台湾4GLTE小常识:频段篇(700/900/1800Mhz)

1. 无线电波的特性影响基地台的架设数量与室内的涵盖状况:

900Mhz 与700MHz都是属于低频讯号(<1 GHZ),无线波长长无方向性 功率传送增益大, 绕射能力强, 所以基地台的架设数量可以降低且室内的收讯会比较好, 最大的缺点是基地站的承载量较小; 1800MHz则属于高频讯号(>1 GHZ),无线波长短有方向性 电波穿透力强但衰减大, 绕射能力差, 室内的死角会比较多, 最大的优点是基地台的承载量较大, 可以容纳较多的使用者.

目前台湾的3G大都使用2100Ghz的频段, 收讯最大的问题是室内死角多. 4G开台后, 除了中华电信以外, 其他采用低频频段的业者将可大幅改善室内死角的问题.

由于无线电波特性的不同, 在相同覆盖率下, 使用不同频段的业者必须架设的基地台数量是不一样的. 民营电信业者目前都是使用低频率频段, 必须架设基地台较少, 如果业者快马加鞭, 抢在六月开台并非难事. 不过为了美化Q2财报不必摊提4G资本支出, 7月1日统一开台的机会最大.

使用700 mHZ与900Mhz频段的业者因无线电波特性的优势, 在讯号涵盖范围与收讯死角获得较好的表现. 但较少的基地站就像上高速公路的交流道较少, 代表更大范围的用户会同时使用一个基地台(交流道)大增, 加上低频讯号本身基地台承载量较小的特性 ,当4G用户大量增加时, 就容易发生车流塞在有限的交流道闸道的状况一样造成上网大塞车的问题.

为何不同频段的基地台有最少与最适数量两个数字呢? 由于民众抗争架设基地站难觅, 没办法将基地站都盖在最适点. 以使用700 mHZ的电信业者为例, 虽然基地台的架设只要2800座以上就可以让全台有80%以上的涵覆盖率, 但因无法都在最适点架设基地台加上部分地区因为地形地貌的限制或是用户较多,所以4000座才会是最合适的基地台数量. 再者, 为补足低频讯号基地台承载量较小的问题, 不少民营业者都规划6000个基地站, 来补强低频基地台用户容量不足的问题.

基地台站少, 还有一个罩门就是在收讯边缘的用户, 会因基地台拥挤或塞车, 而收不到讯号.行动通讯本身是一个蜂巢式的运作架构, 基地台本身与基地台本身会以蜂巢式方式连结. 当单一基地台用户过多时,  该基地台会缩小涵盖范围以维持一定的运作品质, 此时在各基地台交接范围的地区就类似高速公路的交流道闸道被管制关掉一样,容易发生收不到讯号的状况. 以目前3G为例,有些地区在上网巅峰时间(如晚上)就容易收不到讯号, 但离峰时间又收讯良好. 这不是基地台会像幽灵一样到处飘移, 而是蜂巢式行动通讯系统的特性. 由于4G宽频上网占用频道状况远高于语音通话,远离基地台的用户就必须忍受讯号强度飘移不定的困扰.

 2. 不同频段可以适用的手机不一样:

目前全球的LTE频段并不一致, 以全球已知的LTE 频段而言，LTE/LTE FDD即有29个频段，TD-LTE则有12个频段, 扣除频段重叠, 若要支援全频必须有30个频段.  台湾的700mHz频段(Band 28)是全球首先开放的频段, 美国虽也有类似频段(Band14, 17),  但两者并不一样, 无法通用. 

目前可以支援700mhz的手机只有7款, 七月开台时大概会有20几台, 不过还是有单价较贵且可选择较少的问题. 尤其九月份亮相的iPhone6初期并不会支援, 比较麻烦. 

3. 多频段有何好处?

频段高低与无线电波的特性有关,会影响基地台的覆盖率与用户容量.低频频段有利增加涵盖率, 高频频段有利增加用户容量 ; 带宽则会影响资料传输量, 就像高速公路的车道宽度一样, 频道越宽车道宽度就会越大, 可以容纳的车越多, 可以跑的速度越快; 基地台多寡,就像高速公路的交流道. 基地台越多, 就可以同时让更多的用户登上高速公路. 在固定且有限的高速公路道路上, 若同一时间同一交流道想进入的车太多,就容易塞车, 甚至被挤下高速公路.

目前电信三雄与国碁都标下两个不同频段,  针对年底即将开标的2600Mhz频段也是磨刀霍霍!为何电信业者要汲汲营营花重金标下不同频段呢?

由于高速上网非常耗用带宽, 但是无线宽频有限无法像有线宽频透过多拉几条光纤就可以扩大带宽, 若要克服带宽不足的问题, 首先就必须取得更多的无线频段. 再者, 就是利用LTE载波聚合技术整合不同频段的资源来增加网络传输速率及资料量的低成本高效益解决方案. LTE载波聚合技术主要透过四种方式, 一是在不同的频率上透过整合最佳传输带宽及吞吐量效能的方式达到传输资料量最大化；二是透过选择对使用者较有传输效率的不同频段及基地台来增进系统传输效能；三是借由频率和系统的负载平衡提供更好及稳定的品质，当某个频率传输量壅塞时，系统可将使用者无缝转向未使用的其他频率或系统上进行传输；四是使用更佳的频率及带宽分配方式来降低干扰。

电信业者若拥有不同频段, 利用LTE载波聚合技术,一则可以增加总无线带宽, 容纳更多用户, 更可充分利用高频与低频两种频段的无线电波特性将4G LTE的效率发挥到最高, 这就是各电信业者布局高低阶频段的主因. 不过,台湾4G开台初期, 各业者都只有一个频段可以使用, LTE载波聚合技术暂无用武之地.

各电信业者4G开台后, 各有那些优缺点呢? 中华电信使用拥有15 mHz的高频频段,可以容纳的高速上网用户最多, 且名目上可以提供的最高上网速度也最快(可高达100Mbps), 几乎可以适用所有支援LTE手机, 但缺点是必须架设比低频频段两倍以上的基地台才可拥有同样的覆盖率. 换言之, 中华电信4G开台初期在六都以外的边远地区或是原本3G收不到的死角, 4G讯号将会不佳. 远传、台湾大哥大、台湾之星使用低频频段, 涵盖率与收讯死角可能会赢过中华电信, 但若用户增长过快, 塞车问题恐怕会很严重, 而且若是基地台交界之处的用户,  容易会发生收讯时好时无的状况, 这都必须透过业者不断增加基地台来克服容量不足的问题.  目前对于远传与台湾大哥大拓展4G业务最大的挑战是可以适用的手机相对有局限, 尤其是今年非常受瞩目的 iPhone6.

至于三雄以外的业者, 就现状而言, 很难与电信三雄相抗衡. 幸好, 由国外4G业者的经验, 新业者只要策略运用得当, 小虾米还是可以对抗大鲸鱼. 不过, 到底亚太电信情归何处, 等底定后, 再来解析啰!

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