📘 AI時代系列(4)：AI 驅動的電信網路規劃與設計 🌐
12/100 第二周：📌 無線接入網規劃
12. 頻譜分配與頻率規劃 🎛 —— 頻率就是資源，規劃決定服務品質
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🎯 單元導讀
在無線通訊中，頻譜（Spectrum） 就是最珍貴的資源。
頻率分配不僅影響網路的速率與容量，更直接決定了服務品質（QoS）與用戶體驗（QoE）。
由於頻譜有限，如何分配與規劃頻率，成為電信營運商與國家政策的核心議題。
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🧠 一、頻譜的重要性
• 有限性：無線頻譜是一種有限且需要政府分配的公共資源。
• 決定網路性能：低頻覆蓋廣但速率低，高頻速率高但覆蓋有限。
• 國家戰略資源：頻譜拍賣往往關乎數百億美元的市場規模。
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🧠 二、頻率規劃的基本原則
1. 覆蓋與容量平衡：
o 低頻（<1GHz）適合廣域覆蓋與穿透建築。
o 中頻（1~6GHz）提供速率與覆蓋的折衷。
o 高頻（毫米波 >24GHz）適合超高速與高容量場景。
2. 干擾管理：
o 相鄰頻段必須規劃保護頻寬（Guard Band）。
o 社區之間需避免同頻干擾（Co-channel Interference）。
3. 國際協調：
o 頻譜需符合 ITU / 3GPP 國際標準，確保漫遊與設備互通性。
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🔁 三、5G 的頻譜劃分
低頻段 (<1 GHz) → 廣覆蓋、深度穿透
中頻段 (1~6 GHz) → 主流 5G 頻段，平衡速率與覆蓋
高頻段 (>24 GHz) → 毫米波，提供極高速與低延遲
• 低頻：用於鄉村、郊區，基站少也能廣覆蓋。
• 中頻（Sub-6GHz）：5G 最主要的部署頻段，如 3.5GHz。
• 高頻（毫米波 mmWave）：適用於都會熱點、體育場館、車站等高密度場景。
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🔍 四、頻率規劃架構 ASCII 示意
[低頻段]──廣域覆蓋──► 基本連線需求 (Voice/IoT)
[中頻段]──主流 5G──► 高速行動網路 (eMBB)
[高頻段]──毫米波──► 超高速與低延遲 (VR/AR, URLLC)
• 低頻段：好比高速公路「幹線」，負責大面積覆蓋。
• 中頻段：好比市區「主要道路」，承擔大部分流量。
• 高頻段：好比「捷運快線」，速度快但覆蓋有限。
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🧪 五、應用場景
• 智慧城市：透過中頻段支撐高流量需求，確保核心區域高速上網。
• 農村與偏遠地區：以低頻段提供廣域基本通訊。
• 體育賽場與車站：高頻毫米波部署，支援瞬間大量連線。
• 自駕車與工業物聯網：利用低頻+中頻混合，確保穩定低延遲。
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⚙️ 六、AI 在頻譜規劃的應用
• 流量預測：利用 AI 分析使用者行為，預測流量高峰。
• 動態頻譜分配（DSA）：AI 即時調度頻率，避免擁塞。
• 干擾管理：AI 自動偵測同頻干擾，並動態調整功率與頻段。
• 自我調整切換：根據場景自動切換低頻覆蓋或高頻增強。
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💭 七、問題與思考
1️⃣ 問題：
在偏遠山區推廣 5G 時，若當地只有低頻段（700MHz）可用，你會如何同時滿足 基礎覆蓋 與 高速應用 的需求？
參考答案：
• 700MHz 用於大面積廣覆蓋（語音、IoT、FWA 基礎連線）。
• 在小型聚落或遊客中心增設 Sub-6GHz（3.5GHz）或 Wi-Fi 6/7 熱點補強。
• 結合動態頻譜共享（DSS），兼顧 4G 與 5G 使用者。
👉 結果：以低頻確保不斷線，再以中頻/非授權頻段補速，兼顧成本與體驗。
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2️⃣ 問題：
在大型演唱會或展覽館，為何 僅使用 Sub-6GHz 會出現效能不足？你會如何設計混合網路？
參考答案：
• Sub-6GHz 雖覆蓋佳，但在高密度人群下頻寬不足，會造成塞車。
• 解法：
o 毫米波（28GHz/39GHz）用於高速上傳下載。
o Sub-6GHz 負責穩定連線與語音。
o AI 流量預測＋即時資源分配，確保高峰期仍能分流。
👉 結果：多頻段混合部署，能同時保證連線穩定與大流量需求。
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3️⃣ 問題：
AI 在電信網「自動化網路切片」中能解決什麼挑戰？請舉三點。
參考答案：
1. 需求差異化：自動判斷 URLLC（低延遲）、eMBB（高速）、mMTC（海量 IoT）的優先權。
2. 資源彈性調度：即時增減切片資源，避免閒置或過載。
3. 異常修復：AI 偵測 QoS 異常時，能自動切換路徑或重新配置頻譜。
👉 效果：營運商能降低 OPEX，並提升 SLA 達成率與用戶體驗一致性。
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✅ 八、小結與啟示
• 頻譜是最珍貴的無線通訊資源，決定了網路性能與服務範圍。
• 頻率規劃需在覆蓋率、容量與干擾之間取得平衡。
• 5G 的三層頻段（低、中、高）各有定位，共同構成完整的網路體驗。
• AI 將使頻譜分配更智慧化，從靜態規劃走向動態調度。
• 就像規劃城市交通網絡，頻譜分配決定了「數字高速公路」能否暢通無阻。
