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越來越多的消費者全年無休保持智慧型手機與網路連結，比以往任何時候都 更加依賴網路，台灣的消費者也是如此；由圖 2.2.8 可看出用戶數最大量出現在 每日 19 時，而總傳輸量最大值出現在每日 23 時。
圖 2.2.8台灣 100 年 10 月 3G 全網平均分時傳輸量及用戶量百分比(資料來源：NCC) 在【16】中，統計之每日分時傳輸量分佈離峰期為上午 5~7 時，高峰期為夜 間 20~24 時，與台灣用戶習慣雖有差異，但趨勢是雷同的。
2.3 訊務分流議題
面對行動資料訊務量的快速成長，對於行動網路營運商而言，不論對於今日 或未來的網路營運皆造成相當大威脅，於是營運商紛紛尋找解決方案。
目前主要解決方法包含下例三種方式【8】【9】：
以併購或購買的方式取得新的特許頻譜（licensed spectrum）：
以 AT&T Mobile 及 Verizon 為例，2011 年 AT&T Mobile 花費 390 億美元 併購 T-Mobile USA。而 Verizon 花費 39 億美元向由 Comcast、Time Warner Cable、Bright House Communications 共同組成的公司 SpectrumCo 購買 20MHz 的無線頻譜等來解決系統容量問題。但購買頻譜與建置新基地台是一項耗時
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頻帶重疊造成訊號干擾而不利於通訊品質。依據 Alcatel-Lucent 公司之模擬 結果發現，在基站高度均為 30 公尺的條件下，透過增加基站建置密度雖可 增加整體網路容量，但當基站間距離低於 240 公尺時，隨著基站間距縮小，容量反而變小。
提升頻譜使用效率：
藉由 LTE 的佈建，採用新的調變與更先進的天線技術，如 OFDMA
（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）調變技術、MIMO（Multi-Input Multi-Output）與 beamforming 等 smart antenna 技術。雖可提升頻譜使用效率，
但平均而言，LTE 僅能比 HSPA 提升 50%的效率，短期雖然可改善流量不足 的窘境，但仍無法徹底解決問題。
提升頻譜再利用能力：
頻譜再利用的方法便是使用 small-cell（femto/pico/micro/Wi-Fi），大部分 的行動網路便是採用此種異質網路（Heterogeneous Network, HetNet）架構。
在異質網路架構中，macrocell 提供廣泛的 3G／4G 訊號覆蓋，在此訊號覆蓋 下，其中 picocell / femtocell 為小型的行動基地台，訊號覆蓋半徑約 25~200 公尺，主要用來加強小範圍的 3G／4G 網路訊號及提升整體網路容量。此外，
Wi-Fi AP 可將 3G／4G 網路流量分流至 Wi-Fi 網路，使頻譜達到最高使用效 率【10】。
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根據 ABI Research 研究，70%的行動通訊行為發生在室內，透過架設戶外基 地台之作法除前述訊號干擾議題外，2008 年柏林 LTE 研討會之報告資料(如圖 2.3.1)提出，因建築物阻隔、訊號衰減等物理特性因素，室內傳輸速率將可能衰 減數十倍，因此室內傳輸問題並不適合以室外增建基地台的方式來解決，在增加 無線頻帶使用效率與降低網路建置成本的考量下，以建置於室內的 small-cell 取 代密集佈建戶外無線基地台成為未來無線通訊發展的趨勢，訊務分流議題亦隨之 被廣泛討論【3】。
圖 2.3.1 室內行動傳輸速率示意圖(資料來源：Berlin,LTE 研討會,2008)
加拿大第二大電信商 Telus 在 Broadband World Forum 2011 中表示，行動寬頻 網路未來將有四大發展機會，第一為 4G-下世代網路接取；第二為 small-cell(也就 是小型基地台)；第三為網路分享；第四為政策管理(例如標準制訂、頻譜管理、
收費)。在 small-cell 部分，因為頻譜的稀少性和價格昂貴，為了提供更好的服務 給用戶，未來將把網路更拉近用戶端，這可能會導致一種現象：一個城市用在 voice 的 cells 約有 300-500 個，而用在 data 的 cells 則大幅增加為 2,000 個以上。
以目前將網路更貼近用戶的方法有三種，第一為 Pico(約可提供 200 公尺的覆蓋
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範圍)，第二為 Femto(一般用戶約可提供 25 公尺的覆蓋範圍，企業則為 50 公尺)，
第三為 Wi-Fi(需要各處佈建，特別是在家裡)【2】。
綜合前述，可以發現未來的行動網路將朝向 HetNet 架構，架構示意圖如圖 2.3.2。在 2G GSM /3G UMTS/HSPA+/LTE 等環境下，用戶均可以直接無線上網，
但行動資源是有限的，在用戶數眾多的公眾區域仍會有網路壅塞的狀況。透過同 區域 small-cell 的建置，利用 HetNet handover 管理機制讓用戶 UE 可以選擇在當下 環境，使用哪個網路費用最優惠、資料速度最快 ，除提供更大範圍的服務，並可 進行訊務分流，疏通網路壅塞問題。
圖 2.3.2 HetNet 架構示意圖(本研究整理)
針對各類行動網路基礎設施之經濟效益來分析，Macro 有最大的涵蓋範圍及 最小的網路容量，建置 Macrocell 可獲得最大的訊號涵蓋主要範圍，而 Wi-Fi 訊號 涵蓋範圍雖然較小，但卻具有最大的頻寬與網路流量。由於行動數據流量的成 長，使得營運商對無線網路投資的注意力，從過去的涵蓋範圍轉移至容量大小，
即希望每單位投資可獲得最大頻寬與網路容量。因此使 Wi-Fi 在行動網路占據重 要的策略性地位；行動數據傳輸量分流架構圖如圖 2.3.3。透過 small-cell 的建置，
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開闢另一個管道，針對在固定區域傳送大量資料之資料流進行訊務分流，能釋放 出有限的行動網路資源給移動中真正有需求的用戶使用。
除此之外，Wi-Fi 可提供新的應用與服務，並具有較低的佈建成本，不僅可 降低營運商的用戶退租率，甚至帶來新的營收機會，亦讓 Wi-Fi 成為各式營運商 網路佈建的首要選項。
圖 2.3.3 行動數據傳輸量分流架構圖(本研究整理)
Femto Forum 於 2007 年成立後即大力推動 femtocell 微型基地台的技術與產 品。由於產品概念與運作模式合理且滿足行動電信營運商之室內訊號改善與數據 傳輸量分流的需求，因此短時間吸引電信產業廠商陸續加入聯盟。但針對行動電 信營運商的數據傳輸量分流，並非只有 femtocell 解決方案，另有 WiFi 與 DAS (Distributed Antenna Systems)等替代方案可選擇，造成 femtocell 沒有產生預期的出 貨量。加上 WiFi hotspot 在 2011 年起受到行動電信營運商加倍關注，Femto Forum 為主動掌握對小型基地台的主導權，重新劃分產品推廣的範疇，並將 Femto Forume 改名為 Small-Cell Forum (SCF)。
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SCF 最新小型基地台範疇規劃除大型基地台 Macrocell 外，可服務鄉村與都 會、企業用及家用的各型授權頻段中之基地台，包括 Microcell、Metrocell、Picocell、
Femtocell 都是 SCF 推廣與開發的範圍項目。但考量系統整合及完整度，大型基 地台、WiFi、DAS 與 Cloud RAN 也都被部分納入 SCF 推動範圍(如圖 2.3.4)【4】。
圖 2.3.4 SCF 小型基地台定義範疇(資料來源：SCF,2012 年 4 月)
Informa Telecoms &Media 在 2012 年 2 月公佈最新的市場白皮書，揭露微型基 地台 femtocell 到 2015 年將有近 6,000 萬台的出貨量。Infonetics 透過 2012 Small-cell Asia 也發表數年的 femtocell 預測數字，到 2015 年則估計有相對保守的 4,500 萬 台出貨，但兩者對於 2013 年之後 femtocell 的市場都呈現樂觀的看法(如圖 2.3.5)。主要原因在於包括 Data offload、3G coverage 的需求下，更多行動電信商 將投入佈建，帶動微型基地台的生態鏈與設備成本出現正向互動。SCF 預估到 2015 年全球將有約 6 百萬點公眾熱點( 如圖 2.3.6)【5】。
從 2008 至 2011 年之 femtocell 用戶成長狀況可知，家庭用戶並沒有出現大幅 度的成長。可見用戶儘管了解 femtocell 的概念與好處但並沒有強烈的申請意
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更多獨特的加值應用以提高使用需求。所以在 2013 年後，除了 LTE 網路的商用 有機會促使更多行動運營商以各類大小型同質/異質網路基地台共組無縫隙的 4G 高速網路外，femtocell 應用端的開發將十分關鍵。
圖 2.3.5 2011~2015 femtocell 出貨量預估(資料來源：MIC ,2012 年 4 月)
圖 2.3.6 2011~2015 全球 Poblic Hotspots 數預估(資料來源：SCF,2012 年 3 月)
另外，根據 Juniper2010 年的調查報告，有 43%的行動數據流量透過 Wi-Fi 與
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femtocell 卸載。預計到 2016 年將成長至 63%(將近 9,000 Petabytes 的行動卸載流 量)，且預估 2015 年的整體行動數據流量，僅有 37%由行動網路傳輸，57%是藉 由 Wi-Fi 網路傳輸，6%是藉由 femtocell 傳輸，可見 Wi-Fi 在行動流量卸載的重要 性仍將持續提高(如圖 2.3.7)。
圖 2.3.7 2015 年整體行動數據流量預估(資料來源：Juniper/MIC)
在【13】中，提及隨著資料量的暴增，電信營運商將透過 small-cells 進行訊 務分流。透過比較 femtocell 與 WiFi 之技術差異，並就訊務分流議題下各自之技 術特性及限制作分析，並以於維也納之實測數據，驗證透過整合 femtocell 和 WiFi 提升覆蓋率來進行訊務分流是可被實現的，提供電信營運商採用 small-cells 和較 少的控制程序來解決訊務分流問題之參考。
在【14】中，一樣提到為了因應未來行動資料量之遽增，電信營運商將被迫 大幅增加系統容量，但無論是購買額外頻譜或導入更先進技術(如 LTE)都無法解 決這個問題，唯有透過密集之 small-cell 佈建，進行訊務分流才能解決此問題。
透過在維也納實測發現，室內用戶接收 small-cell 之訊號甚至大於 Macrocell 訊號，
且 small-cell 建置有助增強 3G 訊號。
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在【15】中，採用【18】之 Macro Cell 部署演算法，可得到 Macro-cell 之最 少建置數量，利用異質網路(HetNet)架構，以 small-cell 來提升系統容量及訊號涵 蓋率。
在【17】中，提出訊務分流的網路架構(如圖 2.3.8)，small-cell 佈建區域可含 括機場、購物中心及個人家庭室內，利用建置 small-cell 來增加行動網路系統容 量。並可透過 small-cell 直接連結有線網路，將行動訊務分流，解決訊務壅塞問 題。另外依據貝爾實驗室觀察建構模型案例之研究分析，發現若能將尖峰期之訊 務導到離峰期，將可在不增加基礎建置成本下，解決訊務壅塞問題，但要達到此 目的，需要透過離峰期優惠方案來促成。
圖 2.3.8 訊務分流網路架構
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本研究重點在於建立 small-cell 覓點模型來有效率找出真正需要分流行動數 據傳輸量的地點來建置 small-cell。本研究選擇 off-load 3G 訊務成效(含高用量戶 off-load 成效)、throughput 成效、建置成本效益及設備使用率等四指標來驗證本研 究所提 small-cell 覓點模型。
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3.1.2 Throughput 成效(T/t)
依據 NCC 資料，以離峰期(5~7 時)及尖峰期(20~22 時)比較本研究 small-cell 覓點模型導入前後之下載 throughput 成效；公式如下所示：
比較本研究 small-cell 覓點模型導入前後之設備使用率比，公式如下所示：
設備使用率 = (設備總數-閒置設備數) / 設備總數
設備之月累積訊務量小於或等於 100MB 時視為閒置設備。
3.2 研究進行步驟
本研究 small-cell 覓點模型的執行步驟流程如圖 3.2.1 所示。
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User behavior analysis
Top 20% of heavy users
Most Internet access via fixed cell
Internet access period (day /
Address distance comparison Base
station address
distance ≤ 2 km
User address is the target deployed
location YES
Signal simulation and actual road test
High load
Sections address whether the same
The company/user
The company/user