《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 🌐》
33/100 📌 第 4 周：無線接取網 RAN - 基地台＋無線鏈路，連接用戶與核心網。
33. UTRAN 🛠
NodeB + RNC，3G 的寬頻控制中心！
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🎯 單元導讀
隨著 3G（WCDMA）登場，網路從語音時代進入 行動寬頻時代。
在 2G GSM 中，無線接取網路 (RAN) 由 BTS + BSC 構成；到了 3G，對應的架構進化為 UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network），核心組成是：
• NodeB → 3G 的基地台，負責無線收發。
• RNC（Radio Network Controller） → 3G 的控制器，負責管理多個 NodeB。
👉 一句話：UTRAN = NodeB 執行前線收發，RNC 負責後端大腦指揮。
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🧠 一、UTRAN 的核心組成
1️⃣ NodeB（3G 基地台）
• 功能類似 2G 的 BTS。
• 負責無線電訊號傳輸，承載 WCDMA 無線介面（Uu）。
• 支援更高數據速率（初期 384 kbps，HSPA 時代達到數 Mbps～數十 Mbps）。
2️⃣ RNC（Radio Network Controller）
• 功能類似 2G 的 BSC。
• 控制多個 NodeB，負責：
o 無線資源管理（Radio Resource Management, RRM）。
o 切換控制（handover）。
o 功率控制（power control）。
o 分組數據與電路交換的整合。
• 與核心網（MSC/VLR/SGSN/GGSN）銜接。
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🧠 二、UTRAN 的特色
• 支援寬頻數據：突破 2G 的語音為主，3G 可跑影音、行動上網。
• 更複雜的資源管理：由於 WCDMA 採用擴頻技術，RNC 必須精準控制功率，避免干擾。
• 承上啟下：UTRAN 在後續的 HSPA、HSPA+ 進一步強化數據速率，為 4G LTE 鋪路。
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💻 三、ASCII 示意圖
3G UTRAN 架構
📱 手機 (UE)
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📡 NodeB (基地台)
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🖥 RNC (控制器)
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v
🏢 CN (核心網: MSC / SGSN / GGSN)
在 3G 行動通信系統中，UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network）負責將用戶端（UE）與核心網（CN）連接起來，實現語音與數據的無線傳輸。使用者的手機（UE）透過基地台（NodeB）與無線網路控制器（RNC）通訊，RNC 負責控制多個基地台，進行無線資源管理、功率控制與 handover 切換等工作，最後再連接至核心網（CN），由 MSC 處理語音業務，SGSN/GGSN 處理數據業務。整體結構可概述為 UE ↔ NodeB ↔ RNC ↔ CN，形成 3G 網路中從無線接取到核心傳輸的完整架構。
👉 NodeB = 無線收發
👉 RNC = 管理/控制
👉 CN = 交換/計費/認證
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🧩 四、模擬題
1. 專業題
請比較 NodeB 與 RNC 的角色，並說明它們與 GSM 時代的 BTS、BSC 有何異同?
在 3G UMTS 網路中，📡 NodeB 負責與使用者裝置（UE）進行無線通訊，是射頻層的核心元件，主要執行發射、接收、編解碼、調變及功率控制等任務。它相當於 GSM 的 BTS（基地台），但功能更智慧，可支援更高的數據速率與多媒體服務，例如 HSPA。
🖥 RNC（Radio Network Controller） 則是整個無線接取網（UTRAN）的控制核心，負責管理多個 NodeB，進行通道分配、切換控制、資源管理、加密與負載平衡。它的角色對應 GSM 的 BSC（基站控制器），但比 BSC 更進階，能支援封包式傳輸、QoS 控制與 IP 數據流量。
簡言之，GSM 的 BTS/BSC 著重語音交換與電路式通訊，而 3G 的 NodeB/RNC 則導向高速數據與多媒體服務，反映網路從「語音導向」進化為「數據導向」。
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2. 應用題
若一個地區數據流量突然大增，RNC 應該如何進行無線資源管理（RRM）來保持服務品質？
當流量暴增時，RNC 需啟動 RRM（Radio Resource Management） 機制，動態調整資源以避免壅塞：
首先，進行 負載平衡（Load Balancing），將擁塞小區的部分使用者導向鄰近 NodeB；
其次，採取 功率與碼資源控制（Power/Code Control），根據即時干擾狀況調整發射功率及碼片分配；
再者，執行 接取控制（Admission Control），在高負載狀態下限制新連線，以維持既有用戶的通話與數據品質；
最後，利用 封包排程（Packet Scheduling），依據服務優先級（語音、影音、數據）分配頻寬，確保關鍵服務穩定。
整體而言，RNC 的角色如同「智慧交通管制中心」，透過即時調控與動態分流，確保在高峰期仍能維持網路順暢。
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3.情境題
在高鐵環境下，使用者常遇到 3G 掉話或數據中斷，你會如何優化 RNC 的切換策略？
在高速移動環境中，使用者頻繁跨越小區，若 RNC 的切換判斷過慢或閾值設錯，就容易發生掉話。為改善此問題，RNC 可採取以下優化策略：
1️⃣ 預測式切換（Predictive Handover）：根據高鐵軌跡與歷史移動路線，提前建立下一個小區的連線；
2️⃣ 柔性切換（Soft Handover）：讓 UE 同時連接兩個或多個 NodeB，確保新連線穩定後再釋放舊連線；
3️⃣ 鄰區清單優化（Neighbor List Optimization）：刪除不必要的鄰區，專注高鐵沿線目標，減少過頻切換；
4️⃣ 閾值與延遲時間調整（Hysteresis、Time-to-Trigger）：避免因瞬間信號波動造成早切或反覆切換。
透過以上措施，RNC 可大幅提升高速移動下的通話穩定性，讓使用者即使在時速 300 公里的列車上，也能保持連線不中斷。
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✅ 總結：
NodeB 是「無線訊號的執行者」，RNC 是「智慧調度的中樞」。
兩者的協作確保了 3G 網路在高流量與高速移動環境中，都能提供穩定而高效的通訊品質。
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✅ 五、小結與啟示
• UTRAN = 3G 的無線接取網路，核心組成是 NodeB + RNC。
• NodeB：前線無線收發；RNC：後端控制與協調。
• 特色：支援寬頻數據、複雜功率控制、切換管理。
• 戰略地位：UTRAN 將行動網路帶進「行動上網日常化」時代，為 4G LTE 的全 IP 化奠基。
👉 一句話總結：UTRAN 就是 3G 的「寬頻軍隊指揮系統」，NodeB 戰鬥，RNC 指揮，讓人類第一次真正隨時隨地上網。
