AI時代系列(4)：AI 驅動的電信網路規劃與設計 🌐
94/100 第十章：電信網路規劃與未來展望
94. 頻譜規劃 📋 頻率資源分配
👉 分配頻譜以避免干擾。
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🎯 單元導讀
頻譜是無線通訊的黃金資源。每一段頻率的使用都必須經過規劃與授權，以確保通訊品質、避免干擾、提升頻譜效率。
從 2G 到 5G，再到未來 6G，頻譜規劃始終是電信業者與政府主管機關最核心的工作之一。
本單元將說明：
• 頻譜分類與分配原則
• 各代行動通訊的頻段配置
• 電信的頻譜資源運用實例
• 頻譜干擾與重耕策略
• 頻譜模擬工具與 AI 頻譜管理展望
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🧠 一、什麼是頻譜規劃？
頻譜規劃（Spectrum Planning） 是針對有限的無線頻率資源，依照國家政策與技術需求，進行劃分、分配、重整與監控。
📡 頻譜特性：
• 高頻 → 傳輸速率高但穿透力差（如 mmWave）
• 低頻 → 穿透好、覆蓋遠但頻寬窄（如 700 MHz）
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🧠 二、頻譜分類與用途對照表
• < 1 GHz（低頻段）
常見應用：2G/4G/5G（覆蓋型）、數位電視
備註：穿透力強、適合大範圍覆蓋
• 1~6 GHz（中頻段）
常見應用：Wi-Fi、5G C-Band、雷達
備註：速度與覆蓋兼顧，是5G主力頻段
• > 24 GHz（高頻段／毫米波）
常見應用：5G mmWave、未來6G
備註：速度超高速，但容易被建築物遮蔽、覆蓋範圍小
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🧠 三、行動通訊系統的頻譜配置
• 2G GSM
• 頻段：900 / 1800 MHz
• 狀況：已退場或僅少量使用
• 4G LTE
• 頻段：700 / 1800 / 2100 MHz
• 狀況：主力頻段（B28, B3）
• 5G NR
• 頻段：3.5 GHz (n78) / 28 GHz (n257)
• 狀況：正在建設與擴展中
• 6G 未來
• 頻段：預估 100 GHz 以上
• 狀況：研發階段
📌 電信 5G 配置範例：
• n78 (3.5GHz)：高容量 + 中覆蓋
• n28 (700MHz)：深度覆蓋（如地下室、室內）
• n257 (28GHz)：密集都會區極速上傳下載
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🧠 四、頻譜干擾與重耕策略
🧨 常見干擾類型：
1️⃣ 鄰頻干擾（Adjacent Channel Interference）
2️⃣ 共頻干擾（Co-Channel Interference）
3️⃣ 互調干擾（Intermodulation）
🔄 頻譜重耕（Refarming）：
• 將老舊系統（如2G）所使用頻段重新分配給 LTE 或 5G 使用
• 範例：將 900 MHz GSM 頻譜轉為 4G 或 NB-IoT 使用
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💻 五、ASCII 文字示意圖（📋 頻譜規劃（Spectrum Planning））
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📋 頻譜規劃 (Spectrum Planning)
分配頻率資源，確保信號穩定傳輸
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🛰 頻段劃分 (Frequency Allocation)
• 低頻 (<1GHz)：覆蓋廣、穿透強、速率低
• 中頻 (1–6GHz)：平衡範圍與速率，5G主力頻段
• 高頻 (>24GHz)：毫米波，速率高、穿透弱
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⚙ 干擾管理 (Interference Management)
• 同頻干擾 (Co-channel Interference)
• 鄰頻干擾 (Adjacent-channel Interference)
• 解決方案：頻道間隔、功率控制、MIMO分集
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🧠 智慧頻譜分配 (AI-driven Spectrum)
• AI學習流量與干擾模式
• 動態頻譜共用 (Dynamic Spectrum Sharing)
• 提升頻譜利用率與服務品質
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✅ 結果與目標 (Goal)
• 降低干擾、提升容量、確保公平分配
• 實現高效頻譜利用與穩定通訊品質
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這張圖展示了電信網路中「頻譜規劃（Spectrum Planning）」的完整思考流程。
首先透過頻段劃分區分低頻、中頻與高頻，以兼顧覆蓋範圍與傳輸速率；接著進入干擾管理階段，透過頻道間隔、功率控制與MIMO分集技術，降低同頻與鄰頻干擾；隨後導入AI智慧頻譜分配，讓系統能根據流量與干擾變化動態調整頻率配置；最終達成降低干擾、提升容量與穩定通信品質的目標，使無線頻譜資源達到最高利用效率。
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🧩 六、挑戰與反思任務
1️⃣ 為什麼 700MHz 頻段適合用來做深度覆蓋？
• **低頻段（如700MHz）**波長較長，具備優秀的穿透力，可穿過牆壁、建築物與地形遮蔽。
• 同樣發射功率下，覆蓋範圍遠大於中高頻，適合大面積、偏遠地區或室內覆蓋。
• 可有效減少基地台數量，提升營運成本效益。
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2️⃣ 當多家業者共用 3.5GHz 頻段時，該如何避免干擾？
• 採用**頻譜切割（frequency division）**或分時（TDD）機制，各家分配專屬頻寬或時間。
• 部署協同管理平台，即時協調各業者的發射排程，減少相鄰小區信號重疊。
• 設定保護帶（guard band）、最佳化天線指向及功率，降低交互干擾。
• 法規規範與監理機構監控，確保公平使用與技術標準一致。
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3️⃣ 你認為未來 AI 技術能否應用於頻譜自動化管理（例如智慧干擾避讓）？
• 絕對可以，AI 能即時分析全區流量、干擾分布，動態調整頻率與功率配置。
• 可實現自動頻譜分配、干擾預警、即時避讓等智慧管理，大幅提升頻譜利用率。
• AI 還能持續學習用戶行為與環境變化，預測需求與瓶頸，主動優化整體網路效能。
• 這將是未來 6G 及以後無線網路「自組、自管、自修復」的核心關鍵技術。
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✅ 七、小結與啟示
• 頻譜是無線網路的基礎，規劃得好，網路就不會塞車與互相干擾。
• 電信已廣泛導入 5G 多頻段策略，涵蓋不同應用場景。
• 頻譜重耕讓舊頻段得以再次發揮價值，提升頻譜效率。
• 頻譜分配就像高速公路規劃，車道規劃清楚，交通才能順暢。
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一句話總結： 頻譜規劃就是電信網的土地分區大法，誰用哪一塊地、怎麼用、可不可以蓋高樓，全靠它說了算！
