《AI時代系列(5)：掌握AI + 6G無線行動通訊網路 —— 超高速、零延遲、智慧城市全攻略 🌐》
26/100 📌 第 3 周：蜂巢式行動網路演進-小區＋頻率重用，提效又不斷線。
26： 4G LTE 🛰 — 全 IP 網路，影片秒開、隨時追劇！
🎯 單元導讀
在 HSPA/HSPA+ 已經把 3G 的速率推到極限之後，用戶對高畫質影音、即時遊戲、行動辦公的需求仍持續攀升。**4G LTE（Long Term Evolution，長期演進）於 2009 年起在全球商轉，首度以「全 IP 架構」**提供行動寬頻服務，速率高達數十 Mbps，延遲降到十幾毫秒，影片可以「秒開」、隨時追劇，正式邁入行動寬頻時代。
👉 一句話：4G LTE = 全 IP 行動寬頻，速率飛躍、延遲超低，手機秒開影片！
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🧠 一、4G LTE 的核心概念
• 定義：由 3GPP 制訂的 4G 標準，採用 OFDMA + MIMO 技術，提供高頻譜效率與高速資料傳輸。
• 速率：
o 下行理論峰值：100 Mbps（Release 8）以上；後期 LTE-Advanced 可達 300 Mbps / 1 Gbps。
o 上行理論峰值：50 Mbps 以上。
• 延遲：低至 10–20 ms，比 3G 大幅下降。
• 關鍵特徵：
o 全 IP 架構：語音、數據、訊息全部以 IP 封包傳送（VoLTE）。
o 高頻譜效率：OFDMA 分配子載波；MIMO 提升容量。
o 彈性頻段：1.4 MHz 至 20 MHz 以上多種頻寬可選。
o QoS 保證：適合影音、遊戲、即時通訊。
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🧠 二、E-UTRAN 與 EPC 架構
4G LTE 把 3G 的 Node B + RNC 整合為單一 eNodeB，同時引入全新的核心網 EPC（Evolved Packet Core）：
• eNodeB（Evolved Node B）：
o 負責無線接取、即時排程、封包處理、部分控制功能。
o 不再需要 RNC，直接與核心網對接。
• EPC（Evolved Packet Core）：
o MME（Mobility Management Entity）：控制面，負責認證、移動管理。
o SGW（Serving Gateway）：用戶資料承載中繼。
o PGW（Packet Data Network Gateway）：連接外部網際網路。
📱 UE (4G 手機)
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📡 eNodeB (無線接取+控制)
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🏢 EPC 核心網：
├─ MME (控制)
├─ SGW (承載)
└─ PGW (連網)
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🌐 Internet / IMS / 其他網路
在 LTE 網路中，📱UE（4G 手機） 透過 📡eNodeB 同時完成無線接取與無線資源控制（取代了 3G 的 NodeB+RNC），直接連向 🏢EPC（Evolved Packet Core）。EPC 核心網分成 MME（控制面，負責信令、認證與移動性管理）、SGW（承載面，負責封包轉送與漫遊）、PGW（連網閘道，負責連接 Internet/IMS/企業網）。這樣的扁平化架構縮短了資料與控制路徑，讓 LTE 能夠提供高頻寬、低延遲的全 IP 服務，支援 VoLTE、影音串流與各種數據應用。
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🔑 三、技術亮點
• OFDMA（下行） / SC-FDMA（上行）：減少干擾，提高頻譜效率。
• MIMO：多天線同時傳輸，提高速率與可靠度。
• Carrier Aggregation（CA）：聚合多個頻段，提升速率（LTE-Advanced）。
• VoLTE：原生 IP 語音服務，取代電路交換語音。
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🧩 四、模擬題
1️⃣ 專業題
為什麼 LTE 不再需要 RNC，而改為 eNodeB + EPC 架構？
• 扁平化架構：LTE 採用全 IP 設計，取消了 3G 的 RNC 集中控制層，把原本在 RNC 的無線資源管理、切換控制等功能下放到 eNodeB，減少一層延遲與訊號開銷。
• 高效率傳輸：eNodeB 直接與 EPC（Evolved Packet Core） 通訊，縮短控制與資料路徑，適合高頻寬、低延遲的寬頻業務。
• 自我優化：eNodeB 支援 SON（Self-Organizing Network）與快速調度，能更即時地管理小區資源與手動/自動切換。
• 全 IP 核心：EPC 提供統一的分組核心，語音資料皆走封包化（VoLTE），不需電路交換核心。
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2️⃣ 應用題
若一個地區 LTE 網速不足，你會檢討哪些層面（頻寬、CA、MIMO、回程網）？
• 頻寬（Bandwidth）：確認是否有足夠的 LTE 頻段可用，是否過度擁塞，是否需要重耕 3G/2G 頻譜。
• CA 載波聚合（Carrier Aggregation）：是否啟用載波聚合、聚合幾條載波，支援終端比例如何。
• MIMO 配置：檢查 eNodeB 天線配置（2x2、4x4 MIMO），是否與終端匹配，有沒有發揮空間多路增益。
• 回程網（Backhaul）：檢查 eNodeB 到 EPC 的傳輸帶寬是否成瓶頸（光纖、微波），尤其高流量時是否飽和。
• 干擾與覆蓋：小區間干擾、邊緣用戶多，必要時調整功率、天線傾角、增加小基站。
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3️⃣ 情境題
一位用戶反映 VoLTE 通話品質不穩定，你會如何檢查 eNodeB 或 EPC 端的設定？
• eNodeB 端：
– 確認 QoS/QCI 參數是否正確配置（語音通常 QCI=1，需低延遲保證）。
– 檢查 承載建立/釋放 是否頻繁失敗（SRVCC、handover設定）。
– 驗證 無線覆蓋與干擾：RSRP、SINR是否良好，是否過載。
– 確認 IMS 註冊與SIP信令 轉發正常。
• EPC 端（MME/SGW/PGW/IMS）：
– 檢查 IMS 核心網呼叫流程、策略控制（PCRF/PCF）是否正確。
– 驗證承載優先權、VoLTE專屬承載是否建立成功。
– 檢查 EPC 至 IMS/外網之間的路由、延遲、丟包狀況。
🔎 總結：從無線端（覆蓋、干擾、承載）到核心端（IMS/PCRF/QoS），逐層排查，才能找出 VoLTE 通話品質不穩的根本原因。
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✅ 五、小結與啟示
• 4G LTE 是行動網路真正邁向「全 IP」的里程碑，語音、數據整合在同一平台上。
• eNodeB + EPC 架構取代了 3G 的 Node B + RNC + 核心網，網路更簡單、延遲更低、可擴展性更強。
• OFDMA、MIMO、CA等技術讓 4G 成為高頻寬、低延遲的行動寬頻平台。
👉 一句話總結：4G LTE = 全 IP 行動寬頻，速率飛躍、延遲低、影片秒開！
