《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 🌐》
61/100 📌 第 7 周：頻譜與無線資源管理 - 分配頻率與時槽以提升容量和效率。
61. 頻譜規劃 📊有牌照 vs 無牌照，就像專屬與自由車道！
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🎯 單元導讀
無線通訊的「頻譜」就像道路，既有限又寶貴。
過去 2G/3G 時代，頻譜大多由政府拍賣，專屬給電信業者，提供語音與數據服務。
然而隨著 Wi-Fi、藍牙、物聯網 (IoT) 的發展，「無牌照頻譜」也成為創新應用的重要場域。
👉 有牌照頻譜（Licensed Spectrum）：政府拍賣，獨占使用，QoS 高，但成本大。
👉 無牌照頻譜（Unlicensed Spectrum）：自由使用，人人可部署，成本低，但干擾風險高。
因此，頻譜規劃的核心挑戰就是：如何在專屬與共享之間取得平衡，既保障品質，又推動創新。
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🧠 一、有牌照頻譜（Licensed Spectrum）
• 來源：由政府主管機關（如 NCC、FCC）拍賣/核配。
• 應用：LTE、5G、NB-IoT（授權模式）。
• 優點：
o 干擾可控，服務品質有保障（QoS）。
o 適合行動寬頻、大規模商用服務。
• 缺點：
o 成本高（拍賣價格動輒上百億）。
o 靈活性較差，需長期規劃。
👉 類比：像是「高速公路的專屬車道」，付費專用，保證速度。
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🧠 二、無牌照頻譜（Unlicensed Spectrum）
• 來源：開放式，免拍賣，所有人皆可使用。
• 應用：Wi-Fi（2.4/5/6GHz）、藍牙、ZigBee、LoRa。
• 優點：
o 成本低，推動創新（新創、IoT 產品快速落地）。
o 部署靈活，不必等待頻譜標售。
• 缺點：
o 干擾大（如 Wi-Fi 鄰居太多，速度下降）。
o 缺乏 QoS 保證，不適合高可靠度需求。
👉 類比：像是「自由車道」，免費開放，但常常塞車。
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🧠 三、混合模式（Hybrid Spectrum）
• LAA（Licensed Assisted Access）：LTE 與 Wi-Fi 頻譜共用，提高頻寬利用率。
• NR-U（5G Unlicensed）：5G NR 技術運行於無牌照頻段，兼顧彈性與效能。
👉 類比：像「專屬車道+自由車道」的混合道路，既能保障大車通行，又能容納更多小車。
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💻 四、ASCII 示意圖
📶 頻譜規劃
┌───────────┐
│ 有牌照頻譜 │──→ LTE / 5G / NB-IoT
│ (專屬車道) │──→ 高QoS、成本高
└───────────┘
│
▼
┌───────────┐
│ 無牌照頻譜 │──→ Wi-Fi / 藍牙 / LoRa
│ (自由車道) │──→ 低成本、干擾風險高
└───────────┘
│
▼
┌───────────┐
│ 混合模式 │──→ LAA、5G NR-U
│ (專屬+共享) │──→ 彈性創新
└───────────┘
這張圖展示了 行動通訊頻譜規劃的三種主要模式。
最上層的 有牌照頻譜（Licensed Spectrum） 就像「專屬高速車道」，需由政府核發執照，常被電信商用於 LTE、5G、NB-IoT 等服務。它具備高穩定、高 QoS（服務品質）的特性，但頻譜成本昂貴，競標與維運費用也高。
中間的 無牌照頻譜（Unlicensed Spectrum） 則像「開放道路」，任何人都可使用，例如 Wi-Fi、藍牙、LoRa。這類技術成本低、建置快，但由於開放共享，干擾風險高、可靠度較低。
最下層的 混合模式（Hybrid Model） 結合兩者優勢，例如 LAA（Licensed Assisted Access） 與 5G NR-U（Unlicensed NR），透過在有牌照頻譜上進行控制、無牌照頻譜上擴充容量的方式，兼顧速度、穩定與成本效益。
👉
有牌照頻譜保品質、無牌照頻譜省成本，混合模式則在穩定與彈性間取得最佳平衡，是 5G 時代的重要頻譜策略。
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🧩 五、模擬題
1️⃣ 專業題
題目：
請解釋「有牌照頻譜」與「無牌照頻譜」在 QoS、成本與應用上的差異。
解答：
• 有牌照頻譜（Licensed Spectrum）
由政府核發執照、電信商專用，干擾少、QoS 可控。
→ 優點：高穩定、高可靠、可保證服務品質。
→ 缺點：頻譜昂貴、建設與維運成本高。
→ 常見應用：4G/5G 行動網、企業專網（Private 5G）、VoLTE、URLLC。
• 無牌照頻譜（Unlicensed Spectrum）
任何人可使用（如 2.4GHz、5GHz Wi-Fi、藍牙、LoRa）。
→ 優點：免費、部署快、成本低。
→ 缺點：干擾多、QoS 無法保證、可靠度較低。
→ 常見應用：家庭 Wi-Fi、IoT 感測器、短距通訊。
👉 總結：
有牌照頻譜＝高 QoS、高成本；
無牌照頻譜＝低成本、低穩定性。
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2️⃣ 應用題
題目：
假設某企業要建構「智慧工廠」，需要高可靠度 URLLC + 低成本感測器網路，應如何選擇頻譜？
解答：
建議採 混合頻譜策略（Hybrid Spectrum）：
1. 核心控制與關鍵任務（如機械手臂、遠端控制） →
使用 有牌照頻譜 或企業 5G 專網（Private 5G, URLLC），確保延遲 < 1 ms、可靠度 99.999%。
2. 大量感測器與監測裝置 →
使用 無牌照頻譜（如 Wi-Fi 6、LoRa、ZigBee），降低布建成本。
👉 結論：
智慧工廠需「雙頻策略」：關鍵應用用有牌照頻譜保證可靠度，邊緣感測用無牌照頻譜控制成本。
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3️⃣ 情境題
題目：
若 Wi-Fi 在 2.4GHz 頻段嚴重干擾，導致 IoT 設備資料回傳失敗，請提出至少兩種改善方法（提示：頻段切換、干擾抑制、升級到 5GHz/6GHz）。
解答：
1. 切換頻段：
改用 5GHz 或 6GHz Wi-Fi（Wi-Fi 6/6E），減少與藍牙、微波爐等家電干擾。
2. 使用干擾抑制技術（Channel Selection / DFS）：
自動避開干擾頻道，或採用智慧選頻機制。
3. 降低頻寬或傳輸功率：
避免過度重疊與訊號反射，提升穩定性。
4. 升級通訊協定：
若 IoT 設備僅支援 2.4GHz，可考慮改用 LoRa / NB-IoT / LTE-M 等蜂巢式 IoT 技術，提升覆蓋與穩定度。
👉 總結：
核心思路：
避開干擾 → 換頻段或協定；
強化穩定 → 智慧選頻 + 新技術。
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✅ 六、小結與啟示
• 有牌照頻譜：專屬、高 QoS，適合電信業主力業務。
• 無牌照頻譜：共享、低成本，推動 IoT 與新創。
• 混合模式：5G NR-U、LAA 等，兼顧效率與彈性。
👉 一句話總結：頻譜規劃就是在「專屬與共享」之間找平衡，像規劃高速公路與自由道路一樣，既要保證交通順暢，又要促進全民使用。
