高速應用 嶄新生活體驗5G基地臺演進與審驗方式簡介 文｜陳佩均

一、5G時代來臨

我國於109年6月起，5家行動通信業者陸續取得國家通訊傳播委員會(以下簡稱本會)核發之行動寬頻業務3,500MHz、28,000MHz頻段特許執照，我國正式進入第5代行動通訊(5G)時代，5G網路的高寬頻影視(4K/8K)、多樣化AR/VR、360°視訊等場景進入國人的生活中，可應用5G大頻寬、低延遲及大連結的服務體驗。

目前全球採用兩種不同頻段部署5G網路，即3GPP劃分的FR1頻段和FR2頻段。其中FR1頻段範圍為450MHz~ 6GHz，被稱為Sub-6GHz頻段；FR2頻段範圍為24.25GHz~ 52.6GHz，被稱為毫米波頻段。

國際電信聯盟無線電通信部門(ITU-R)定義的5G使用情境，主要有以下3種(如圖1)：

• (一)增強版行動寬頻（Enhanced Mobile Broadband, eMBB）：多媒體內容、服務與資料接取；
• (二)高可靠且低延遲通訊（Ultra-reliable and Low Latency Communications, URLLC）：工業製造的無線控制、遠距醫療手術、智慧電網、交通運輸安全；
• (三)大量機器型式通訊（Massive Machine Type Communications, mMTC）：大量連網數據量低之感測裝置。

為了達成使用情境，其基本要求為高速通訊速率、高連線數、低延遲及高移動性等，需要靠新的無線技術如大規模多輸入多輸出系統(Massive MIMO)、毫米波(mmWave)及網路技術來達成。

資料來源：國際電信聯盟（ITU）

二、4G與5G無線接取網路(RAN)的差異

5G(NR)無線接取網路與4G(LTE-A)皆採用扁平化架構，基地臺拆成基頻單元(Baseband Unit, BBU)與遠端無線電單元(Remote Radio Unit, RRU)，5G將BBU再拆分為集中單元(Central Unit, CU)及分散單元(Distributed Unit, DU)，CU負責非即時性基頻處理，DU負責即時性基頻處理，RRU也可稱為無線電單元(Radio Unit, RU)。依據不同應用場景，CU與DU之間的功能分割可以有不同的選項，讓接取網路更有彈性。

為方便進行4G設備拆裝與維修，通常會採取RRU與天線系統分離，天線與RRU中間以饋線連接，RRU不需掛在天線支架上端或鐵塔上端，可以減少支架或鐵塔載重，也可以增加天線或RRU的配置彈性。

5G採用Massive MIMO多天線的技術，將RU、饋線和天線模組整合為主動天線模組(Active Antenna Unit, AAU)，通道數的增加可提升系統傳輸量，多天線也可以提供空間自由度，運用波束成形之技術，對高樓的覆蓋能力可增強，也可減少用戶間的干擾。

5G由於採用頻段(3,500MHz、28,000MHz)的電波特性，除需建設的基地臺數量較多外，也需要小型基地臺填補小區域的訊號涵蓋，或布建於熱點。小型基地臺的運用，具有靈活部署的特點，可以有效加強網路效能和服務品質，可應用於下列場景：

• (一)立體涵蓋：小型基地臺可安裝於燈桿、號誌桿或建築物外牆，或安裝於大樓室內，與大型基地臺形成立體涵蓋。
• (二)大容量室內涵蓋：室內使用者較多時，安裝小型基地臺可支援MIMO，提供足夠的容量及高速傳輸的要求。
• (三)提升整體網路容量：安裝於熱點，可減少大型基地臺負荷，讓大型基地臺服務中速至高速移動者的廣域涵蓋，提升網路效能。

基於5G基地臺設備上述改變，本會配合電信管理法訂定「 公眾電信網路基地臺設置使用管理辦法 」，以因應5G設備之演進。

三、基地臺審驗因應的改變

為實現5G相關技術，需要充足且更高頻段的頻率及更密集的基地臺建設，預估依現行技術及商業模式，4G與5G將並存10年以上。因此，基地臺的布建除以一般中低頻段基地臺為大範圍訊號涵蓋外，亦需要更大量之小型、高頻段及低功率基地臺進行布建。

配合電信管理法之頒布，對基地臺之規管方式爰予以做適度的調整。因此，本會以「 行動通信網路業務基地臺設置使用管理辦法 」為基礎，訂定「 公眾電信網路基地臺設置使用管理辦法 」，汲取電信管理法解除管制之精神，將設置基地臺由許可制簡化為登錄制，並就基地臺之使用採取分級管理，區分微型基地臺與大型基地臺為不同密度之管制。此外，也將5G基地臺附掛燈桿等公共設施需求納入考量，以加速5G之建設與發展。

新的「 公眾電信網路基地臺設置使用管理辦法 」業於109年7月1日施行，基地臺管理區分為大型基地臺及微型基地臺，大型基地臺指射頻設備最大輸出功率大於10瓦特之基地臺，微型基地臺指射頻設備最大輸出功率大於1.26瓦特，且為10瓦特以下之基地臺。此外，因應新的基地臺管理辦法，也一併配合訂定「 公眾電信網路基地臺審驗技術規範 」。

因微型基地臺天線輻射功率及電波涵蓋範圍均較大型基地臺為小，且其射頻設備已依相關規定辦理型式認證，得由設置者自主管理，設置者僅須向本會登錄微型基地臺資料後，即得逕行設置使用，免除審驗及核發執照之程序，僅大型基地臺應經審驗合格並取得電臺執照後，始得使用。

四、大型基地臺之審驗項目

依據「 公眾電信網路基地臺審驗技術規範 」，大型基地臺之射頻審驗項目介紹如下：

(一)最大有效等向輻射功率(必測項目)

1. 每一載波之最大有效等向輻射功率(Effective Isotropic Radiated Power, EIRP)應在57分貝毫瓦(dBm)以下，量測方法依下列4種方式擇一測試，屬 LTE(Long Term Evolution)或 NR(New Radio)規格者，對每一載波之測量頻寬設為5MHz。目前實務上大多採用以量測儀器於空中介面(Over The Air, OTA)測得基地臺EIRP值，OTA量測方式將於下一節介紹。
   1. （1）以量測儀器直接連接射頻單體輸出端，測得其輸出功率，再加計連接器損失、饋電線損失及天線增益後，得出EIRP值。
   2. （2）經由維運或網管等設備讀取基地臺射頻單體輸出功率之設定值，或是依據所讀取之設定值參考原廠或經本會認可驗證機構提供之「基地臺射頻單體輸出功率設定值與實際輸出功率對照表」為射頻單體輸出功率，再加計連接器損失、饋電線損失及天線增益後，得出EIRP值。
   3. （3）以量測儀器於空中介面(Over The Air, OTA)測得基地臺EIRP值。
   4. （4）經由維運或網管等設備讀取基地臺EIRP值。
2. 射頻單體輸出端如有多組饋電線、連接器時，以損失最小之一組提報資料並測試之。EIRP 20瓦特以下之基地臺，可免本項審驗，但申請人應檢送各臺之測試報告。

(二)電波功率密度(必測項目)

1. 各頻段最大電磁波功率密度應符合行政院環境保護署所訂「 限制時變電場、磁場及電磁場曝露指引 」中非職業場所之公眾於環境中曝露各頻段之限制時變電場、磁場及電磁場曝露參考位準值。
2. 各頻段之最大電波功率密度
   700MHz頻段為0.35毫瓦／平方公分(mW/cm²)；900MHz頻段為0.45mW/cm²；1,800MHz 頻段為 0.9mW/cm²；2GHz以上頻段為1mW/cm²。
3. 電波功率密度之防護
   
   1. （1）單一基地臺使用某一頻段，該基地臺量測所得之電波功率密度，不得大於該頻段之最大電波功率密度。
   2. （2）單一基地臺使用多種頻段，該基地臺量測所得之電波功率密度加總值，不得大於該多種頻段中最低頻段之最大 電波功率密度。
   3. （3）共站或共構基地臺使用某一頻段，各基地臺量測所得之電波功率密度加總值，不得大於該頻段之最大電波功率 密度。
   4. （4）共站或共構基地臺使用多種頻段，各基地臺量測所得之電波功率密度加總值，不得大於該多種頻段中最低頻段 之最大電波功率密度。
4. 電波功率密度之測試程序
   
   1. （1）測試點之高度
      基地臺架設於建築物者，將量測儀器（頻譜分析儀或場強分析儀）測試用之接收天線，設置於基地臺天線所在區域之人員合理活動範圍，並離該樓板地面1.6公尺處為測試點之高度。基地臺架設於空地者，將測試用之接收天線設置於離地面1.6公尺處為測試點之高度。
   2. （2）測試點之選擇
      測試點之選擇，以基地臺每一天線附近人體可活動範圍內為測試區域。
   3. （3）測試方法
      以測試饋電線之兩端分別連接至接收天線信號輸出端，以及量測儀器信號輸入端。審驗人員在測試區域內先以儀器或工程型用戶終端設備量測電波功率值(dBm)，並以量測出最大值之地點為測試點，再利用量測儀器進行量測並記錄之。每一測試點均須以該天線所發射頻率，進行電波功率值量測，其量測時間為1分鐘，必要時得延長測試時間為6分鐘，並以量測之最大值記錄之。
   4. （4）測試值換算
      每一測試紀錄值先換算成電波功率密度值毫瓦／平方公分（mW/cm²）再加總，始為此測試點之電波功率密度值。

(三)帶外輻射發射限制(屬LTE規格者之選測項目)

為防止業者之基地臺有干擾情事發生，得由本會審驗人員視防範基地臺干擾之需要，決定本項測試與否。測試時以網管中心或基地臺直接設定基地臺之最大發射功率頻道作為測試頻道，測試結果須符合行動通信基地臺射頻設備技術規範之規範值。

資料來源：本文作者

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(四)操作頻帶之不必要發射、混附發射區域之不必要發射(屬NR規格者之選測項目)

為防止基地臺有干擾情事發生，得由本會審驗人員視需要決定是否為本項測試，測試方式及測試結果須符合行動通信基地臺射頻設備技術規範之規範值。

五、OTA量測基地臺EIRP值

因為5G基地臺將射頻單體與天線封裝在一起，所以射頻單體沒有輸出介面，傳統的射頻單體量測，直接用纜線將待測射頻單體的輸出介面與測試儀器介面連接，進行發射功率量測的方式，不再適用於該型式之5G基地臺，因此改用OTA方式來量測EIRP。

量測時於基地臺天線前方，用雷射測距儀測量基地臺天線的距離，將距離輸入頻譜儀，接著於測量位置，將指向性天線以垂直和水平2方向對準天線，分別量測EIRP數值，如圖2、3，頻譜儀內建計算公式得到天線端的EIRP數值，如圖4中EIRP1、EIRP2及SUM數值。

資料來源：本文作者

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六、結語

本會因應5G基地臺設備之演進，訂定「 公眾電信網路基地臺設置使用管理辦法 」及「 公眾電信網路基地臺審驗技術規範 」，配合電信管理法施行後，鬆綁電臺管理，將基地臺設備依功率分級管理，並簡化基地臺設置及審驗程序，全力加速5G基地臺建設進度。

各電信業者配合政府政策加速建設5G基地臺，5G已為各行各業帶來了數位轉型的創新應用，如自駕車、智慧娛樂、智慧製造、遠距醫療等垂直場域的應用，相信在不久的將來，不論是在文化、製造、教育等多元領域，5G會有更多的應用服務出現，為國人帶來更多嶄新的生活體驗。

（本文作者為中區監理處專員）