5G要大規(guī)模普及 先解決這幾個問題
小型基站的概念并不新,且業(yè)界一直對其發(fā)展?jié)摿ο喈斂春?,但到目前為止,小型基站的表現仍不如預期。不過由于5G訊號特性,勢必得靠小型基站來組成異質網絡,因此在邁向IMT-2020的目標中,小型基站將是值得持續(xù)聚焦的一大重點。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201703/344868.htm由3GPP發(fā)布的5G技術發(fā)展使用情境,可區(qū)分為提供更高頻寬的eMBB,專為大規(guī)模物聯網應用而發(fā)展的mMTC,以及能滿足各種即時通訊需求,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(fā)展的產業(yè)生態(tài)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,小型基站將會是發(fā)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(fā)展相關技術,也會發(fā)展在6GHz以上的頻譜。而小型基站(Small Cell)將會是發(fā)展eMBB的重要設備,由于目前6GHz以下的頻譜,大多是以大型基站發(fā)展的傳統(tǒng)網絡模式為主,而較以6GHz以上頻譜的毫米波技術,便須要小型基站來把速度沖得更快。而eMBB主要的應用會是在大流量的行動寬頻業(yè)務。
除了eMBB,URLLC則將會著重發(fā)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(fā)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感測器,從感測器、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(fā)工安事故。有鑒于此,URLLC將網絡延遲的目標壓低到1毫秒以下。
而mMTC也將會發(fā)展在6GHz以下的頻段,其將會應用在大規(guī)模物聯網上,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,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(fā)展更為廣泛。
高頻5G訊號跑不遠小基站角色更吃重
在4G網絡環(huán)境中,小型基站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站負責。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,因此小型基站勢必將在5G網絡建置中扮演更重要的角色。
臺灣資通產業(yè)標準協(xié)會(TAICS)秘書長暨工研院資通所副所長周勝鄰指出,無論是大型基站還是小型基站,一個區(qū)域里基站越多,該行動網絡的系統(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,單一用戶可以的容量就越小,容易造成擁塞。如果能透過小型基站組網,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,會是在大型基站底下,再布建好幾個小型基站(圖2)。周勝鄰舉例,以臺北市東區(qū)的面積來說,一座大型基站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(qū)再布建幾個小基站,便可有效提高網絡容量。
圖2超高密度異質網絡 資料來源:TAICS,臺灣5G白皮書
周勝鄰進一步分析,但如此一來,大小基站必須能彼此協(xié)調,否則反而會互相干擾。這對基站規(guī)畫(Cell Planning)來說,是新的挑戰(zhàn)。目前大小基站共存,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,增加小型基站所能擴增的網絡容量,還是有其極限。以目前的技術來看,利用小型基站,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站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站相互干擾。不過,此作法可能難以應用在臺灣,因臺灣電信商的數量較多,每家廠商的頻譜資源都很有限,單一電信業(yè)者很難有如此多的頻率可以使用。
徹底解決基站干擾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(fā)目標,便是要在UDN環(huán)境下,解決基站間干擾增加的問題,使小型基站布建密度增加十倍時,頻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。從單一小型基站導入整個UDN網絡,透過MIMO與跨基站之間的緊密協(xié)調,來消除干擾,此過程稱為Network MIMO。Network MIMO這種跨基站合作技術,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(yè)務銷售總監(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站,沒有仔細規(guī)畫,而無法掌握干擾狀況。當大量部署小型基站時,所有的基站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(fā)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量到整體狀況,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。
評論