可以有一套完整的網路管理架構，方便電信營運商能夠在遠端或是機房內部調整Small Cell的系統參數與效能。但一般的設備廠商在Small Cell的設計時也就必須要能夠一併提供相同的網路管理功能才能保持競爭力，而對於新的Small Cell也必須加入自我組織網路(Self-Organizing Network, SON)功能到需求項目中，同樣希望會在未來提供一個能減少運營成本，提高操作效率、網路性能和穩定性的網路布建架構。

(本文作者任職於資策會智通所)