📘 AI時代系列(4)：AI 驅動的電信網路規劃與設計 🌐
5/100 第一週：📌 電信網路基礎概論
5. 頻譜資源與分配 📶
👉 頻譜如同高速公路，決定了資料傳輸的速率與容量。
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🎯 單元導讀
在無線通訊中，頻譜就是最珍貴的「土地」。它決定了網路能承載多少流量、速度有多快，以及能否避免干擾。從 2G 的窄頻到 5G 的 C-Band 與毫米波，再到未來 6G 的太赫茲波段，頻譜規劃與分配始終是電信發展的核心。
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🧠 一、頻譜的特性
• 低頻（< 1 GHz）：穿透力強、覆蓋廣，但頻寬有限。典型應用：700 MHz 用於 5G 深度覆蓋。
• 中頻（1–6 GHz）：平衡速度與覆蓋，5G 3.5 GHz 是最重要的黃金頻段。
• 高頻（> 24 GHz 毫米波）：速率極快，適合大流量場景，但容易受遮蔽影響。
• 未來太赫茲波（> 100 GHz）：6G 研究重點，支持 Tbps 級應用。
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🧠 二、頻譜的分配方式
1️⃣ 專屬授權頻譜：由國家主管機關（如 NCC）拍賣，保證專用，品質穩定。
2️⃣ 共享頻譜：多業者共同使用，例如 3.5 GHz 頻段的動態共享。
3️⃣ 免授權頻譜：如 2.4 GHz / 5 GHz Wi-Fi，任何人都能使用，但干擾風險高。
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🧠 三、頻譜管理策略
• 頻譜重耕（Refarming）：將老舊技術（如 2G GSM）釋出的頻譜，轉為 LTE/5G 使用。
• 動態頻譜分配（DSA）：AI 監控流量，動態調整業者使用權限。
• AI 智慧干擾避讓：預測干擾、即時切換頻率或功率。
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🧩 四、挑戰與反思任務
1️⃣ 為什麼 700 MHz 適合用於偏鄉與室內深度覆蓋？
👉 700 MHz 屬於低頻段，波長約 40 公分，具備 強穿透力與繞射能力，能有效穿透牆壁、樹木等障礙物，並在地形起伏大的區域維持穩定連線。由於單一基地台的覆蓋半徑可達數公里，部署成本大幅降低，非常適合偏鄉地區與室內深度覆蓋需求。
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2️⃣ 如果多家業者共用 3.5 GHz 頻段，如何避免干擾？
👉 3.5 GHz 屬於中頻段，容量高但覆蓋相對有限，干擾風險更敏感。要避免干擾，需採取多層次管理：
• 頻域層面：進行頻段切割（Frequency Partitioning），確保不同業者有獨立子頻寬。
• 時域層面：使用 TDD（Time Division Duplex）協調時槽，避免上/下行交互干擾。
• 功率控制：動態調整基地台發射功率，降低鄰區干擾。
• 協調系統：例如 SAS（Spectrum Access System），集中式動態資源管理，確保多業者共用頻段時仍維持 QoS。
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3️⃣ 你認為未來 AI 在頻譜管理上能扮演什麼角色？
👉 在 5G/6G 時代，頻譜資源將更加稀缺且多樣化，AI 將成為 動態頻譜管理（Dynamic Spectrum Management, DSM） 的核心：
• 即時監測：利用 AI 模型對頻譜使用情況、干擾來源與頻寬需求進行持續感知。
• 預測干擾：透過歷史數據與流量模式，預測即將發生的共頻或鄰頻干擾。
• 智慧分配：動態分配頻率、功率與時槽，實現自適應頻譜共享（Cognitive Radio）。
• 策略優化：基於 Reinforcement Learning 的頻譜分配，讓系統在不同使用場景下自動學習最優調度策略。
📌 總結：AI 的導入能讓頻譜管理從「靜態規劃」轉向「智慧動態調度」，大幅提升頻譜利用效率與網路服務品質。
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✅ 五、小結與啟示
• 頻譜是無線網路的「命脈」，分配得當才能確保品質與效率。
• 不同頻段各有優缺點，需搭配混合部署。
• AI 與動態頻譜技術將是未來頻譜管理的關鍵。
📌 一句話總結：頻譜就像空中的高速公路，規劃不當就會塞車，規劃得宜才能暢行無阻！
