期專題 2 NCP Newsletter / No

本期專題

2 NCP Newsletter / No.55 September 2013 NCP Newsletter / No.55 September 2013 3

行動終端用戶亟求高速上網等需求下，莫不積極

研發新型態的行動通信網路架構，相關LTE/LTE-

Advanced行動寬頻通信網路技術規範於是應運而

生，行動通信業者適時地引入LTE行動寬頻通信網

路，期能提供更大的頻寬，有效解決行動網路的容

量壓力，帶來用戶所期待更好的行動上網體驗。

三、 LTE/LTE-Advanced行動寬頻通信關鍵技術

3GPP有關LTE/LTE-Advanced行動寬頻通信網

路演進的主要關鍵新技術及架構如下所述：

1. OFDM技術

正交分頻多工技術 (OFDM, Orthogonal Frequency-

Division Multiplexing) 係為演進的 UMTS 無線接取網

路 (EUTRAN, Evolved Universal Terrestrial Radio

Access Network) 實體層的主要核心技術，該技術

可滿足 4G 行動通信對頻寬的彈性需求，利用大

量子載波 (sub-carrier) 進行多載波傳輸，也可以

被視為是一種調變技術，LTE/LTE-Advanced 行動

寬頻通信系統下鏈部份 ( 自基地台到行動終端 )

係採 OFDM 技術，其功能特性略述如下：

（1）頻譜使用效率高

因OFDM中各個子載波間彼此正交(Orthogonal)

特性，子載波間毋須預留保護頻帶(guard band)，

其部份頻譜可以重疊，因此OFDM系統的頻譜使

用效率大幅提高。

（2）頻寬可彈性調整

OFDM的頻寬容量取決於所使用的子載波數

量(即FFT size)，可依據系統所需頻寬(如1.4、3、5

、10、15及20MHz)彈性調整，但並不會明顯增加

系統複雜度。

（3）有效克服多路徑衰落

因OFDM系統之基頻高速串列資料流經轉換

為並列資料，其相對應的每個子載波的資料速率

相對降低，亦即每個符碼(symbol)時間長度相對

增加，故每個子載波上的通道變化情形可視為平

坦衰落通道反應，另為克服碼際干擾(ISI, Inter

Symbol Interference )，前置循環碼(CP, cyclic

pre�x)將傳送資料的一小部分複製再加至資料訊

框的前端，雖增加部分負擔(overhead)但確可有

效地對抗多路徑干擾。

摘要

智慧型終端設備所開發的各項豐富的行動應

用，正在改變人們的行為習慣，行動用戶需求已

由語音服務朝向多媒體的影音服務，使得行動數

據量急遽成長，為了滿足行動用戶的需求及訊務

成長，並提升行動通信品質與傳輸速率，各行動

電信業者均適時地引入4G行動寬頻通信網路，本

文將簡介4G行動寬頻通信主要關鍵技術及其網路

架構。

一、什麼是4G、LTE、LTE-Advanced

「 4G 」就是第四代行動通信網路，依國際

電信聯盟ITU（International Telecommunication

Union）所定義的「 4G 」行動網路速度：用戶在

移動時其資料傳輸峰值速率可達100 Mbps、在靜

止狀態下峰值速率則須達到1 Gbps以上，就可以

作為4G的技術之一，其中長期演進技術升級版

LTE-Advanced(Long Term Evolution Advanced）是

第一批被ITU承認的「4G」標準，係由第三代合

作夥伴計畫(3GPP, 3rd Generation Partnership

Project)所推出的下一代無線通訊技術標準，而中

長期演進技術LTE（Long Term Evolution）標準則

為LTE-Advanced的前身，也是現在各行動通信業

者所建置最新的行動通信網路，因其在靜止狀態

時資料傳輸峰值速率僅達150 Mbps，並未達到ITU

所定義的「 4G 」網路速度，故 LTE 並不算是真正

的「4G」網路，只能稱為Beyond 3G或Pre 4G網路

技術，但在行銷上LTE常會被冠上「4G」網路技

術的標籤，一般而言，LTE網路可藉由軟體升級至

LTE-Advanced行動網路成為真正的「4G」網路，

故建置LTE網路即代表將向「4G」網路方向演進

建置。

二、為何要LTE行動寬頻通信網路

隨者智慧型行動終端(如智慧型手機、平板電

腦)的普及，使用智慧型行動終端上網瀏覽社交網

站、行動影音、分享圖片、收發e-mail、搜尋各

類資料、閱讀新聞等各項豐富的行動應用，使得

行動數據量呈爆炸性成長，依國內外相關研究顯

示自2007至2020年行動數據成長量將高達1,000倍

，如圖一所示。

行動電信業者雖不斷投入資本建設及擴充既

有3G網路容量，但仍趕不上行動數據成長量，民

眾的行動上網諸多抱怨仍持續發生，系統供應商

在行動通信業者面臨剪刀效應(即網路訊務呈高度

成長，但營收與獲利卻未伴隨成長)的經營窘境、

│本期專題│

中華電信股份有限公司／林仁祥、鄧忠清

4G行動寬頻通信簡介

圖一

NCP Newsletter / No.55 September 2013 3

行動終端用戶亟求高速上網等需求下，莫不積極

研發新型態的行動通信網路架構，相關LTE/LTE-

Advanced行動寬頻通信網路技術規範於是應運而

生，行動通信業者適時地引入LTE行動寬頻通信網

路，期能提供更大的頻寬，有效解決行動網路的容

量壓力，帶來用戶所期待更好的行動上網體驗。

三、 LTE/LTE-Advanced行動寬頻通信關鍵技術

3GPP有關LTE/LTE-Advanced行動寬頻通信網

路演進的主要關鍵新技術及架構如下所述：

1. OFDM技術

正交分頻多工技術 (OFDM, Orthogonal Frequency-

Division Multiplexing) 係為演進的 UMTS 無線接取網

路 (EUTRAN, Evolved Universal Terrestrial Radio

Access Network) 實體層的主要核心技術，該技術

可滿足 4G 行動通信對頻寬的彈性需求，利用大

量子載波 (sub-carrier) 進行多載波傳輸，也可以

被視為是一種調變技術，LTE/LTE-Advanced 行動

寬頻通信系統下鏈部份 ( 自基地台到行動終端 )

係採 OFDM 技術，其功能特性略述如下：

（1）頻譜使用效率高

因OFDM中各個子載波間彼此正交(Orthogonal)

特性，子載波間毋須預留保護頻帶(guard band)，

其部份頻譜可以重疊，因此OFDM系統的頻譜使

用效率大幅提高。

（2）頻寬可彈性調整

OFDM的頻寬容量取決於所使用的子載波數

量(即FFT size)，可依據系統所需頻寬(如1.4、3、5

、10、15及20MHz)彈性調整，但並不會明顯增加

系統複雜度。

（3）有效克服多路徑衰落

因OFDM系統之基頻高速串列資料流經轉換

為並列資料，其相對應的每個子載波的資料速率

相對降低，亦即每個符碼(symbol)時間長度相對

增加，故每個子載波上的通道變化情形可視為平

坦衰落通道反應，另為克服碼際干擾(ISI, Inter

Symbol Interference )，前置循環碼(CP, cyclic

pre�x)將傳送資料的一小部分複製再加至資料訊

框的前端，雖增加部分負擔(overhead)但確可有

效地對抗多路徑干擾。

圖一

本期專題

4 NCP Newsletter / No.55 September 2013

（4）鏈路調適和動態通道指配

OFDM系統可採鏈路調適(Link Adaptation)機

制，依無線電環境變化選擇適宜之調變及編碼技

術。另一方面，通過動態指配Time-Frequency

Grid資源分配的方法，充分利用高訊雜比的子載

波通道，從而提高系統傳輸效能。

（5）簡易實現MIMO技術

由於OFDM信號經串並列轉換後，其各並列

的資料流可與MIMO多天線技術結合應用，可降

低無線收發訊機設計的複雜度，進而降低製造成

本。

（6）行動終端功率放大器易實現

4G行動通信系統在上鏈部份(自行動終端到基

地台)，採單載波分頻多工進接(SC-FDMA, Single

Carrier Frequency Division Multiple Access)技術，

係在傳統的OFDM處理過程之前增加一額外的DFT

（離散傅立葉變換）處理，可克服OFDM過高的

峰均功率比（PAPR）、降低行動終端功率放大器

成本及降低行動終端功耗等問題。

2. MIMO技術

為了要達到 4G 行動通信網路高頻寬的要求，

目前公認最有效的方法 - 天線採「MIMO (Multiple

Input Multiple Output) 多輸入多輸出」技術，MIMO

係指在發射端及接收端使用多組天線送收資料，

LTE 規範中提供 4x4 MIMO 通道技術，LTE-Avanced

規範中則提供了最多 8x8 MIMO DL(8 個下鏈通道 )

、4x4 MIMO UL(4 個上鏈通道 ) 的能力，MIMO 技

術的引進可藉以改善通訊品質與提高傳輸速率，

概要說明如下：

（1）改善通訊品質

相同的資料使用多組天線來進行傳送與接收

，即所謂的傳送分集(Transmit Diversity)與接收分

集(Receive Diversity)，當天線彼此間距離大於數

倍波長時(通常為4倍)，電波之傳送或接收路徑可

視為獨立，進而達到訊號的分集增益(Diversity

Gain)，並常輔以時空編碼(Space-Time Code)，可

大幅改善因多路徑衰落(Multipath Fading)所降低

的訊號品質。

（2）提高傳輸速率

因發射端與接收端電波傳播路徑的獨立性與

差異性，MIMO系統將欲傳送之資料分割成不同

的資料串(Data Stream)，各資料串內容是完全獨

立的，再透過不同的天線傳送，此即稱為空間多

工(Spatial Multiplexing)技術，可讓所使用的射頻

頻寬發揮倍乘的效益，大幅增加資料傳輸速率，

其中空間多工技術又可區分為：

• SU-MIMO (Single User - MIMO)

當MIMO基地台僅向單一用戶傳送資料時，

可將兩資料流(data stream)合併傳送至用戶端，提

高用戶之接收速率。

• MU-MIMO (Multi User - MIMO)

當MIMO基地台向多用戶傳送資料時，可將

各資料流(data stream)獨立傳送至各用戶端，提高

系統之服務用戶數。

3. CA技術

載波聚合(CA ,Carrier Aggregation)技術是LTE-

Advanced行動寬頻通信系統可以實現100 MHz頻

寬最為關鍵技術，為了要提高4G行動通信用戶端

的傳輸頻寬，使用一段連續的大頻寬是一個可以

直接提高傳輸頻寬的方法，但在有限的頻譜下，

要直接找到一段連續的大頻寬並不容易，因此，

聚集多個小段頻寬以達到大頻寬的想法也因應而

生，載波聚合技術係以4G行動通信既有之載波為

基礎，將數個載波(CCs, Component Carriers)集合

│本期專題│

本期專題


起來成為一更寬的載波，載波聚合技術最高可將

5個載波聚合並可分別於上鏈 (Uplink)及下鏈

(Downlink)中非對稱使用，例如：20 MHz的小段

頻寬，聚集5段就可以達到100 MHz的大頻寬，使

用載波聚合技術之每個載波可於同頻段、不同頻

段、連續或不連續等情境使用，如圖二所示。

行動通信業者可依據所取得之頻段及頻寬，

將零碎的頻寬聚合成大頻寬使用，提供彈性靈活

的營運策略。

4. ALL IP 扁平化架構

LTE行動寬頻通信網路架構可區分演進的

UMTS無線接取網路(EUTRAN, Evolved Universal

Terrestrial Radio Access Network)與演進的核心網

路(EPC, Evolved Packet Core)兩者合稱EPS(Evolved

Packet System)，如圖三所示。

各網路演進及功能摘要說明如下：

（1）演進的UMTS無線接取網路(EUTRAN, Evolved

Universal Terrestrial Access Network)

網路架構演進朝扁平化、IP化方向進行，如

2G/3G網路之基地台控制器(BSC/RNC)在LTE網路已

不復存在，其功能拆解至基地台(eNodeB)及核心

網路之移動管理設備(MME)負責執行，以減少訊

息傳遞延遲時間，EUTRAN無線接取網路主要由使

用者的手機 (UE)以及與手機溝通的基地台

(eNodeB)所組成，其中基地台(eNodeB)承襲原3G

系統中RNC的大部分功能並強化資源調度與管理

能力，基地台(eNodeB)主要功能包括：

• 無線資源管理(Radio Resource Management)

• 網路允入控制(Admission Control)

• 排程(Scheduling)

• 服務品質(QoS)

• 訊息廣播(cell Broadcasting)

• 資料加解密(Data encryption )

• 訊息處理(如資料封包檔頭壓縮、資料封包處理)

（2）演進的核心網路(EPC, Evolved Packet Core)

EPC網路實現All IP網路架構，移除原3G網路

的電路交換(Circuit-switch)功能，保留封包交換

(Packet-switch)的IP網路，大幅降低LTE核心網路

的複雜度，同時將網路之用戶面(User Plane)與控

制面(Control Plane)封包分離，有助於網路部署、

（4）鏈路調適和動態通道指配

OFDM系統可採鏈路調適(Link Adaptation)機

制，依無線電環境變化選擇適宜之調變及編碼技

術。另一方面，通過動態指配Time-Frequency

Grid資源分配的方法，充分利用高訊雜比的子載

波通道，從而提高系統傳輸效能。

（5）簡易實現MIMO技術

由於OFDM信號經串並列轉換後，其各並列

的資料流可與MIMO多天線技術結合應用，可降

低無線收發訊機設計的複雜度，進而降低製造成

本。

（6）行動終端功率放大器易實現

4G行動通信系統在上鏈部份(自行動終端到基

地台)，採單載波分頻多工進接(SC-FDMA, Single

Carrier Frequency Division Multiple Access)技術，

係在傳統的OFDM處理過程之前增加一額外的DFT

（離散傅立葉變換）處理，可克服OFDM過高的

峰均功率比（PAPR）、降低行動終端功率放大器

成本及降低行動終端功耗等問題。

2. MIMO技術

為了要達到 4G 行動通信網路高頻寬的要求，

目前公認最有效的方法 - 天線採「MIMO (Multiple

Input Multiple Output) 多輸入多輸出」技術，MIMO

係指在發射端及接收端使用多組天線送收資料，

LTE 規範中提供 4x4 MIMO 通道技術，LTE-Avanced

規範中則提供了最多 8x8 MIMO DL(8 個下鏈通道 )

、4x4 MIMO UL(4 個上鏈通道 ) 的能力，MIMO 技

術的引進可藉以改善通訊品質與提高傳輸速率，

概要說明如下：

（1）改善通訊品質

相同的資料使用多組天線來進行傳送與接收

，即所謂的傳送分集(Transmit Diversity)與接收分

集(Receive Diversity)，當天線彼此間距離大於數

倍波長時(通常為4倍)，電波之傳送或接收路徑可

視為獨立，進而達到訊號的分集增益(Diversity

Gain)，並常輔以時空編碼(Space-Time Code)，可

大幅改善因多路徑衰落(Multipath Fading)所降低

的訊號品質。

（2）提高傳輸速率

因發射端與接收端電波傳播路徑的獨立性與

差異性，MIMO系統將欲傳送之資料分割成不同

的資料串(Data Stream)，各資料串內容是完全獨

立的，再透過不同的天線傳送，此即稱為空間多

工(Spatial Multiplexing)技術，可讓所使用的射頻

頻寬發揮倍乘的效益，大幅增加資料傳輸速率，

其中空間多工技術又可區分為：

• SU-MIMO (Single User - MIMO)

當MIMO基地台僅向單一用戶傳送資料時，

可將兩資料流(data stream)合併傳送至用戶端，提

高用戶之接收速率。

• MU-MIMO (Multi User - MIMO)

當MIMO基地台向多用戶傳送資料時，可將

各資料流(data stream)獨立傳送至各用戶端，提高

系統之服務用戶數。

3. CA技術

載波聚合(CA ,Carrier Aggregation)技術是LTE-

Advanced行動寬頻通信系統可以實現100 MHz頻

寬最為關鍵技術，為了要提高4G行動通信用戶端

的傳輸頻寬，使用一段連續的大頻寬是一個可以

直接提高傳輸頻寬的方法，但在有限的頻譜下，

要直接找到一段連續的大頻寬並不容易，因此，

聚集多個小段頻寬以達到大頻寬的想法也因應而

生，載波聚合技術係以4G行動通信既有之載波為

基礎，將數個載波(CCs, Component Carriers)集合

│本期專題│

圖二


起來成為一更寬的載波，載波聚合技術最高可將

5個載波聚合並可分別於上鏈 (Uplink)及下鏈

(Downlink)中非對稱使用，例如：20 MHz的小段

頻寬，聚集5段就可以達到100 MHz的大頻寬，使

用載波聚合技術之每個載波可於同頻段、不同頻

段、連續或不連續等情境使用，如圖二所示。

行動通信業者可依據所取得之頻段及頻寬，

將零碎的頻寬聚合成大頻寬使用，提供彈性靈活

的營運策略。

4. ALL IP 扁平化架構

LTE行動寬頻通信網路架構可區分演進的

UMTS無線接取網路(EUTRAN, Evolved Universal

Terrestrial Radio Access Network)與演進的核心網

路(EPC, Evolved Packet Core)兩者合稱EPS(Evolved

Packet System)，如圖三所示。

各網路演進及功能摘要說明如下：

（1）演進的UMTS無線接取網路(EUTRAN, Evolved

Universal Terrestrial Access Network)

網路架構演進朝扁平化、IP化方向進行，如

2G/3G網路之基地台控制器(BSC/RNC)在LTE網路已

不復存在，其功能拆解至基地台(eNodeB)及核心

網路之移動管理設備(MME)負責執行，以減少訊

息傳遞延遲時間，EUTRAN無線接取網路主要由使

用者的手機 (UE)以及與手機溝通的基地台

(eNodeB)所組成，其中基地台(eNodeB)承襲原3G

系統中RNC的大部分功能並強化資源調度與管理

能力，基地台(eNodeB)主要功能包括：

• 無線資源管理(Radio Resource Management)

• 網路允入控制(Admission Control)

• 排程(Scheduling)

• 服務品質(QoS)

• 訊息廣播(cell Broadcasting)

• 資料加解密(Data encryption )

• 訊息處理(如資料封包檔頭壓縮、資料封包處理)

（2）演進的核心網路(EPC, Evolved Packet Core)

EPC網路實現All IP網路架構，移除原3G網路

的電路交換(Circuit-switch)功能，保留封包交換

(Packet-switch)的IP網路，大幅降低LTE核心網路

的複雜度，同時將網路之用戶面(User Plane)與控

制面(Control Plane)封包分離，有助於網路部署、

本期專題


技術演進及靈活的擴充相容，相較於傳統3G網路

系統，EPC網路架構相對地扁平化，如圖四所示。

原3G網路系統中的SGSN/GGSN設備改為控制

面之MME與用戶面之SAE GW，從用戶面架構來看

，原3G網路的4層(NodeB，RNC，SGSN和GGSN)

節點，在LTE網路則縮減至2層(eNodeB和SAE GW)

節點，可大幅降低訊號延遲處理時間，EPC網路

各主要設備功能說明如下：

• 移動管理設備(MME, Mobility Management Entity)

為 EPC 核心網路的行動管理單元，負責閘道

器 (SAE GW) 及本籍用戶伺服器 (HSS) 的協調工作，

包括用戶端進行安全性相關的認證 (Authentication)

、授權 (Authority) 及計費 (Accounting) 等功能、管

理手機用戶端的漫遊、交遞 (Handover)、用戶位

置的追蹤、呼叫閒置模式 (Idle Mode)、手機用戶

的登入 (Attach)、中斷 (Detach) 等功能執行與管

理。

• 服務閘道器(S-GW, Serving Gateway)

為EPC核心網路資料傳輸的主角，主要功能

為：負責路由選擇並傳送使用者的資料、eNodeB

間切換交遞時用戶面的介接點(Anchor)、與其他

3GPP無線通訊系統間的介接點、執行QoS策略控

制與執行用戶的流量計費及管理並儲存使用者內

容(如IP承載服務參數、內部網路路由資訊等)。

• 數據封包網路閘道器(PDN-GW, Packet Data Network

Gateway)

為 EPC 核心網路與外部網際網路連接的轉接

點，主要功能為：負責與其他非 3GPP 網路資料

送收與訊息控制的閘道器、負責配發手機 IP 位址

、提供手機和外部封包資料網路連線、作為 IP 移

動介接點、執行計費、執行 PCRF 的請求管理及

負責每個使用者的策略執行 (Policy Enforcement)

與封包過濾。

• 本籍用戶伺服器(HSS, Home Subscriber Server)

│本期專題│

圖二

圖三

本期專題


為EPC核心網路之資料庫，儲存系統所有行

動用戶之相關資料，以作為行動用戶漫遊辨別、

記帳、行動終端用戶可以被允許的服務項目及服

務品質識別等用途、負責執行身分認證用戶授權

、金鑰協商等安全功能認證及透過認證的程序以

確認使用者是否為合法的用戶。

• 策略計費規則控制器(PCRF, Policy Charging Rule

Function)

為提供智慧管道與智慧流量經營的控制器，

引入PCRF可提供有關業務封包之服務類別、流量

及QoS等屬性，並進行封包及時的檢測、分析及設

定，以提供優質、差異化的行動寬頻數據服務。

EPC網路架構可同時支援多種無線接取技術(

如EDGE、WCDMA、LTE、WLAN、CDMA2000等)

，並可讓不同使用者都能夠一起動態分享網路頻

寬，不會有使用者占用固定頻寬卻閒置的情況發

生，惟此架構也帶來了新的挑戰，亦即如何在封

包交換網路上執行語音服務，當前業界主要有三

種提供語音業務的架構，分別是CSFB(Circuit

Switched Fallback in Evolved Packet System)、

SR-VCC(Single Radio Voice Continuity Control)及

VoLTE(Voice over LTE)，一般而言，LTE寬頻網路

初期建設因基地台涵蓋未臻完善，語音業務大都

採CSFB架構，也就是當使用者要撥打語音電話時

，會從LTE的基地台交遞到2G/3G的基地台並使用

2G/3G的行動通信系統，待語音電話結束後再切

換回至LTE的基地台，這種架構的優點是毋需過早投

入LTE語音相關設備(如IMS, IP Multimedia Subsystem)

及大規模的更動現有2G/3G網路架構，但交遞所需

時間較長是一大缺點，行動通信業者視LTE基地台

佈建數量及無線電波涵蓋率，達到其所設定之目

標值時(如基地台涵蓋率80%)，將演進改採VoLTE

架構。

四、 LTE行動寬頻網路未來應用

從行動用戶的需求角度來看，行動網路演進

的最大推動力是用戶需求由語音服務朝向多媒體

的影音服務，如行動影音、行動遊戲、行動廣告

、行動教育/學習等應用，LTE行動寬頻所能提供

行動上網速率預期能滿足用戶更多、更快、更多

元的服務需求。從業務融和的角度看，LTE行動寬

頻意味著將有更多的參與方、更多技術及應用的

融合，不再局限於電信行業，可擴展應用於金融

、醫療、教育、交通、運輸及製造等行業，LTE行

動寬頻服務將朝向多樣化服務整合。

依 3GPP規範定義， LTE行動終端區分為

Category 1~5可支援不同的組態與速率，如圖五

技術演進及靈活的擴充相容，相較於傳統3G網路

系統，EPC網路架構相對地扁平化，如圖四所示。

原3G網路系統中的SGSN/GGSN設備改為控制

面之MME與用戶面之SAE GW，從用戶面架構來看

，原3G網路的4層(NodeB，RNC，SGSN和GGSN)

節點，在LTE網路則縮減至2層(eNodeB和SAE GW)

節點，可大幅降低訊號延遲處理時間，EPC網路

各主要設備功能說明如下：

• 移動管理設備(MME, Mobility Management Entity)

為 EPC 核心網路的行動管理單元，負責閘道

器 (SAE GW) 及本籍用戶伺服器 (HSS) 的協調工作，

包括用戶端進行安全性相關的認證 (Authentication)

、授權 (Authority) 及計費 (Accounting) 等功能、管

理手機用戶端的漫遊、交遞 (Handover)、用戶位

置的追蹤、呼叫閒置模式 (Idle Mode)、手機用戶

的登入 (Attach)、中斷 (Detach) 等功能執行與管

理。

• 服務閘道器(S-GW, Serving Gateway)

為EPC核心網路資料傳輸的主角，主要功能

為：負責路由選擇並傳送使用者的資料、eNodeB

間切換交遞時用戶面的介接點(Anchor)、與其他

3GPP無線通訊系統間的介接點、執行QoS策略控

制與執行用戶的流量計費及管理並儲存使用者內

容(如IP承載服務參數、內部網路路由資訊等)。

• 數據封包網路閘道器(PDN-GW, Packet Data Network

Gateway)

為 EPC 核心網路與外部網際網路連接的轉接

點，主要功能為：負責與其他非 3GPP 網路資料

送收與訊息控制的閘道器、負責配發手機 IP 位址

、提供手機和外部封包資料網路連線、作為 IP 移

動介接點、執行計費、執行 PCRF 的請求管理及

負責每個使用者的策略執行 (Policy Enforcement)

與封包過濾。

• 本籍用戶伺服器(HSS, Home Subscriber Server)

│本期專題│

圖三

圖四


為EPC核心網路之資料庫，儲存系統所有行

動用戶之相關資料，以作為行動用戶漫遊辨別、

記帳、行動終端用戶可以被允許的服務項目及服

務品質識別等用途、負責執行身分認證用戶授權

、金鑰協商等安全功能認證及透過認證的程序以

確認使用者是否為合法的用戶。

• 策略計費規則控制器(PCRF, Policy Charging Rule

Function)

為提供智慧管道與智慧流量經營的控制器，

引入PCRF可提供有關業務封包之服務類別、流量

及QoS等屬性，並進行封包及時的檢測、分析及設

定，以提供優質、差異化的行動寬頻數據服務。

EPC網路架構可同時支援多種無線接取技術(

如EDGE、WCDMA、LTE、WLAN、CDMA2000等)

，並可讓不同使用者都能夠一起動態分享網路頻

寬，不會有使用者占用固定頻寬卻閒置的情況發

生，惟此架構也帶來了新的挑戰，亦即如何在封

包交換網路上執行語音服務，當前業界主要有三

種提供語音業務的架構，分別是CSFB(Circuit

Switched Fallback in Evolved Packet System)、

SR-VCC(Single Radio Voice Continuity Control)及

VoLTE(Voice over LTE)，一般而言，LTE寬頻網路

初期建設因基地台涵蓋未臻完善，語音業務大都

採CSFB架構，也就是當使用者要撥打語音電話時

，會從LTE的基地台交遞到2G/3G的基地台並使用

2G/3G的行動通信系統，待語音電話結束後再切

換回至LTE的基地台，這種架構的優點是毋需過早投

入LTE語音相關設備(如IMS, IP Multimedia Subsystem)

及大規模的更動現有2G/3G網路架構，但交遞所需

時間較長是一大缺點，行動通信業者視LTE基地台

佈建數量及無線電波涵蓋率，達到其所設定之目

標值時(如基地台涵蓋率80%)，將演進改採VoLTE

架構。

四、 LTE行動寬頻網路未來應用

從行動用戶的需求角度來看，行動網路演進

的最大推動力是用戶需求由語音服務朝向多媒體

的影音服務，如行動影音、行動遊戲、行動廣告

、行動教育/學習等應用，LTE行動寬頻所能提供

行動上網速率預期能滿足用戶更多、更快、更多

元的服務需求。從業務融和的角度看，LTE行動寬

頻意味著將有更多的參與方、更多技術及應用的

融合，不再局限於電信行業，可擴展應用於金融

、醫療、教育、交通、運輸及製造等行業，LTE行

動寬頻服務將朝向多樣化服務整合。

依 3GPP規範定義， LTE行動終端區分為

Category 1~5可支援不同的組態與速率，如圖五

本期專題


所列。

目前業已有多個行動通信業者開放 LTE 行動

寬頻網路服務，以 LTE R8 網路使用 20MHz 頻寬、

2*2 MIMO 及行動終端採 Category 3 網路架構為例

，實際路測 (drive test) 結果下鏈部分：峰值速率

可達 102 Mbps、平均速率 39 Mbps，上鏈部分：

峰值速率達 40 Mbps、平均速率 21 Mbps，如圖

六所示。

LTE行動寬頻網路可提供之上、下鏈速率已不

亞於有線網路(如ADSL、FFTB等)所提供之寬頻上

網服務，隨者LTE行動終端逐漸普及，行動終端除

了提供語音及多媒體通訊外，將更進一步提供如

遠端遙控、行動付款、行動健康照護、雲端運算

、M2M (Machine to Machine)等行動服務，使LTE

行動寬頻的應用融合到日常生活的各層面。

五、結語

LTE行動寬頻網路初期建設所費不貲，就目前

發展LTE網路的國家，多數為已開發國家，而部分

開發中國家引入LTE網路係為強化其基礎固網建設

，一般而言，LTE網路建置的初期目標係為因應行

│本期專題│

圖四

圖五

圖六

本期專題


動數據流量快速成長及解決3G網路行動數據服務

瓶頸問題，其最終目標祈能提供更大容量、更加

可靠、更多服務等級、更低時延、更低的建設和

維護成本的行動通信網路，並引入新行動業務、

新費率機制讓行動終端用戶享受優質化、個人化

的行動寬頻服務，進而達到使用者、行動通信業

者雙贏的局面。

＜本刊文章僅代表作者本人觀點，不代表計畫辦

公室立場＞

所列。

目前業已有多個行動通信業者開放 LTE 行動

寬頻網路服務，以 LTE R8 網路使用 20MHz 頻寬、

2*2 MIMO 及行動終端採 Category 3 網路架構為例

，實際路測 (drive test) 結果下鏈部分：峰值速率

可達 102 Mbps、平均速率 39 Mbps，上鏈部分：

峰值速率達 40 Mbps、平均速率 21 Mbps，如圖

六所示。

LTE行動寬頻網路可提供之上、下鏈速率已不

亞於有線網路(如ADSL、FFTB等)所提供之寬頻上

網服務，隨者LTE行動終端逐漸普及，行動終端除

了提供語音及多媒體通訊外，將更進一步提供如

遠端遙控、行動付款、行動健康照護、雲端運算

、M2M (Machine to Machine)等行動服務，使LTE

行動寬頻的應用融合到日常生活的各層面。

五、結語

LTE行動寬頻網路初期建設所費不貲，就目前

發展LTE網路的國家，多數為已開發國家，而部分

開發中國家引入LTE網路係為強化其基礎固網建設

，一般而言，LTE網路建置的初期目標係為因應行

│本期專題│

圖五

圖六

英文名詞縮寫表


動數據流量快速成長及解決3G網路行動數據服務

瓶頸問題，其最終目標祈能提供更大容量、更加

可靠、更多服務等級、更低時延、更低的建設和

維護成本的行動通信網路，並引入新行動業務、

新費率機制讓行動終端用戶享受優質化、個人化

的行動寬頻服務，進而達到使用者、行動通信業

者雙贏的局面。

＜本刊文章僅代表作者本人觀點，不代表計畫辦

公室立場＞

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