智財經營扎根計畫通訊產業專利趨勢與專利訴訟分析研究 …ticpa.stpi.narl.org.tw/download/research_report/104/trend/006.pdf · 圖95、華為Lampsite 室內解決方案

經濟部智慧財產局一Ｏ四年度委託研究計畫

智財經營扎根計畫-通訊產業專利趨勢與專

利訴訟分析研究期末報告

微觀分析報告

主辦單位：經濟部智慧財產局

執行單位：財團法人國家實驗研究院

中華民國 104年 12 月 10日

經濟部智慧財產局一○四年度委託研究計畫

智財經營扎根計畫-通訊產業專利趨勢與專

利訴訟分析研究期末報告

計畫主持人：國研院科技政策研究與資訊中心莊裕澤主任

共同主持人：國研院科技政策研究與資訊中心羅於陵研究員

協同主持人：國研院科技政策研究與資訊中心李森堙副研究員

研究者：國研院政策中心張小玫、賴明豐、洪文琪、許家豪、

林品華、陳冠嘉、林彥廷、鄭凱仁、林倞、王惠瑜、

朱子亮、張韶庭、盧韻尹

中華民國 104年 12 月 10日

計畫編號：10418000060

契約編號：10418000060

I

目錄

前言 ............................................................................................................................................ 1

第一章小型基地台市場發展趨勢................................................................................ 2

第一節小型基地台應用 ............................................................................................ 2

第二節小型基地台市場趨勢 .................................................................................... 6

第二章小型基地台技術發展與挑戰.......................................................................... 18

第一節 3GPP 小型基地台介紹 ............................................................................... 18

一、 Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) 之 HNB ............ 19

二、 Long Term Evolution (LTE)之 HeNB ......................................................... 27

第二節小型基地台技術挑戰 .................................................................................. 45

一、小型基地台布建模型 (Small Cells Deployment Model) .......................... 46

二、回程傳輸(Backhaul)應用 ............................................................................ 48

三、訊號干擾管理 (Interference Management ) ............................................... 49

第三節小型基地台未來發展重點 .......................................................................... 53

第三章小型基地台專利與技術布局趨勢.................................................................. 67

第一節小型基地台專利篩選方式 .......................................................................... 67

第二節 SEP 技術報告撰寫 ...................................................................................... 69

第三節小型基地台專利地圖及分析 ...................................................................... 77

一、專利布局趨勢分析 ...................................................................................... 77

二、專利技術趨勢分析 ...................................................................................... 96

第四節 SEP 技術報告比對結果分析 .................................................................... 147

第四章結論與建議.................................................................................................... 163

II

參考文獻 ................................................................................................................................ 169

附錄 1 ..................................................................................................................................... 174

附錄 2 ..................................................................................................................................... 178

附錄 3 ..................................................................................................................................... 184

附錄 4 ..................................................................................................................................... 188

附錄 5 ..................................................................................................................................... 190

III

圖目錄

圖 1、異質網路使用各類小型基地台示意圖(資料來源: 4G Americas) ................... 2

圖 2、全球電信營運商認為佈建小型基地台的主要誘因(資料來源:Small Cell

ForumMobile World Congress, February 2014，不同顏色代表不同群組

的電信商) .................................................................................................... 5

圖 3、區域 LTE市場發展現況(資料來源: 4G Americas) .......................................... 6

圖 4、Ericsson Mobility Report 2015 年預測 2020年各通訊系統的用戶量 ............ 7

圖 5、Ericsson預測 2020年全球行動通訊訊務總量[3] ........................................... 8

圖 6、Ericsson Mobility Report 分析行動通訊訊務分析[3] ...................................... 8

圖 7、3GPP 標準發展進程 .......................................................................................... 9

圖 8、全球 3G小型基地台電信營運商分布 ............................................................ 10

圖 9、小型基地台全球建置預估(資料來源: Gartner) .............................................. 11

圖 10、小型基地台全球出貨量預估(資料來源: Gartner) ........................................ 11

圖 11、全球小型基地台裝置製造商趨勢比較(參考資料: Gartner Magic Quadrant

2015) .......................................................................................................... 12

圖 12、小型基地台在 3GPP 發展歷年現況 ............................................................. 18

圖 13、3GPP UMTS 系統之小型基地台架構 ....................................................... 19

圖 14、3GPP 各世代系統架構[14]............................................................................ 27

圖 15、利用 HeNB實現 LIPA流量卸載[15] ........................................................... 31

圖 16、利用 HeNB上的本地閘道器實現選擇 IP 流量卸載[16] ............................ 31

圖 17、3GPP 融合於 LTE系統之小型基地台架構[18] .......................................... 34

圖 18、HeNB與 S-GW 間用戶層協定[18] .............................................................. 35

圖 19、HeNB與 S-GW 之間包含 HeNB GW 的用戶層協定[15] ........................... 35

IV

圖 20、LTE小型基地台包含 HeNB GW[13] ........................................................... 35

圖 21、E-UTRAN 小型基地台邏輯結構[18] .......................................................... 36

圖 22、LTE小型基地台使用 X2 GW[18] ................................................................ 37

圖 23、LTE小型基地台使用 X2 GW[18] ................................................................ 38

圖 24、LTE用戶註冊程序協定[19] .......................................................................... 39

圖 25、LTE控制層協定 ............................................................................................. 39

圖 26、CSS 連接於 MME S7a ................................................................................... 42

圖 27、全球電信營運商認為佈建小型基地台的挑戰(資料來源:Small Cell

ForumMobile World Congress, February 2014，將全球電信商分為三群

做訪談) ...................................................................................................... 45

圖 28、小型基地台使用在不同情境[5] .................................................................... 46

圖 29、封閉式接取(Closed Access Mode)[6] ............................................................ 47

圖 30、開放式接取(Open Access Mode) ................................................................... 48

圖 31、密集網路回程傳輸 (資料來源: NGMN)...................................................... 49

圖 32、異質網路階層 ................................................................................................. 49

圖 33、異質網路上傳與下載干擾來源: (a)大型基地台使用者干擾 femto-BS 使用

者終端 (b) Femto-BS 使用者終端干擾上傳(DL)的大型基地台使用者

(c) Macro-BS使用者終端上傳(UL)干擾上傳的 pico-BS使用者終端 (e)

Pico-BS 基地台範圍擴展。 ..................................................................... 50

圖 34、LTE/Wi-Fi 系統小型基地台技術演進摘要(資料來源: eXplano Tech) ....... 54

圖 35、3GPP 有關 LTE/Wi-Fi 協作議題的技術報告累計(TDoc) ........................... 55

圖 36、LTE-H/LWA 架構[30] .................................................................................... 56

圖 37、下行連接聚合過程示意圖[30] ...................................................................... 56

圖 38、LTE-U/LAA架構[14] .................................................................................... 57

V

圖 39、三種聚合的特點[30] ...................................................................................... 58

圖 40、LAA系統架構(擷取 US20150195849 圖一) ................................................ 63

圖 41、Muting Gap 分類 ............................................................................................ 64

圖 42、Intel Muting Gap 方式 .................................................................................... 65

圖 43、LAA實現 Dual connectivity技術(US20150215840 下行例子) .................. 66

圖 44、本計畫專利篩選結果 ..................................................................................... 68

圖 45、標準必要專利宣告之基本訊息與查詢結果 ................................................. 69

圖 46、Work item and 3GPP Specification 的欄位 .................................................... 70

圖 47、技術文意比對原則 ......................................................................................... 71

圖 48、標準必要專利判斷程序 ................................................................................. 72

圖 49、小型基地台主要專利權人專利數量統計 ..................................................... 77

圖 50、小型基地台專利數量歷年分布(優先權年) .................................................. 79

圖 51、小型基地台專利權人專利數量歷年分布 ..................................................... 81

圖 52、台灣專利權人時間布局(申請年) .................................................................. 82

圖 53、小型基地台專利家族分布 ............................................................................. 83

圖 54、小型基地台主要專利權人分布熱力圖(專利數量與收益比較) .................. 84

圖 55、小型基地台專利權人分布與歷年分布(申請年) .......................................... 85








VI


圖 64、200篇專利與優先權年分布 .......................................................................... 91

圖 65、Qualcomm 53 篇專利與申請年分布 ............................................................. 92

圖 66、Qualcomm 歷年在前五名專利局申請趨勢圖(申請年) ............................... 93

圖 67、Samsung 29 篇專利與申請年分布 ................................................................ 94

圖 68、Qualcomm 歷年在前五名專利局申請趨勢圖(申請年) ............................... 94

圖 69、小型基地台市場分析圖 ................................................................................. 95

圖 70、前十項 CPC 分類歷年趨勢 ........................................................................... 98

圖 71、H04W76/00, H04W8/00,H04W28/00 CPC 分類專利權人分布 ................. 103

圖 72、台灣廠商與全球前十名廠商 CPC 分類技術發展差異 ............................. 104

圖 73、小型基地台技術分類分布圖 ....................................................................... 107

圖 74、小型基地台歷年技術分類專利數量圖 ....................................................... 108

圖 75、200篇小型基地台三階 CPC 分類歷年(公開/公告)分布 .......................... 109

圖 76、200篇小型基地台四階 CPC 分類數量分布 .............................................. 110

圖 77、200篇小型基地台五階 H04W 分類歷年(公開/公告)分布 ....................... 111

圖 78、技術 1 RF Interference TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布............................. 111

圖 79、技術 2 Radio System Configuration TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布 ........ 112

圖 80、技術 3 Network Coupling TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布 ........................ 112

圖 81、技術 4 User and Devices Credential TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布 ........ 113

圖 82、技術 5 Interworking TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布 ................................. 113

圖 83、技術 6 Handover TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布 ...................................... 114

圖 84、技術 7 Data Routing TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布 ................................ 114

圖 85、技術 8 QoS TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布 ............................................... 115

圖 86、小型基地台提升服務品質技術功效 ........................................................... 116

VII

圖 87、小型基地台通訊協定整合技術功效 ........................................................... 116

圖 88、小型基地台連結優化方式技術功效 ........................................................... 117

圖 89、Qualcomm 技術分類雷達圖 ........................................................................ 119

圖 90、Qualcomm 歷年技術分類分布(公開/公告年) ........................................... 120

圖 91、Qualcomm 發明人 ....................................................................................... 120

圖 92、Samsung 歷年技術分類分布(公開/公告年) .............................................. 131

圖 93、Samsung 發明人 .......................................................................................... 131

圖 94、華為 AtomCell 解決方案示意圖[37] .......................................................... 138

圖 95、華為 Lampsite 室內解決方案 ...................................................................... 140

圖 96、華為 One Site，One Box，One Cable 理念的 AtomCell ........................... 140

圖 97、Hauwei 歷年技術分類分布(公開/公告年) ................................................. 141

圖 98、Huawei 發明人 ............................................................................................ 141

圖 99、200篇專利比對結果 .................................................................................... 147

圖 100、公告與公開專利比對結果 ......................................................................... 147

圖 101、歷年標準必要專利(A與 B類)分布(公開/公告年) .................................. 148

圖 102、200篇專利申請年與 ETSI提報年比較 ................................................... 149

圖 103、(a)提報專利累計歷年分布與(b)提報標準規格多樣性 ........................... 150

圖 104、200篇專利分類之 3GPP 標準規格分布(前十名).................................... 151

圖 105、提報標準章節數與專利權人數比較 ......................................................... 153

圖 106、H04W36/00 與提報標準比較 .................................................................... 155

圖 107、H04W48/00 與提報標準比較 .................................................................... 155

圖 108、H04W72/00 與提報標準比較 .................................................................... 155

圖 109、H04W08/00、H04W76/00、H04W28/00 與提報標準比較 .................... 157

圖 110、重點公司歷年技術布局 ............................................................................. 164

VIII

圖 111、小型基地台建置模式參考因素 ................................................................. 168

圖 112 HNB GW 用戶註冊程序 ............................................................................ 184

圖 113 HNB註冊程序 ........................................................................................... 188

IX

表目錄

表一、各類小型基地台分類: 佈建應用、服務範圍與輸出功率[1] ....................... 3

表二、全球小型基地台廠商最新動態與產品介紹(本中心整理,2015) ................. 13

表三、台灣小型基地台廠商最新動態與產品介紹(本中心整理,2015) ................. 16

表四、3GH NB在 UTRAN與 CN功能(一) ........................................................... 21

表五、3GH NB在 UTRAN與 CN功能(二) ........................................................... 24

表六、相關 HNB標準規格: ..................................................................................... 26

表七、Intel 專利分析摘要表 .................................................................................... 59

表八、Intel 專利分析摘要表 .................................................................................... 60

表九、Samsung專利分析摘要表 ............................................................................. 60

表十、Qualcomm 專利分析摘要表 .......................................................................... 61

表十一、Acer專利分析摘要表 ................................................................................ 62

表十二、ETSI 申報資訊 .......................................................................................... 73

表十三、實質比對標準版本 ..................................................................................... 74

表十四、技術特徵評析表 ......................................................................................... 74

表十五、SEP 技術報告結論 ..................................................................................... 76

表十六、200篇專利權人列表 .................................................................................. 78

表十七、前五位專利權人研發能力 ......................................................................... 81

表十八、台灣專利權人研發能力 ............................................................................. 81

表十九、小型基地台專利分類 ................................................................................. 96

表二十、小型基地台 CPC 分類中專利數量、全球專利數量、訴訟案件數量比較

.................................................................................................................. 98

表二十一、H04 W36 五階分類的專利數量、全球專利數量、訴訟案件數量比較(資

X

料來源: Innography，本院整理) .......................................................... 100

表二十二、H04 W48 五階分類的專利數量、全球專利數量、訴訟案件數量比較(資


表二十三、H04 W72 五階分類的專利數量、全球專利數量、訴訟案件數量比較(資


表二十四、Qualcomm 專利技術歸納 .................................................................... 122

表二十五、Verizon 3G Network Extender 產品規格[36] ...................................... 130

表二十六、Samsung 專利技術歸納 ...................................................................... 133

表二十七、華為專利技術歸納 ............................................................................... 142

表二十八、比對結果與宣告標準規格數量比較 ................................................... 150

表二十九、比對結果與權利項數量比較 ............................................................... 150

表三十、前十名提報標準間相關性 ....................................................................... 153

表三十一、提報標準規格章節分布 ....................................................................... 154

表三十二、專利權人提報前十名標準規格分布 ................................................... 158

表三十三、專利權人比對結果 ............................................................................... 158

表三十四、Qualcomm 比對結果中授權與公開專利比例 .................................... 159

表三十五、Samsung比對結果中授權與公開專利比例 ....................................... 159

表三十六、各公司 LTE標準必要專利 .................................................................. 161

表三十七、用於本研究之 3GPP 小型基地台標準規格 ....................................... 174

表三十八、用戶參數資訊(The UE maintains the following context information. Table

5.7.5-1 shows the context fields. A GERAN or UTRAN capable UE

maintains in addition the context information as described in a similar UE

context table in TS 23.060 .) .................................................................. 178

表三十九、MME參數資訊(The MME maintains MM context and EPS bearer context

XI

information for UEs in the ECM-IDLE, ECM-CONNECTED and

EMM-DEREGISTERED states. Table 5.7.2-1 shows the context fields for

one UE.) ................................................................................................. 179

表四十、HSS 參數資料 .......................................................................................... 182

表四十一、用戶傳送參數 ....................................................................................... 185

表四十二Message Type(9.21 節，Message Type IE uniquely identifies the message

being sent. It is mandatory for all messages.) ........................................ 185

表四十三、UE Identity(9.2.17 節，This is a unique identifier for the UE.) .......... 186

表四十四、Registration Cause (9.2.21節，This IE indicates if a UE registration is for

an emergency call.) ................................................................................. 186

表四十五、UE Capabilities(9.2.24節，This IE identifies UE capabilities and release)

................................................................................................................ 187

表四十六、HNB傳送參數 (HNB HNB-GW, This message is sent by the HNB to

the HNB-GW to register the HNB at the HNB-GW.) ............................ 188

表四十七、全球小型基地台商用現況比較圖(資料來源: C114 中國通訊網) .... 190

1

前言

下世代通訊系統的發展自 2013年開始逐漸發酵，經過兩年的醞釀期，在 2015

年各種技術態樣逐漸浮出檯面，各種賦能與演進技術大量的被討論與驗證，實現

2020年的 5G通訊系統的步伐將穩健邁進。在這全球趨勢下，台灣更不能缺席，

在本計畫中觀察多種下世代通訊系統的賦能技術中，小型基地台是整體下世代通

訊系統發展的重要基石，然而綜觀目前標準參與活動與專利技術發展趨勢，台灣

在小型基地台技術發展相較其他技術趨勢是較具潛力，因此，本報告將針對小型

基地台技術的市場與專利技術提供目前發展現況與技術趨勢報告，同時也加入標

準必要專利比對，以利建立具經濟價值與技術價值的專利布局策略建議。

2

第一章小型基地台市場發展趨勢

在本章節中將透過觀察市場了解小型基地台技術發展的需求與應用，讓讀者

初步了解小型基地台在下世代通訊系統中所扮演的角色，與技術發展的重要性與

迫切性。

第一節小型基地台應用

由於現今的無線通訊系統架構設計原則是以大型基地台為主，大型基地台的

服務範圍提供室外通訊品質並減少通訊時干擾。但目前的通訊市場發展趨勢發現

行動通訊數據流量與行動裝置將會以倍數增長，而其中因在室內用戶量占大多數，

如果以擴建大型基地台數量方式解決將會不符成本效益，因為大型基地台的架設

必須評估種種的外在因素；例如地理環境、干擾因素、電源供應等；此外，之後

的維護也是一大筆龐大的費用，對於營運商是極大的負荷。

在這樣的趨勢下，異質網路 (Heterogeneous Network)的概念在無線通訊系統

開始被思考如何用來解決以上的問題，見圖 1。在異質網路當中同時涵蓋各類型

的基地台，不同大小的基地台依照用途、傳輸功率、覆蓋範圍、支援用戶等條件

可以分類成 macro-、pico-、femto-基地台與 Relay，可參考表一了解各類型小型

基地台間的差異性，以及其在異質網路架構下所扮演的角色。

圖 1、異質網路使用各類小型基地台示意圖(資料來源: 4G Americas)

3

表一、各類小型基地台分類: 佈建應用、服務範圍與輸出功率[1]

Type Typical deployment # concurrent users

supported

Typical power range

Range Indoor outdoor

Femto Primarily residential

and enterprise

environments

Residential Femto:

4-8 users

Enterprise Fento:

16-32 users

10-100mW 0.2-1W tens of meters

Pico Public areas

(indoors/outdoors;

airports, shopping

malls, train stations)

64-128 users 100-250mW 1-5W tens of meters

Micro Urban areas to fill

macro coverage gaps

128-256 users - 5-10W Few hundreds of

meters

Metro Urban areas to provide

additional capacity

>250 users - 10-20W hundreds of

meters

Wi-Fi Residential, office and

enterprise

environments

<50 users 20-100mW 0.2-1W Few tens of

meters

各類型小型基地台的應用環境與系統規格介紹如下:

Macro-BS (Macro Base Station)：如一般目前的基地台提供中央控制，提供

大範圍的戶外服務，覆蓋範圍可以達到好幾公里，可以同時服務上千

位的使用者，傳輸功率可以發送大約48dBm (63W)。在LTE的系統中，

又可以稱為 enhanced NodeBs (eNBs)，利用 S1 介面回傳訊息至核心網

路。

Pico-BS：相較於 Macro-BS，Pico-BS 體積小且功率低(約 23-30dBm)。Pico-BS

可架設於室內或是室外。Pico-BS 利於增加室內覆蓋率與增加使用者

容量。當提供戶外服務時，Pico-BS 可以調整輸出功率介於 1W(30dBm)

到 5W(~37dBm)間。當在室內模式時，Pico-BS 調整輸出功率約

100mW(20dBm)到 250mW(24dBm)。Pico-BS 可提供約百人使用者的

服務，利用 X2介面連接至Macro- BS。

Femto-BS：一般認為是 home BSs 或是 home eNBs，是一低功率低價位的小

型基地台，主要提供一般居家室內服務與地下室訊號較差的地方。

4

Femto-BS 傳輸功率約介於 10mW (10dBm)與 100mW(20dBm)間，服務

範圍約 50 公尺以內。Femto-BS 可以連接 DSL、cable或是 fiber以網

路連結回傳資訊。依照不同服務模式 femto-BS 可以操作在公開環境或

是封閉型環境，即 Closed Subscriber Group(CSG)的模式下。

Relay：不同於其他基地台，Relay一般以無線傳輸的方式與大型基地台連接

並回傳訊息，再藉由大型基地台後端處理訊息。Relay有助於解決大

型基地台訊號不佳或是訊號死角地區(基地台邊緣或隧道裡)，並提升

熱點(hot sport)容量，提供較高的傳輸速度及較好的使用經驗。

圖 2是將全球電信商分為四個群組，並調查各群組電信商認為佈建小型基地

台主要需求，分別是以下議題如：增加用戶量、降低資料處理成本、提供新服務

與Wi-Fi 服務整合是主要佈建小型基地台的誘因，調查的結果很明顯是小型基地

台的布建是依據電信運營商的商業模式與成本效益做規劃。

未來異質網路佈建逐漸成熟，小型基地台的建置將是關鍵，從布局的角度來

看，低功率小型基地台可以減少大型基地台涵蓋範圍的通訊死角，相較於大型基

地台的布局方式，小型基地台佈建可以因時地制宜，不需像大型基地台一樣複雜，

佈署相對容易也具有彈性。當數據流量大時，3G/4G大型基地台可以藉由小型基

地台分流，減少大型基地台的訊務壓力。

從成本效益角度而言，Femto- BS 是將佈建成本轉移到用戶端上；即用戶端

需要負擔設備、電力、有線網路的費用。對於電信商而言，小型基地台資本性支

出(Capital Expenditure)與營運成本(Operating Expenditure)相較於大型基地台來的

低，更顯示小型基地台的優勢。

5

圖 2、全球電信營運商認為佈建小型基地台的主要誘因(資料來源:Small Cell

ForumMobile World Congress, February 2014，不同顏色代表不同群組的電信商)

6

第二節小型基地台市場趨勢

通訊系統每一世代的發展，目的是希望提供更好的系統，並且永續發展。以

現在第四代無線通訊系統為例，分為 LTE-Advanced 與Wi-Fi 兩大主流。

LTE-Advanced 系統的進化提升行動通訊品質，帶給行動用戶許多新的服務與感

受，例如提供高達 75 Mbps 傳輸速率能夠讓用戶體驗快速無線上傳/下載服務；

降低連線品質與減少通話延遲的次數，讓用戶享受不間斷的無線通訊服務，獲

得更棒的行動智慧生活。種種的優點讓全球 4G LTE用戶量逐年增加，據 4G

Americas[2]資料統計，2014年到 2015年間全球 4G LTE用戶增加 141%，總共

6.349億用戶，佔全球用戶約 9%，圖 3統計 4G LTE區域用戶的表現，北美地

區行動通訊用戶中，4G LTE用戶占約 47.5%，為 4G LTE市場用戶最多的區域。

圖 3、區域 LTE市場發展現況(資料來源: 4G Americas)

根據 Ericsson Mobility Report 預測 2020 年，行動寬頻用戶將超過全球人口

數，其中全球 4G LTE 用戶將佔全球手機用戶的 40%以上，超過 30 億用戶，如

7

圖 4。4G LTE市場在接下來的幾年將毫無疑問地會蓬勃發展，連帶的行動上網

用戶將取代固定網路(fixed service)用戶而成為網際網路的主要使用者。在這股趨

勢下將會造成未來無線通訊系統開始轉型去迎合未來市場新需求，例如多重無線

接取系統與異質網路架構等。

圖 4、Ericsson Mobility Report 2015 年預測 2020年各通訊系統的用戶量

根據市場的調查，行動用戶習慣的改變，行動瀏覽網路資訊、欣賞串流影片、

社群分享照片與檔案分流已成為目前使用者在手機上最常使用的功能與應用。在

圖 5中，Ericsson針對 2014年到 2020年全球行動通訊訊務分析分為資料(data)

與語音(voice)，用戶使用電子產品的習慣已經從平板或電腦轉移到行動裝置上，

同時也拜電子商務的發達之賜，許多事情都可以在智慧型手機上完成，因此預估

在 2020年 80%的訊務是來自智慧型手機。

手機的功能應該是提供通話服務，產生的訊務應該是以語音為主，但根據[3]

統計結果，在全球總體訊務中 70%是資料訊務，在 2010 年前後資料訊務為主流

的趨勢已經出現，當時資料訊務全球總訊務已經為語音訊務的兩倍，之間的差距

仍不斷增加。資料訊務總量以每季 15%成長，每年則是 55%成長。

8

圖 5、Ericsson預測 2020年全球行動通訊訊務總量[3]

造成資料訊務為主流趨勢的主因是行動視頻(Video)相關服務的增加，例如用

戶在行動瀏覽的活動中觀看影音訊息例如 Youtube、網路電視或是視頻如 iPhone

FaceTime, Skype等。圖 6中顯示來自行動視頻比率約佔資料訊務的 45%，每年

則以 55%持續成長，預計 2020年將會成長 13倍。因此，電信營運商的營運策略

也跟著調整，將訊務維運作為行動通訊服務的核心，不過新趨勢的出現使電信營

運商也開始面臨一些新的挑戰，例如當 4G LTE用戶增加時，如何去升級現有的

系統(2G/3G)、如何提供高速度與低延遲的通訊品質、如何擴展電信服務範圍等。

圖 6、Ericsson Mobility Report 分析行動通訊訊務分析[3]

9

對於系統商或是設備商而言，在新的趨勢下要面對的問題又不同，因為用戶

的增加最終會達到系統的瓶頸，例如當使用高階手機瀏覽高解析度影音服務的用

戶增加時，兩相影響造成資料暴增，造成系統服務品質(QoS)與容量(capacity)嚴

重下降，同時用戶分布的使用範圍或是資料接取方式不一致會造成覆蓋(coverage)

與訊務(traffic)等方面不足與不理想的狀況。因此，提升或是改良目前系統是當務

之急。

ITU-R 是推廣全球統一通訊系統規格的國際組織，例如 3G的 IMT-2000，4G

的 IMT-Advanced，對於下世代通訊 ITU-R 也希望依循前例廣邀全球產官學研機

構、區域標準組織等提出方案，會員共商後一起訂定 IMT-2020的規格。在這些

會員組織中 3GPP 的動態是最值得關注的。如圖 7 GPP 所推廣的 LTE 系統已經

成為全球通訊系統的主流，下一步的發展洞見觀瞻。為達到 ITU-R 的規格需求，

在每一版本的討論都會關注在特定技術上，而在最新的版本 Rel-13 中討論包含

小型基地台規格提升、CoMP、FD-MIMO發展等皆是 2015年重要的議題。其中

小型基地台的推廣一直是 3GPP 標準制定一個重要課題。自第三代通訊系統中便

已經開始討論小型基地台建置與大型基地台共存等問題。基於未來 5G系統發展

願景與需求，未來將更彰顯小型基地台在 5G系統的重要性。

Base Station Virtualization: Advantages and Challenges Network Technology

Strategy Department, Alberto Boaventura, 2015-04-05

圖 7、3GPP 標準發展進程

10

在小型基地台市場面上，美國是最早布局小型基地台的市場，自 2008年開

始提供 2G/3G服務。在全球其他市場也開始陸續布局小型基地台，如圖 8是 2010

年全球提供 3G小型基地台服務的電信營運商分布情況，可以參考附錄 5內容包

含系統開通時間服務時間、可容納用戶人數與服務主要客群。2010 年期間的市

場觀察，小型基地台產品非當時的市場主流，小型基地台主要局限於家庭用戶，

為補足室內通訊品質不佳的解決方案之一，因此小型基地台能服務的用戶約是

4-6名為限，以 femto 系列的小型基地台為主。

圖 8、全球 3G小型基地台電信營運商分布

不過隨者市場的需求增加，根據 Gartner 2014 年[4]對於小型基地台的報告發

現以下四種小型基地台市場新趨勢，在上述趨勢造成訊務量大增的情況下，小型

基地台將會成為分流大型基地台訊務壓力的重要利器，Gartner預估 2018 年將近

26%的訊務會經過小型基地台分流；故，小型基地台的需求將上揚，預估 2018

年在公共場域的大型基地台將會與有四個小型基地台搭配(見圖 9)，屆時的異質

網路將布局如表一所提的各類小型基地台並搭配 Wi-Fi，大大舒緩電信商覆蓋不

11

足的問題；電信商將提升小型基地台的效能的技術，考慮例如授權頻段與非授權

頻段使用與不同系統接取協定，或 Cloud-based radio access networks (C-RANs)、

Software-Defined Networking (SDN)與 Network Function Virtualization (NFV)技術

強化異質網路系統的靈活性與彈性，並運用在資料庫與 over-the-top (OTT)的應用；

不過目前的佈建市場仍以Wi-Fi 小型基地台為主(見圖 10)，LTE小型基地台則是

未來市場的重要產品。

圖 9、小型基地台全球建置預估(資料來源: Gartner)

圖 10、小型基地台全球出貨量預估(資料來源: Gartner)

12

在圖 11中比較小型基地台裝置製造商之間的差異，包含擴展市場通路，產

品服務差異化及提升功能與應用三個主軸。觀察全球 16家小型基地台製造商，

分成四個分類：領先者、挑戰者、探索者與觀望者。屬於領先者的公司皆是技術

提早佈局的公司，在小型基地台的產品多元，同時也提供相關專業小型基地台布

建與支援服務，在產品選擇與售後服務較為完整。

屬於挑戰者區的公司群勇於挑戰用戶對於新興產品功能的接受度，積極區別

與其他市場產品服務的差異化，強化自我小型基地台產品的功能與應用能力，進

而在通訊市場中開拓出新的通路模式。

觀望者與探索者區的公司群在技術上與客戶上的限制，在市場上佔有的比例

不大，這些公司比較適合區域性或小的市場模式，經營模式主要是集中某些專長

技術與特定市場，滿足特定用戶需求。

圖 11、全球小型基地台裝置製造商趨勢比較(參考資料: Gartner Magic

Quadrant 2015)

13

表二與表三列出目前全球與台灣小型基地台廠商的最新動態與產品，以供讀

者參考。為提升布建數量，目前所看到的布局策略是電信商替用戶架設小型基地

台或是以優惠方案租借小型基地台給用戶，藉此提高用戶使用的意願。

表二、全球小型基地台廠商最新動態與產品介紹(本中心整理,2015)

公司產品動態

Airvana

(http://www.

airvana.com/

)

Public Space and Enterprise :

OneCell™ System,

OneCell™ Architecture

Home and Small office: S1000

4G SMB Small cell, 3G

Residential Small Cell

提供 3G/4G 小型基地台解決方案，Small Cells

產品已出貨超出 1.5 百萬台，2014年發表的

OneCell 系統適用於例如運動場、機場、購物中

心或是辦公室，高性能表現 Peak 66 Mbps

download speeds achieved consistently throughout

the coliseum (in a 10 MHz LTE channel)；99.7%

connection setup success rate; 0.5% connection

drop rate；100% macro handover success rate 快速

受到市場關注；除此之外，Airvana 也發表適用

於室內居家環境的 S1000 產品。市場主要於美國

與日本。

Alcatel-Luce

nt

(https://www

.alcatel-luce

nt.com/)

9962 Multi-Standard

Enterprise Small Cell,

9764 Compact Metro Cell

Outdoor,

9361 Home Cell,

9961 Multi-Standard Home

Cell,

9360/9760 Small Cells

Alcatel-Lucent 依據應用如家用、戶外與企業提

供不同解決方案，小型基地台產品系統規格包含

整合 3G/4G/802.11，支援不同系統漫遊功能；結

合 Self-optimizing Networks (SON)提升布建優

勢:

50% lower cost per bit for video delivery

80% reduction in handover failures

20% CAPEX savings with SON

50% OPEX savings with SON

2015年發表企業小型基地台方案，使用

Qualcomm晶片 FSM9955，可同時支援 3G/4G

系統下，企業小型基地台可支援 64位 4G LTE

用戶和 32位 3G 用戶。或是 128位 LTE用戶。

根據 Frost & Sullivan 近期研究顯示，在拉丁美

洲市場，Alcatel-Lucent 為領先廠商，提供超過

13 個國家營運商小型基地台產品，市場占有率

約 40%。

預計將領先其他競爭者推出

LTE-License-Assisted Access (LAA) and LTE

Wi-Fi aggregation (LWA) 功能產品。

Cisco

(http://www.

cisco.com/c/

en/us/index.

html)

Universal Small Cell (USC)

Solution: 3000 系列 (Home,

Office), 5000 系列(HotSpot),

7000 系列(Small Medium

Business), 8000 系列(Larger

Enterprise, public space)

屬於全球布局公司，將小型基地台產品分為四種

系列，服務不同族群用戶。其產品整合不同系統

規格 third-generation (3G), Long Term Evolution

(LTE), and carrier-grade Wi-Fi with

self-organizing network (SON) technologies and

backhaul for an efficient and secure heterogeneous

network (HetNet)。在 2015年在 Mobile World

Congress (MWC)年會中，Cisco 宣布英國電信公

司 EE將使用 Cisco 小型基地台，提升覆蓋率。

14

由於 CISCO 直接切入小型基地台市場，在大型

基地台市場未有其它產品，因此要說服電信營運

商使用其小型基地台是一大挑戰。

Ericsson 64 系列

RB6401

RB6402

Ericsson Radio Dot System 是 Ericsson 的小型基

地台解決方案，包含以下優勢

Complete end-to-end integrated Small Cells

and carrier Wi-Fi product portfolio

Planning, deployment and optimization

services

Integrated Small-Cells-as-a-service managed

services offering

Ericsson的通訊系統是點對點(end-to-end)的模組

化解決方案，模組產品多元包含 macro and small

cells, antenna systems, IP transport, microwave

nodes, rails 等。在面對不同各戶的需求時，以不

同模組的滿足用戶所需。小型基地台 RBS6402

服務範圍約 5000平方公尺，低功率消耗、高安

全性與容易使用特性，產品銷售全球，其產品特

點如下:

The first indoor Pico Cell with carrier

aggregation that doubles capacity and

delivers 300 Mbps LTE speed in a

tablet-sized footprint.

10-bands, 3- technologies multi-standard

(LTE, WCDMA and Wi-Fi) as well as

mixed-mode capabilities, the most flexible

on the market.

Remote software activation of frequency

bands for future spectrum and refarming

opportunities.

A live network in 10 minutes with

plug-and-play installation leveraging SON

features. Flexible and easy to deploy with

Power-over-Ethernet.

2015年巴西電信商 TIM與 Ericsson 簽訂三年計

畫，使用 Ericsson Radio Dot System, 3G, 4G,

small cells and antenn 技術提升 TIM用戶室內外

通訊品質。

NEC iPASOLINK 系列

Microcell MB4300

FP813

FP1624

FMA1630

NEC 小型基地台的解決方案包含 LTE Micro

Cell, Enterprise Radio Access Network(E-RAN),

Residence Femtocell。FP813 Residence

Femtocell，又稱 "zero touch"，主要標榜快速安

裝，隨裝隨用與簡易安裝，可支援 8 個用戶同時

使用。

Nokia

(https://netw

orks.nokia.c

om/ie)

Flexi Zone 系列 Nokia 的 Flexi Zone 最大優勢是他的小型基地台

管理機制，藉由區域控制中心(local controller)管

理在一小範圍內的所有小型基地台，其優勢如

下:

10x data rate improvement

Virtually unlimited capacity scaling

Up to 50% cost saving compared to cell site

splitting or traditional Pico/Micro

15

Save up to 80% of transport and mobile

packet core cost via local Internet offloading

在市場訊息方面，2015 年四月公布與中國移動

合作在上海布建全球第一個 TD-LTE 異質網

路，使用 Nokia Flexi Zone small cells 可以同時

服務 600 名 TD-LTE 行動用戶。2015 年三月

Nokia 在哥倫比亞布建第一個具備 VoLTE功能

的 Flexi Zone small cell，以提供 HD影音服務。

Ruckus

Wireless

(http://www.

ruckuswirele

ss.com/)

Flexi Zone Indoor and

Outdoor 系列

Ruckus 是 WLAN 設備製造商，因此，Ruckus

的小型基地台以 Wi-Fi 為主，與 Nokia Networks

合作將 IEEE 802.11ac Wi-Fi 技術整合到他的小

型基地台 Flexi Zone 系列產品中，其小型基地

台特點如下:

Reliable wireless connectivity without which

nothing else really matters.

Standards-based integration, which involves

the incorporation of key industry standards

around Wi-Fi cellular integration and

roaming.

An agile design that is scalable, flexible, and

extensible is required to address the rapid

changes in both technology and business

models. This would include support for

Wi-Fi enabled value added services.

Ruckus 的小型基地台具備可靠、可擴充、價格

低廉及易於安裝的輕巧外型設計等優點，成為高

密度區域中卸載數據流量的替代解決方案。然

而，目前市場的主流是整合 3G and LTE, FDD

and TDD, Wi-Fi 及 LTE-A carrier aggregation，

Ruckus 要開拓市場必須增加其產品多元性。

ZTE

(http://www

en.zte.com.c

n/en/)

Femto/Pico Base Stations:

ZXSDR BS8102,

Compact Micro eNodeB:

ZXSDR BS8912

LTE Small Cell Products:

micro BS8912, indoor Pico

BS8102, outdoor Pico BS8202

and femto BS8002

中興的 Qcell 解決方案是世界第一個 4G分散式

(distribution)室內小型基地台解決方案，支援多

頻多模(GSM/UMTS/LTE or CDMA/LTE)。此解

決方案包含 pRRU (Pico Remote Radio Unit with

n*50mw), P-Bridge, BBU (BaseBand Unit) and

MAU (Multi-Access Unit, optional)，可以有效減

少 60%的成本支出。其他小型基地台方案例如

Micro for outdoor blind coverage;

Indoor Picos for enterprises, fast deployment

and cost effective;

Outdoor Pico for public areas, blind and hot

spot coverage;

Femto for families, ADSL/fiber as backhaul,

beautiful appearance, easy installation,

configuration and management.

然而，中興的小型基地台市場侷限於中國市場，

將會影響到公司產品的國際性。

16

表三、台灣小型基地台廠商最新動態與產品介紹(本中心整理,2015)

公司產品動態

正文科技

Gemtek

LTE Small Cell - Enterprise

Small Cell

(Indoor/Outdoor)/ -

Residential Small Cell

(Indoor)

3GPP Rel-9 Specification

Compliance

Support FDD/TDD

Support 5/10/15/20MHz

Bandwidth

Support 16~32 Users

Support 2Tx2R MIMO

Support Tx

Power:17dBm~24dBm

Support GPS/PTP/NTP

Synchronization

Support SNMP/TR-069

Remote Control

Support SON/RRM/Scheduler

Mechanism

Support IPSec ESP Tunnel

Support X.509

Certificate/EAP-AKA

正文科技 LTE終端設備於上海 MWC 亮相：正

文深耕 Small Cell 領域多年，在 LTE推出一系列

包含 TDD／FDD／管理系統／核心網單元的完

整解決方案，以因應從營運商／企業用戶／行業

市場用戶的彈性組網需求。並在軟、韌體與硬體

的整合開發能力表現卓越，以完整的客製化解決

方案協助客戶佈建基礎建設，拓展加值服務領

域，為電信及系統服務商之最佳合作夥伴。

盟創科技

Mitrastar

家用 Femtocell、企業用

Femtocell、Metro Femtocell、

Picocell 等

盟創科技本次於 2015上海 MWC 展出三大解決

方案：家用戶外型 LTE路由器、小型基地台 Pico

Cell 與智慧生活相關設備。第二類的小型基地台

Pico Cell，可以強化無線訊號涵蓋率，解決室內

訊號死角或使用流量限制的問題。

中磊

SERCOMM

1. WCDMA Small Cell：

-UMTS operating and network

listen band: band 1

(2100MHz)

-GSM network listen band:

Band 3 (1800MHz) & Band 8

(900MHz)

2. TD-SCDMA Small Cell

-TD-SCDMA band: band 34

(2010Mhz--2025Mhz) & band

39 (1880Mhz--1920Mhz)

3. FDD-LTE Small Cell

-MIMO support

-LTE operating and network

listen band: band 1

(2100MHz)

4. TD-LTE Small Cell

-MIMO support

-LTE operating and network

listen band: band 41

(2496MHz - 2690MHz)

5. Multi-mode Small Cell

-TD-SCDMA band: band 34

首台（TDD-LTE Small Cell F200-GD）符合 NCC

無線寬頻接取設備之完整測試規範，將提供電信

商 TDD-LTE/ FDD-LTE 完整的解決方案。正文

科技積極參予 2015 上海 MWC 展會，展會上充

分展現運營商需求的全系列 LTE 產品、整體解

決方案和 Macro、Small Cell 基站雙向佈局

17

(2010Mhz--2025Mhz) & band

39 (1880Mhz--1920Mhz)

-LTE band: band 41

耀登支援 TDD／FDD 的 4G LTE

小型基地台

經濟部工業局協助輔導下，與工研院合作開發此

產品相關技術。此產品能支援 4G全頻段，也是

具備智慧型天線功能波束切換功能的首款 4G小

型基地台室內寬頻波束控制天線模組。

合勤

ZyXEL

UMTS Femto Access

Point(FMT3211)：

-Operation band: Band 1

(2100 MHz)

Wireless AC UMTS Small

Cell CPE(FMT3251)：

-Operation band: Band 1

(2100 MHz)

智易

Femto Standalone

(APMAF9001A)/ Enterprise

Small Cell AP(MAE110A)/

Enterprise Small Cell

AP(MAE110A)：

⇒Frequency (Band 1):

WCDMA / UMTS Band-

UL:1920~1980MHz;

DL:2110~2170MHz

2G Sniffing-

GSM 900 Band -DL:

925~960MHz

GSM 1800Band -DL:

1805~1880MHz

Outdoor LTE

Modem(MML3061A)：

⇒ Standard: 3GPP Rel. 8 LTE

Compliant

3GPP Rel. 9 LTE Compliant

via S/W upgrad

⇒ Frequency Band:

Band 7, 38, 40, 41, etc.

⇒ Duplex Mode: FDD / TDD

selectable

明泰科技

Alpha

Networks

LTE & WIFI DUAL MODE

SMALL CELL

( BLT-FAP03 )：

-Operating Band &

Frequency : Band 3 or 7 or 38

or 40

-LTE Throughput : 150/50

Mbps

-WiFi support 802.11

a/b/g/n/ac

-Maximum Transmit Power :

-WiFi: 20 dBm / 2x2 MIMO

-LTE: 23dBm/ 2x2 MIMO

18

第二章小型基地台技術發展與挑戰

小型基地台在 3GPP 標準制定工作是一重要發展項目，在這章節中會介紹小

型基地台相關的架構與功能，以利讀者了解已制定為標準的小型基地台技術。同

時也會介紹在發展小型基地台會面臨的挑戰與小型基地台未來在規格的發展，在

最後一節將介紹小型基地台為達到未來 5G需求的新功能與研發方向。

第一節 3GPP小型基地台介紹

3GPP 分別在第八版(Rel-8)與第九版(Rel-9)的標準規範中介紹 Home

NodeB(HNB)與 Home eNodeB(HeNB)。在這章節中將針對 3GPP 的小型基地台進

行網路功能、無線接取與介面、管理與安全等方面做介紹，以幫助讀者了解 LTE

系統架構下的小型基地台系統。

圖 12、小型基地台在 3GPP 發展歷年現況

圖 12是自 1999 年到 2015年間，歷年有關 3GPP 小型基地台技術報告(TR)

發表篇數統計，從圖 12可觀察小型基地台歷年發展情況。小型基地台適用於

UMTS/LTE系統中的小型基地台分別稱為 HNB/HeNB，圖 12中以紅線表示

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1999 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

3G

PP小

型基

地台

歷年

技術

報告

(TD

oc)累

計

歷年

Small Cell

H(e)NB

19

H(e)NB技術報告歷年累計結果。3GPP的小型基地台最早出現於 2008年，係Rel-8

中 UMTS 系統的 HNB，接著為 Rel-9中 LTE 系統的 HeNB。之後的標準規格或

是技術報告是屬於 HNB/HeNB技術的延伸，但在 2012年後出現的技術報告逐漸

針對下世代通訊情境中的小型基地台技術進行相關研究，為圖 12中的藍線。本

技術報告比對標的是以 3G/4G的小型基地台標準範圍為主。

一、 Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) 之 HNB

首先，3GPP 的 UMTS系統中分為核心網路(Core Network、CN)與地面無線

接取網路(Terrestrial Radio Access Network、UTRAN)[10], [11]。UMTS 架構中包

含分封交換網路(Packet switching、PS)與電路交換式網路(Circuit Switched、CS)，

CS 負責大部分的音訊與簡訊服務，PS 負責數據資訊傳遞。UTRAN架構中可以

放入小型基地台 HNB 或稱其為 3G HNB。在圖 13中，UTRAN中 HNB與大型

基站(Node B、NB)共同服務終端用戶(UEs)，並分別藉由 lu-h與 lu 介面與核心網

路連結。而在 CN中與 HNB有關的核心網路實體(network entities)包含 Security

Gateway(SeGW)、HNB Gateway(HNB-GW)與 HNB Management System (HMS)。

圖 13、3GPP UMTS 系統之小型基地台架構

20

為達到系統架構的一致性，在 Rel-8中初期基本 HNB的建置需求、接取程

序與功能服務等標準制定皆基於 UMTS 的基本架構上，因此部分 UMTS 的協定

與功能將與 HNB架構共存或是移至 HNB中的網路實體實現，表四與表五分別

是 3G HNB在核心網路與 UTRAN實現的功能[12]。在表四與表五中的所有功能

是 HNB在 Rel-12中應具備的功能，其中紅色部分是 HNB在 Rel-8 初期所訂定

基本功能。3G HNB中的簡單的分工是 HNB 小型基地台負責無線接取(radio

access)的部分，HNB-GW 負責與核心網路連結的工作。

UMTS 小型基地台關聯無線介面介紹如下[13]:

Uu: 介於 UE 和 HNB之間的標準 Uu 介面。

Iu-CS: 介於 HNB-GW 和電路式交換(Circuit Switching、CS)核心網路之

間的標準 Iu-CS 介面。

Iu-PS: 介於 HNB-GW 和封包式交換(Packet Switching、PS)核心網路之

間的標準 Iu-PS 介面。

Iuh: 介於 HNB and HNB-GW 之間的介面。在控制層(Control Plane)

上，Iuh使用 HNBAP 協定提供 HNB registration、UE registration

和 error handling 功能。在用戶者層(User Plane)上，Iuh 提供使

用者傳輸乘載管理(transport bearer handling)。

UMTS 小型基地台關聯功能實體(function entities)介紹如下

HNB: HNB在 UTRAN無線接取網路中與 NB一起提供室內室外無線

通訊服務，藉由 Iuh介面與核心網路的連結支援，大部分 NB與

21

Radio Network Controller (RNC)1的協定流程，包含 HNB-GW

discovery、HNB authentication、HNB registration、UE registration、

Interfeence management 和 UE Access Control/Membership

Verification 等。

HNB-GW: HNB-GW 為 HNB進入核心網路的接口並利用 Iu-PS 或 Iu-CS

介面連結外部網路，因此 HNB-GW 在 UMTS 小型基地台中作為

外部與內部網路的數據集中器。相較於 CN或是其他裝置而言，

HNB-GW 被視為 RNC，HNB-GW 負責的功能包含 HNB

registration、UE registration、UE Access control、Membership

verification、lurh connectivity等。

SeGW: SeGW 負責 HNB與核心網路間的網路安全，避免潛在的安全威

脅與網路攻擊。SeGW 為邏輯實體(logical entity)可以整合於

HNB-GW 中或是獨立一個網路實體中。

HMS: 提供網路營運商可以控制與管理小型基地台的裝置，包含

HNB-GW discovery、HNB provisioning和 HNB location

verification。

表四、3G H-NB在 UTRAN與 CN功能(一)

Function UTRAN CN

HNB HNB-GW

1 The Radio Network Controller (or RNC) is a governing element in the UMTS radio access

network (UTRAN) and is responsible for controlling the Node Bs that are connected to it.

22

RAB management functions:

RAB establishment, modification and release X X

Note 1 X

RAB characteristics mapping Iu transmission bearers X X

RAB characteristics mapping Uu bearers X

RAB queuing, pre-emption and priority X X

Radio Resource Management functions:

Radio Resource admission control X

Broadcast Information X X Note 2

X

Iu link Management functions:

Iu signalling link management X X X

ATM VC management X X

AAL2 establish and release X X

AAL5 management X X

GTP-U Tunnels management X X X

TCP Management X X

Buffer Management X X

Iu U-plane (RNL) Management:

Iu U-plane frame protocol management X

Iu U-plane frame protocol initialization X

Mobility management functions:

Location information reporting X X

Handover and Relocation

Inter RNC hard HO, Iur not used or not available X

Note3

X X

23

Serving RNS Relocation (intra/inter MSC) X

Note3

X X

Inter system hard HO (UMTS-GSM) X

Note3

X X

Inter system Change (UMTS-GSM) X

Note3

X

Paging Triggering X X

Paging Optimization X

GERAN System Information Retrieval X X

Security Functions:

Data confidentiality

Radio interface ciphering X

Ciphering key management X

User identity confidentiality X X

Data integrity

Integrity checking X

Integrity key management X

Service and Network Access functions:

CN Signalling data X X

Data Volume Reporting X

UE Tracing X X

Location reporting X X

Positioning X X

Iu Co-ordination functions:

24

Paging co-ordination X X

NAS Node Selection Function X

MOCN Rerouting Function X X

SIPTO at the Local Network with Standalone GW X X

Note 1: This function could be needed for TNL address translation in the HNB-GW

when there is no user plane direct transport connection between HNB and

CN

Note 2: HNB-GW is able to perform the filtering of SABP messages i.e. determines

from the SAI list to which HNB the SABP message needs to be sent and

then distributes the SABP messages to the appropriate HNBs. This is an

optional function in HNB-GW.

表五、3G H-NB在 UTRAN與 CN功能(二)

Function UTRAN CN

HNB HNB-GW

HNB Registration Note 1

HNB Registration Function X X

HNB-GW Discovery Function X

HNB de-registration Function X X

UE Registration for HNB Note 1

UE Registration Function for HNB X X

UE de-registration Function for HNB X X

Iuh user-plane Management functions

Iuh User plane transport bearer handling X X

Functions for multiplexing CS user plane on the Uplink X X

Traffic Offload Functions

25

LIPA X X

SIPTO at the Local Network with Collocated L-GW X X

Enhanced Interference Management

Mitigation of Interference from HNB to Macro X

UE Access Control / Membership Verification

IDLE mode XNote2

X X

Connected mode (inbound relocation to HNB cells) X X

CSG ID validation X X

CSG Subscription Expiry X X X

Iurh Connectivity Functions

Iurh Establishment X XNote 3

Exchange of Iurh Connectivity data for neighbour HNBs X X

Fixed Broadband Access network Interworking

CS sessions X X X

PS sessions X X

Note 1: Protocol support for this group of functions is provided by the HNB

Application Protocol.

Note 2: Access control or membership verification at the HNB are optional.

Note 3: If the HNB-GW is involved in Iurh Establishment for Iurh connectivity

option 2, it acts only as pure relay for this signalling.

26

表六、相關 HNB標準規格:

TS 22 .220 Service requirements for Home Node B (HNB) and Home eNode B (HeNB)

TR 23

.830 Architecture aspects of Home Node B (HNB) / Home enhanced Node B

(HeNB)

.832 IP Multimedia Subsystem (IMS) aspects of architecture for Home Node B

(HNB); Stage 2

TS 25 .367 Mobility procedures for Home Node B (HNB); Overall description; Stage 2

.467 UTRAN architecture for 3G Home Node B (HNB); Stage 2

.469 UTRAN Iuh interface Home Node B (HNB) Application Part (HNBAP)

signalling

.423 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); X2

Application Protocol (X2AP)

27

二、 Long Term Evolution (LTE)之 HeNB

3GPP 的長期演進技術(Long Term Evolution、LTE)採用 IP 為主的資訊傳遞協

定，延續 GPRS/UMTS中的分封交換網路(Packet Switching、PS)取代電路交換式

網路(Circuit Switched、PS)。圖 14 以標準版本的進展為時間軸，呈現各版本通訊

標準的架構，架構演化趨勢朝向”flat”架構，也就是平扁式的架構減少多餘節點

以增加訊務處理效率與降低佈建成本。Rel 8/10/11/12 演進式 LTE封包系統

(Evolved Packet System、EPS)將架構分成控制層(control plane)與用戶層(user

plane)或資料層(data plane)由各裝置專責處理，這樣的架構概念主要是實現 LTE

的「長期演進」理念，LTE持續演進的過程中新的功能或技術能較容易相融合於

既有 LTE的系統架構並有助於 LTE系統的優化。因此，LTE的優勢是增加資料

量、降低延遲，提升不同系統間的相容性，例如歷代 3GPP 系統如(GERAN 或

UTRAN)與非 3GPP 系列的Wi-Fi 或 CDMA2000。

圖 14、3GPP 各世代系統架構[14]

28

3GPP 的 EPS 架構包含演進封包數據核心網(Evolved Packet Core Networks、

EPC)與演進地面無線接取網路(E-UTRAN)。EPC 包含移動管理實體(Mobility

Management Entity、MME)、Packet data network GateWay (P-GW)、Serving

GateWay(S-GW)。E-UTRAN包含 eNB與終端用戶。

MME: MME 是 LTE 系統架構中最重要的核心實體，其整合 RNC 與

NB/Base Transceiver Station(BTS)控制層的行動管理功能並確保

4G 系統與 2G/3G世代系統相融。當 MME接收到終端用戶提出

的接取網路服務要求時，MME 會啟動一連串的安全認證，例如

mutual authendication 與 Non Access Stratum (NAS)安全設定，以

確保網路安全;當通過安全認證後，MME會註冊合法使用的用戶

並向 HSS(Home Subscriber Server)要求相關用戶的註冊資料，

MME 可以藉由上述資料決定提供何種服務給用戶，例如選擇

P-GW 與 S-GW 和建立 EPS(Evolved Packet System)承載。其他

的 MME功能列於在 3GPP TS 36.300 中[15]，如下

- Inter CN node signalling for mobility between 3GPP access networks;

- Idle mode UE Reachability (including control and execution of paging

retransmission);

- MME selection for handovers with MME change;

- SGSN selection for handovers to 2G or 3G 3GPP access networks;

- Bearer management functions including dedicated bearer establishment;

- Support for PWS (which includes ETWS and CMAS) message transmission;

S-GW S-GW 可以視為核心網路與 E-UTRAN間的設備，主要負責用戶

層資料傳遞工作(routing 和 forwarding)。S-GW 提供用戶在 eNBs

29

間的交遞，又稱為 local mobility anchor。S-GW 如錨一般藉由

S1-U介面與 eNBs 聯繫，執行用戶在 E-UTRAN中各 eNB的交

遞。同時，S-GW 也可以藉由 S4介面將 2G/3G訊務移至 2G/3G

系統中傳遞，提供其他系統間的交遞與訊務傳遞，達到不同系統

相容的目的。S-GW也可作為當終端用戶處於休眠狀態(idle mode)

時的下行資料暫時儲存的緩衝器(buffer)。其他相關 S-GW 功能

也包含如下[15]

- Lawful Interception;

- Transport level packet marking in the uplink and the downlink;

- Accounting on user and QCI granularity for inter-operator charging;

- UL and DL charging per UE, PDN, and QCI.

P-GW P-GW 可以視為LTE 網路與外界網路(如 Internet)連結(SGi介面)

的出口。為了讓終端用戶連接到外界網路，當用戶要求連接網路

時，P-GW 會分配一個以上的 Packet Data Network (PDN) address

給終端用戶，因為終端用戶一般會需要連接多個不同外界網路，

即一個 PDN address 是一個外界網路、兩個 PDN address 是兩個

不同外界網路，以此類推。其他相關 P-GW 功能也包含如下[15]

- Per-user based packet filtering (by e.g. deep packet inspection);

- Lawful Interception;

- UE IP address allocation;

- Transport level packet marking in the uplink and the downlink;

- UL and DL service level charging, gating and rate enforcement;

- DL rate enforcement based on APN-AMBR;

30

除了這些網路實體外，核心網路也包含其他實體例如付費管理機制(Policy

and Charging Rules Function，PCRF) 負責 Quality-of-Service (QoS)操作和 charging。

而 Home Subscriber Service(HSS) 是用戶註冊資料的資料庫。

在可塑性高的 LTE架構中加入小型基地台可以增加 LTE網路的完整性，以

下將介紹 LTE的小型基地台功能與架構。小型基地台的發展有其重要性，補足

以大型基地台為主要佈建的無線通訊系統缺點。根據[15]中提到小型基地台的使

用情境，小型基地台最主要滿足室內用戶的需求例如小型基地台可以做為家庭多

媒體伺服器，並連接多種家用電子產品如影音播放器、音響、電視、印表機等；

在小型基地台的覆蓋下擁有權限的用戶(closed access 模式)可以享受高傳輸率與

低延遲的影音服務，實現智慧住宅或智慧家電的願景。

同時，小型基地台可限制用戶使用權限以提供不同網路服務(例如漫遊與交

遞功能)。對於企業而言，可以建立新的商業模式，藉由小型基地台對於用戶權

限的限制，可以提供不同用戶產品訊息提高廣告效益或是增加企業網路安全。由

於小型基地台布建成本較低，對於營運商而言可以減少為了改善大型基地台覆蓋

率不足的地方如住家、商場、捷運等或是大型基地台訊號較弱區域如山區、海邊、

人潮壅擠的場所所增加的營運與維護成本。同時，小型基地台可以分擔部分訊務

壓力，改善當訊務突然增加時，大型基地台負載過多與訊務壅塞的問題。

Local IP Access(LIPA)見圖 15與 Selected IP Traffic Offload(SIPTO)見圖 16便

是實現資料分流減輕核心網路壓力[16], [17]。簡單而言，在網際網路(IP 網路)架

構中，具有連網功能的終端用戶在 LIPA的技術幫助下，終端用戶的 IP 資料從小

型基地台分流且不經過營運商的核心網路直接導入區域 IP 網路，但控制訊號仍

會進入營運商的核心網路，如此一來既能減少資料傳遞時延，也能減少核心網路

31

的負荷。終端用戶的資訊流在 HeNB的幫助下不經由營運商的核心網路選擇最佳

路線縮短資料傳輸路徑，同時也能降低延遲。

圖 15、利用 HeNB實現 LIPA流量卸載[15]

S5

RAN

UE

eNB

CN

P-GW S-GW

CN Traffic

MME

S1-U

S11 S5

L-PGW

SIPTO Traffic

圖 16、利用 HeNB上的本地閘道器實現選擇 IP 流量卸載[16]

既有標準規格中依據小型基地台需求做修正的標準規格包含以下:

TS 22.011 Service accessibility

TS 25.104 Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD)

TS 25.141 Base Station (BS) conformance testing (FDD)

32

TS 36.300 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved

Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall

description; Stage 2

TS 36.413 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1

Application Protocol (S1AP)

TS 23.060 General Packet Radio Service (GPRS); Service description; Stage 2

TS 23.401 General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved

Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access

專屬於小型基地台(H(e)NB)的標準包含以下，

TS 22.220 Service requirements for Home Node B (HNB) and Home eNode B

(HeNB)

TS 23.232 IMS aspects of architecture for Home Node B (HNB)

TR 23.830 Architecture aspects of Home Node B (HNB) / Home enhanced Node

B (HeNB)

TS 25.367 Mobility procedures for Home Node B (HNB); Overall description;

Stage 2

TS 25.467 UTRAN architecture for 3G Home Node B (HNB); Stage 2

TS 25.468 UTRAN Iuh Interface RANAP User Adaption (RUA) signalling

TS 25.469 UTRAN Iuh interface Home Node B (HNB) Application Part (HNBAP)

signalling

TR 25.820 3G Home Node B (HNB) study item Technical Report

TR 25.967 Home Node B (HNB) Radio Frequency (RF) requirements (FDD)

TS 32.581 Telecommunication management; Home Node B (HNB) Operations,

Administration, Maintenance and Provisioning (OAM&P); Concepts

33

and requirements for Type 1 interface HNB to HNB Management

System (HMS)


Administration, Maintenance and Provisioning (OAM&P);

Information model for Type 1 interface HNB to HNB Management

System (HMS)


Administration, Maintenance and Provisioning (OAM&P); Procedure

flows for Type 1 interface HNB to HNB Management System (HMS)


Administration, Maintenance and Provisioning (OAM&P); XML

definitions for Type 1 interface HNB to HNB Management System

(HMS)

在 LTE系統的小型基地台的小型基地台稱為 HeNB，雖然在 HeNB中包

含 ”Home”，但不表示限制其用於家庭，HeNB也可以用於戶外、大型建築物中，

因此，Home這個名稱或許更適合用於區別與大型基地台之間的不同。見圖 17。

因應以上的服務需求，小型基地台 HeNB須具備接取終端用戶的能力，依據

營運商對用戶接取設定，判斷用戶接取身分(open、hybrid、closed )決定是否提供

服務，在這過程中也需隨時更新用戶名單；HeNB也應具備 OAM (Operation,

Administration, and Maintenance)功能例如讓營運商可遠端設定，軟體更新、回報

錯誤與關閉等。

參考圖 17，E-UTRAN 網路架構中，HeNB Gateway(HeNB-GW)是一選配裝

34

置(optional)，架設於 HeNB與核心網路(MME/S-GW)之間，HeNW-GW 如

HNW-GW 為 HeNB進入核心網路的接口設備，即 LTE小型基地台的外部與內部

網路數據集中器。對於核心網路而言，HeNB-GW 如 HNW-GW 被視為 MME。

更多的 HeNB GW 功能定義於[15]。在 LTE架構中 HeNB-GW 的布建未必是必需

的，布建情境解釋如下。

eNB

MME / S-GW MME / S-GW

eNB

eNB

S1

S1

S1

S1

X2

X2

X2

E-UTRAN

HeNB HeNB

HeNB GW

S1 S1

S1 S

1

HeNB

S1S1 S5

MME / S-GW

S1

X2

X2

X2

X2

X2 GW

X2

X2

X2

X2

圖 17、3GPP 融合於 LTE系統之小型基地台架構[18]

S1介面作為多項網路設備之間的連接介面，例如為 HeNB-GW 與 HeNB、

HeNB與核心網路、eNB-GW 與核心網路，S1的功能與定義仍不變，見圖 18與

圖 19。接下來將討論此架構的優勢。

HeNB-GW 可連接多個 HeNBs，但每個 HeNB 只能連接一個 HeNB-GW 與

MME，即不具有所謂的 S1-Flex 功能(允許一個 eNB連接多個MME/S-GW)，如

此的限制可以減少過多 S1介面連接產生過多訊息交換的負載。布建 HeNB-GW

的好處是容易整合於既有的 LTE架構，無須大規模的改變既有的功能或是設備

35

便可以實現小型基地台，且營運商在布建小型基地台時，只需要一個 HeNB-GW

便可以連接數個 HeNBs，裝置布建相當簡單(參考圖 20)。

圖 18、HeNB與 S-GW 間用戶層協定[18]

圖 19、HeNB與 S-GW 之間包含 HeNB GW 的用戶層協定[15]

圖 20、LTE小型基地台包含 HeNB GW[13]

36

HeNB-GW做為核心網路與HeNB間的緩衝有許多好處，例如增加網路安全，

HeNB-GW 可以保護核心網路，類似防火牆監測與過濾訊息功能；或是實現裝置

間切換的優化，裝置間進行資料傳遞之前都必須完成一連串安全認證的工作，

HeNB-GW 處理小型基地台間切換訊息(例如登入認證)達成減少核心網路訊息交

換的次數；除此之外，HeNB-GW 也可以達成小型基地台系統優化效果，處理

HeNB故障訊息或是當支援上述的 SIPTO/LIPA 功能時，IP 訊務的選擇或是分流

可以藉由 HeNB完成，並同時減少裝置間切換的時間與核心網路的負載。

從邏輯結構來觀察小型基地台架構(參考圖 21)的優勢，S1介面分為 S1-U與

S1-MME，分別是負責用戶層傳遞資料與管理層傳遞控制訊號。HeNB-GW 連接

S1的管理層(S1-MME)而 HeNB的資料直接連接到核心網路中(S-GW)。訊息分層

處理可以簡化布建程序與優化資源分配，如上所述，在核心網路端減少 MME的

管理負載，S1-U不經由 HeNB GW，故可降低資料傳遞的延遲。

圖 21、E-UTRAN 小型基地台邏輯結構[18]

小型基地台(HeNB)架構也可以不需要 HeNB-GW(見圖 21架構)，利用 S1介

面直接與核心網路(MME/S-GW)連接，好處是隨插即用無需購買(HeNB-GW)或改

37

變其他裝置。HeNB可以實現上述的 S1-Flex 功能，一個 HeNB可以連接多個

MME/S-GW。此架構適用於小規模 HeNBs 數量的應用，因為增加 HeNBs 便可能

需要增加MME/S-GW改變既有網路架構；另外，過多的 HeNBs 開關(on/off)會

產生大量控制訊號(SCTP)的連結與釋放，增加 MME的負荷，同時過多的 HeNB

也會產生大量的資料傳遞會增加用戶與 S-GW 間的 GTP-U與 UDP 訊息操作，導

致 S-GW 的負荷。因此，不需經過 HeNB-GW 方式架設小型基地台只適用於在小

規模與分散的 HeNBs 應用。

圖 22、LTE小型基地台使用 X2 GW[18]

X2介面是 eNodeBs 之間互相連接溝通的管道，E-UTRAN網路中的每個

eNodeB節點與相鄰 eNodeBs 藉由 X2 介面傳遞網路連結相關訊息，X2 傳輸介面

的控制層與用戶層分別採用 SCTP 通訊協定與 GTP-U通訊協定，控制層協定傳

遞 X2AP (X2 Application Protocol)訊息，而這些訊息主要包含 Handover relative

Information, load 或 interference relative information 參考 TS36.420 第 6.4節。

在 LTE的小型基地台架構中，見圖 17，ＨeNBs 間的連接仍藉由 X2 介面，

也可以新加入 X2 GW。這樣的設計的好處是保留其向後兼容的能力。X2 GW 如

ＨeNB-GW一樣是選配裝置，其主要的架構請參考圖 23取自於 TS 36.300 v12.5.0，

38

在此版本只說明控制層的應用，未包含用戶層(X2-U)。使用的限制包含每一個

HeNB只連接一個 X2 GW，設定於一個固定 X2 GW IP 位址。當 HeNB註冊於

指定的 X2 GW 中，X2 GW 將持續更新 Global eNB ID 的 TNL(Transport Network

Layer)位址，因此方便 HeNB要求連接到指定目標基地台。X2 GW 不限制可以連

接多少 HeNBs 與 eNBs，但是只提供裝置間的訊息傳遞（如 X2 AP）。如 X2 GW

發現要求連接的終端裝置不存在，X2 GW 可以決定中止連接。

圖 23、LTE小型基地台使用 X2 GW[18]

(一) 小型基地台接取協定

以下將介紹 LTE 系統包含小型基地台註冊 UE的程序，可以讓讀者更了解每

一個 LTE小型基地台相關的網路實體的功能與運作，同時也發現在多種標準規

範中無線通訊接取的協定是最核心的議題。3GPP 技術規格中包含接取協定的標

準為 TS36.401[20]、TS36.413[21]、TS36.331[22]、TS22.220[15]、TS23.060[23]、

TS24.301[24]、TS25.467[12]、TS25.367[25]、TS25.469[26]、TS29.272[27]。此章

節所提到專有名可以參考 TR21.905[28]內解釋。由上述介紹的演進式 LTE封包

系統的架構特點便是將控制層(control plane)與用戶層(user plane)分開，因此，在

接取的過程順序會先建立控制層，再來是用戶層。

39

圖 24的 LTE的用戶註冊程序未包含 H(e)NB GW，大概分成五個程序，前四

個程序是屬於控制層的協定，依序完成控制層的每一個協定後，才開始建立用戶

層或是資料層協定並傳遞訊務。而每個程序都與 LTE協定有關，如圖 25。圖 25

是 LTE控制層無線存取通訊協定的示意圖，細分為三層通訊協定技術，分別為

第三層的 Non-Access Stratum(NAS)、Radio Resource Control (RRC)，第二層的

Packet Data Convergence Protocol (PDCP)、Radio Link Control(RLC)、Medium

Access Control(MAC)與第一層的 Physical Layer (PHY)。

圖 24、LTE用戶註冊程序協定[19]

圖 25、LTE控制層協定

40

以下將簡單介紹每一程序的功能，其中 UE ID Acquisition 與 EPS session

Establishment 是必定會執行，而 Authentication, NAS Security Setup, Location

Update是依據用戶在要求接取時所提供的註冊訊息而定，而這個五個程序的簡

單說明如下[29]:

UE ID Acquisition: 用戶在給 MME 的接取要求(attach request)會提供用

戶 ID如 IMSI2或是 GUTI

3，做為MME 執行用戶的身分識別與認證的依

據。

Authentication: LTE 藉由 EPS AKA (Authentication and Key Agreement)

執行用戶與 MME間的互相認證程序(mutual authentication)，用以決定

是否是可授權用戶。

NAS Security Setup: 為了確保終端用戶與 MME間 NAS 控訊號的安全

性，NAS Security Setup 執行 NAS 控制訊號的完整性保護(Integrity

Protection)/完整性驗證(Integrity Verification)及加密(Ciphering)/解密

(Deciphering)。

Location Update: 為了解該提供何種服務給終端用戶，MME 會向 HSS

告知，終端用戶完成認證與註冊，並下載此用戶的相關資訊如 P-GW ID,

APN4, QoS 等。

EPS session Establishment: EPS 承載(EPS Bearer)建立。

在這五個接取程序當中，將會討論與 CSG 機制有關的小型基地接取協定。

2 International Mobile Subscriber Identity

3 Globally Unique Temporary Identifier

4 Access Point Name

41

TS 22.220[15]中，對於電信商在架設與設定具有 CSG機制小型基地台(H(e)NB)

的規範要求包含，在一個 PLMN5中，屬於同一個 CSG群組的所有 H(e)NB使用

相同唯一CSG ID6；在同一個PLMN中，可以同時支援至少125 milliom CSG IDs；

電信商可授權 H(e)NB 給用戶使用與修改 H(e)NB設定；電信商可識別 H(e)NB

的身分與地理位置，以上如果 H(e)NB的架設造成其它系統的干擾，根據各區域

的電信法規可停止 H(e)NB的運作。

至於 CSG 用戶的使用權限管理，營運商(TS22.220[15]稱為 CSG manager)可

以增加或移除其相關的 CSG 用戶；當 CSG用戶的狀態被改變時，應通知 CSG

用戶；對於臨時 CSG用戶(temporary CSG users)的管理，電信業者可以給予有時

間限制的使用權限；此時間設定是由電信業者決定，時間長短可以是小時或是天

為單位，甚至可以是無限期使用；當使用時間屆滿或是權限被移除，臨時 CSG

用戶將不具有使用權限，除了是緊急呼叫(emergency calls)。

每一個用戶包含可以接取的 CSG清單分別為 allowed CSG list7與 operator

CSG list8，兩個清單皆存於用戶的 USIM

9中(參考附錄 2)，差別在於可修改的權

限不同。根據 TS22.220[15]標準規格，allowed CSG list 皆可以由用戶與營運商修

改，operator CSG list 只允許由營運商修改。兩個清單的修改應互為獨立，即修

5 Public land mobile network

6 A CSG ID is a unique identifier within the scope of PLMN defined in TS 23.003 which

identifies a Closed Subscriber Group (CSG) in the PLMN associated with a CSG cell or group of

CSG cells. (TS 23.401)

7 A list stored in the UE, under both user and operator control, containing the

CSG identities and associated PLMN identities of the CSGs to which the subscriber belongs.

8 A list stored in the UE, under exclusive operator control, containing the

CSG identities and associated PLMN identities of the CSGs to which the subscriber belongs

9 UMTS Subscriber Identity Module

42

改任何一個清單不會造成另一個清單改變。終端用戶可以藉由手動選擇(manual

Selection )更新allowed CSG list，細節可參考TS 22.220[12] 第5.54節Manual CSG

Selection。至於核心網路中，如圖 26，CSG相關註冊資料存在於MME，HSS 與

CSG Subscriber Server (CSS)(參考附錄 2)。

MME CSSS7a

圖 26、CSS 連接於 MME S7a

終端用戶向 CSG 小型基地台要求註冊 CSG服務的接取過程，用戶必須了解

周遭有哪些基地台可以連接，經過 PLMN selection 與 cell search 過程後，用戶選

定基地台，並開始傳送接取要求訊息。

為了MME能接收到用戶的接取要求與註冊資訊，第一步的 UE ID

Acquisition 程序由終端用戶傳送初始 NAS 訊息(此訊息為接取要求)10開始。NAS

訊息屬於第三層協定，因此必須建立三個網路實體(UE, H(e)NB, MME)的通道建

立，即建立 ECM11

connection，這樣 NAS 訊息才能順利傳送到 MME。如圖 25

中ECM connection的建立依序是UE與H(e)NB間的RRC connection以及H(e)NB

與MME間的 S1AP Connection。其程序與包含的訊息如下:

RRC connection12的啟動是用戶向 H(e)NB傳送 RRCConnectionRequest開始

10 傳送 NAS 訊息原因如 Attach Request; Detach REQUEST;TRACKING AREA UPDATE

REQUEST;SERVICE REQUEST; and EXTENDED SERVICE REQUEST[24].

11 EPS Connection Management

12 參考 3GPP TS 36.331 E-UTRA),Radio Resource Control (RRC),Protocol specification的 5.3.3

節 RRC connection establishment。

43

(即建立 SRB1)，當 RRC connection 完成建立，終端用戶最後會傳送

RRCConnectionSetupComplete 訊息告知 H(e)NB已完成 RRC 建立，H(e)NB所接

收到的 RRCConnectionSetupComplete 訊號同時也會包含 NAS 訊息。而此時的

NAS 訊息13包含以下四種參數 Message Type(如 HNB register,UE Register,UE

De-Register,HNB De-Register), UE Identity(如 IMSI), Registration ause(emergency

call, normal, UE-relocation), UE Capabilities(CSG capable,Not CSG capable)。這些

參數作為下一階段通道建立的重要參考依據。

緊接著，S1-AP Connection建立H(e)NB與MME間控制訊號通道的S1-MME。

根據TS 36.413[21]，H(e)NB傳遞 S1 SETUP REQUEST給MME要求建立 S1AP。

除了上述用戶 NAS 訊息外，S1 SETUP REQUEST 訊息也包含其它與 H(e)NB相

關參數，請參考附錄 4。在此解釋 S1 SETUP REQUEST 訊息中有關 CSG重要的

參數，CSG-ID與 H(e)NB Cell Access Mode 皆是屬於可選擇(optional)參數，因此

如何判斷何時須提供，可參考如下:

如果H(e)NB可提供CSG服務且設定於Closed access 模式時，應該(shall) 提

供 CSG-ID或也可(may)提供 H(e)NB Cell Access Mode；

如果 H(e)NB可提供 CSG服務且設定於 Hybrid access 模式時，應該(shall)

提供 CSG-ID與 H(e)NB Cell Access Mode；

如果 H(e)NB可提供 CSG服務且設定於 Open access 模式時，應該(shall)提

供提供 H(e)NB Cell Access Mode[26]。

13 參考 3GPP TS 25.469, UTRAN Iuh interface Home Node B (HNB) Application Part (HNBAP)

signalling的 9.1.8 節 UE REGISTER REQUEST 與附錄 3。

44

當MME接收到用戶的註冊資料後，將核對此用戶的註冊訊息，如果沒有在

CSG中沒有此用戶註冊資料或是註冊時間已過期，MME將會拒絕此接取請求。

當收到拒絕接取回應的同時，用戶會將此 CSG ID 與其相關 PLMN 資訊從用戶端

的 allowed CSG 清單中清除。相反的，如果核對此用戶的註冊訊息成功，MME

將會回覆接受接取訊號。

EPS session Establishment、Authentication、NAS Security Setup 和 Location

Update的細節可以參考 TS 23.401 中 5.3.2節 Attach procedure。本章節只針對 UE

ID Acquisition 中與 CSG相關的部分作介紹，不過當 MME核對用戶的註冊訊息

中發現沒有會員資料時，便會激發 update location 程序，參考 TS 29.272, 5.2.1.1.1

節或 TS 23.401, 5.3.3.0 節。至於各網路實體更新 CSG 清單的標準規格可以參考

TS 23.401 5.3.9 節 HSS User Profile management function procedure、5.3.12 節

Update CSG Location Procedure 以及 5.3.13節 CSS subscription data management

function procedure。

45

第二節小型基地台技術挑戰

雖然小型基地台技術有上述的需多優勢，但是布建小型基地台仍有許多因素

必須考慮例如交遞(handover)、訊號干擾管理(interference management)、資源分

配(resource allocation)、自我管理網路(SON)、行動性(mobility)、回傳機制(backhaul)

與上下傳輸調配等。根據圖 27 Small Cell Forum 為了解全球電信商對於佈建小型

基地台的挑戰所做的調查結果。回程傳輸與基地台佈建是最大的困難；其次是

monetization，即營運商擔心在商業策略是否能夠與其他公司有差異性，而產生

利潤；對於管理的部分，主要是在小型基地台市場較成熟區域的電信商所擔心的

問題，如美國電信商 AT&T或是 Verizon 在美國市場都是較早提供小型基地台服

務的電信商。至於其他重要議題，將持續介紹並說明。

圖 27、全球電信營運商認為佈建小型基地台的挑戰(資料來源:Small Cell

ForumMobile World Congress, February 2014，將全球電信商分為三群做訪談)

46

一、小型基地台布建模型 (Small Cells Deployment Model)

一般大型基地台所設定的需求是希望提供最大範圍的服務範圍，高輸出功率

天線以求達到較好的通話品質。相對的，小型基地台的布建與設定較為彈性，可

依照使用者的需求或使用者所在的情境作機動性的改變，也就是提供接取的限制

(Open、Close、 Hybrid)。以下將以應用情境介紹這些接取方式並應用條件，圖

28依照使用情境區分，小型基地台布建情境可大略分為住宅 (Residential

Deployment)、企業(Enterprise Deployment)與公共場所(Public area Deployment)。

圖 28、小型基地台使用在不同情境[5]

在一般住宅內布建是希望達到較好的室內通訊品質，因此體積較小的

femto-BS適用，使用者可以自行架設將 femto-BS連接到家中DSL或網路線即可。

由於只供家庭成員使用，所以小型基地台的配置以封閉式接取，亦或稱封閉型用

戶群組(closed subscriber group，CSG)模式。簡而言之，Femto-BS 封閉式接取服

務的範圍只限制在家庭成員中或是特定的其他會員。圖 29所謂的封閉式接取，

只有在服務名單中的使用者才可連接到相關的 femto-BS。如不在名單中，即便

在 femto-BS(Uf2)附近，如 Um1 或 Um3，也無法連接到 Uf2。

47

圖 29、封閉式接取(Closed Access Mode)[6]

小型基地台使用在一般企業當中，除了考慮增加資料量，可支援大量使用者，

也必須考慮資訊安全。企業無線網路使用者當中可分為員工以及非員工兩者，網

路安全防護必須考慮不同身分的使用者權限，企業網路擷取模式可分為 CSG或

是混和模式(Hybrid)。混和模式是當眾多會員要求接取網路時，企業員工有較高

的權限接取小型基地台。除此之外，企業也希望在離峰時，小型基地台休眠以達

到節能減碳的效果。

在公共場合中例如公園、百貨公司、咖啡店、機場、火車站、演唱會等，其

所要覆蓋的範圍較為不一致，使用者數量會因時間，有無活動有所不同，所以可

以藉由小型基地台補足訊號較微弱的區域或是突然增加的使用者。在網路接取方

式可考慮開放或是混合模式，所謂開放式(圖 30)就是小型基地台所服務的使用者

皆有相同的權限，此模式適合資料安全要求低的公共場所。如服務範圍增大時，

需要大型基地台配合，再藉由 Pico-BSs 進行分流，提高使用者經驗與降低大型

基地台負荷。

48

圖 30、開放式接取(Open Access Mode)

二、回程傳輸(Backhaul)應用

所謂的回程傳輸，指的是將本地網路所產生的訊號流量，傳送連回至電信網

路的節點，並進一步與核心網路連結傳輸，舉例而言，行動基地台的回程傳輸，

即是將基地台與行動終端裝置之間所進行發生的行動訊號流量傳送至無線節點，

進而匯集傳輸至電信核心網路[7]。異質網路中小型基地台布建數量將逐漸增加，

回程傳輸網路或是基礎網路公共建設將成為小型基地台能否成功發展的重要因

素。圖 31中回程的技術包含有線跟無線，在無線的部分考慮不同頻段的可能性，

包含極高頻頻段(非授權)，已成為研發重要趨勢。但由於各頻段有其不同物理特

性，如何降低對於現有系統的衝擊是最主要解決的問題。

49

圖 31、密集網路回程傳輸 (資料來源: NGMN)

三、訊號干擾管理 (Interference Management )

圖 32的異質網路中 5種階層涵蓋不同類型的小型基地台，不同階層描述各

類型小型基地台涵蓋的服務範圍不同、操作頻率不同、回程傳輸方式與時間不同。

異質網路的布署關鍵在解決干擾問題。至於其可能的干擾來源有以下可能的情況

[8]:非預期性的變動(unplanned deployment)、閉型用戶群組(CSG access)、點間功

率差異干擾(power different between nodes)、小型基地台範圍擴展使用者(cell

range expanded users)。

圖 32、異質網路階層

50

圖 33、異質網路上傳與下載干擾來源: (a)大型基地台使用者干擾 femto-BS

使用者終端 (b) Femto-BS 使用者終端干擾上傳(DL)的大型基地台使用者 (c)

Macro-BS 使用者終端上傳(UL)干擾上傳的 pico-BS 使用者終端 (e) Pico-BS 基地

台範圍擴展。

非預期性的變動(Unplanned Deployment) 雖然小型基地台的布署相對靈活

與彈性，但同時也造成系統布建的困難。主要原因是網路架設必須事前詳細規劃，

全面考慮各種外在或是人為等因素以求達到網路裝置間最佳的協調合作性，進而

達到使用者最佳的服務感受。假如在調校好的系統中加入或移除某些裝置(routers

或 switches)，會間接或直接(正面或反面)影響系統的表現，所以為達到最佳表現

系統必須再執行複雜的校對步驟。然而，異質網路執行系統優化校對更為複雜與

費時，例如為了達到省電，小型基地台(如 femto-BSs)可隨時開機或是待機；如

前面所說，家用小型基地台安裝容易，小型基地台安裝的位置是依用戶需求安裝

所以無法預期的。此兩項因素造成在網路規畫初期的困難度增加，也無法預期可

能的訊號干擾。

封閉型用戶群組(CSG Access) 前面已提，為了網路安全，小型基地台在封

閉(CSG)模式下，只提供服務給其會員或授權用戶使用。在這情況下，靠近小型

51

基地台無使用權的用戶終端裝置，可能遭受特別嚴重的干擾或是產生干擾其他周

遭的裝置的雜訊，因此難建立穩定的下行傳輸通訊至使用者終端機。圖 33 (b)中

顯示 CSG模式的家用 femto-BSs 的情況下，擁有使用權與無使用權的終端用戶

會互相干擾。無使用權的終端用戶會連接到大型基地台，由於長距離的影響，下

載訊號強度會比附近 CSG 模式家用 femto-BSs 低，因此 femto-BS 的強訊號會造

成其他裝置嚴重干擾。

訊號功率干擾(Power Different between Nodes) Pico-BSs 和 Relay通常會設

定在開放式接取模式下讓所有用戶可以自由接取，開放式接取的優點是可以減少

下載(DL)的干擾與 CSG 干擾，因為用戶終端會傾向連接到最近的基地台或是選

擇能提供強訊號的基地台。然而在異質網路下，如果只利用接收訊號強度

(Received Signal Strength，RSS)為參考因素會造成大部分的使用者終端選擇大型

基地台，主要原因是小型基地台與大型基地台的傳輸功率差異，小型基地台功率

一般比大型基地台低很多。因此在異質網路中此機制並不是最佳選擇，也會造成

訊務負載(traffic loading)的不平衡。至於干擾的來源主要是從大型基地台下載的

訊號較強，對於連接於小型基地台低功率的使用者終端而言是一種嚴重干擾。圖

33 (c) 中顯示大型基地台下載訊號嚴重干擾附近 Pico-BS 上傳訊號。然而如果加

上考慮距離，連接距離較近的 Pico-BS 由於低路徑損耗(path loss)終端使用者可以

以較低的功率上傳(UL)，減少系統負載壓力和上傳干擾。

小型基地台範圍擴展(Cell Range Expanded，CRE) 如前面所述的大與小型

基地台的傳輸功率差異問題，當小型基地台與大型基地台之服務範圍重疊時，

Pico-BS 的終端使用者上傳訊號很容易被較強的鄰近大型基地台下載訊號干擾。

在異質網路中小型基地台範圍擴展技術(CRE)[9]，即藉由調整大型基地台功率進

而增加服務範圍的方式解決此功率差異問題並改良資訊負載減輕大型基地台的

52

干擾。然而對於圖 33 (d)中在小型基地台範圍擴展中的使用者終端(Pico UE)距離

Pico-BS 遠所以所接收到的下載訊號會相對低，反而會被鄰近的大型基地台嚴重

干擾。

53

第三節小型基地台未來發展重點

上述的小型基地台市場產品與標準規格大致可提供讀者了解小型基地台在

目前 3G到 4G市場與通訊架構中所扮演的角色，但隨著下世代通訊系統的推動，

小型基地台將會扮演如火箭推動器般地角色，讓下世代通訊系統快速且穩定的發

展。

小型基地台的發展在 3GPP 終將會成為一個重要配角的角色，提供支援的服

務，尤其是室內的覆蓋率。隨著高頻段通訊技術的討論，小型基地台的情境非常

適合用於高頻段應用，主要原因是高頻段通訊受到物理特性限制，無法傳送如大

型基地台的服務範圍(如 1公里)，最佳的情境應用僅限於短距離 Line of Sight

(LOS)的應用如點對點通訊。因此，高頻段傳輸相當適合小型基地台提供市內用

戶服務。

而高頻段一般定義於 5GHz 以上的非授權頻段，其特性為干擾低、頻譜寬可

以傳送大量資料，而在 5GHz 已使用的通訊系統是 Wi-Fi 或藍芽技術等。另一個

趨勢便是授權與非授權頻段的協調技術，無線通訊目前最主要的頻譜使用範圍是

在 3GHz 以下，但是隨著通訊系統不斷進步與通訊市場的蓬勃發展，已經造成授

權頻段過度使用與嚴重干擾情況。圖 34是兩個 LTE/Wi-Fi Small cell 與Wi-Fi 技

術演進摘要表，其中可以發現 3GPP 在很早期便開始在討論這兩種系統的協作機

制，隨著技術的演進 3GPP 系統與Wi-Fi 的協作已經不是問題。

蜂巢系統演進幾個階段，GSM(Gobal System for Mobile)是一個以語音為主的

系統提供語音、SMS 與低資料量(data)傳輸服務，進入 GPRS(General Packet Radio

Service)系統綜合 Packet Switch與Circuit Switch功能，提升資料傳輸速率在 3GPP

LTE系統決定使用 IP 為基礎的 Packet Switch 核心網路架構，因此能夠讓 IP 接取

54

網路自 3GPP 延伸到 Non-3GPP 用戶。LTE與 Wi-Fi 共存或共用的機制在近年來

已成為重要趨勢。

以下將討論 LTE/Wi-Fi 協作在 3GPP 中的發展進程，見圖 35。整個相關技術

分為兩個方向，一是兩個系統的共存議題，也就是 3GPP 已長期關注的議題 3GPP

- WLAN Interworking 技術，或許可以定義藉由系統機制整合讓兩系統共存相同

的服務平台上；另一個是兩個系統的共用議題，也就是如何在授權頻段實現 LTE

技術的 LAA(Licensed Assisted Access)，或許可以定義當沒有足夠通道時，兩系

統可以共存在相同的通道上。

圖 34、LTE/Wi-Fi 系統小型基地台技術演進摘要(資料來源: eXplano Tech)

55

圖 35、3GPP 有關 LTE/Wi-Fi 協作議題的技術報告累計(TDoc)

為解釋以上 3GPP/Wi-Fi 協作機制不同之處，以聚合(aggregation)概念來做解

釋。首先，目前小型基地台的功能皆包含 LTE(3G/4G)與Wi-Fi 的無線接取選項，

此方式是將兩個系統放入一個裝置中，讓用戶選擇接取的服務系統，此類為實體

聚合(physical aggregation)。好處是提供多種功能供用戶選擇，提高產品價值，並

不需要更改任何通訊協定。

第二類的聚合稱為連結聚合(link aggregation)，主要目的是讓 LTE(3G/4G)訊

務可以藉由WLAN系統架構分流，減少額外布建成本。以 KT公司已成功實驗

聚合 LTE與Wi-Fi 兩個連接接取技術為例[30]，此聚合方式又稱為 LTE-Hetnet

(LTE-H)或是 LTE/Wi-Fi Aggregation (LWA)技術，其目的是讓用戶可以同時享受

兩種接取技術所帶來的優勢，提升傳輸效率。KT公司試驗的環境如圖 36是

Centralized –RAN (C-RAN)的系統架構，其中使用的裝置包含三星的 BaseBand

Unit (BBU)如 LTE的基地台，Remote Radio Head (RRH)如同 LTE小型基地台與

Wi-Fi AP，接收端的行動裝置是 Qualcomm 裝置。此實驗目的是在行動裝置上實

現連結聚合，匯聚經過 RRH與Wi-Fi AP 分流資料，實驗結果在接收端可以接收

約 600Mbps 資料量。

1999 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

0

500

1000

1500

2000

2500

歷年

技術

報告

(TD

oc)累

計

3GPP-WLAN InterWorking LAA

56

圖 36、LTE-H/LWA 架構[30]

LTE第二層通訊協定主要包含封包資料匯聚通訊協定(Packet Data

Convergence Protocol, PDCP)、無線電連結控制(Radio Link Control, RLC)、媒體

存取控制(Medium Access Control, MAC)三個子層(Sublayer)，此連接聚合是發生

在封包資料匯聚通訊協定，請參考圖 37。

圖 37、下行連接聚合過程示意圖[30]

PDCP 層負責的主要功能有資料封包的標頭(Header)壓縮與解壓縮、資料加

密/解密、資料完整性的保護[14]。在次層 PDCP 實現連接聚合程序如下，BBU

將用戶資料在 PDCP 層開始分流，部分資料經由 Wi-Fi AP 傳給用戶，另一部經

由 RRH傳給用戶。當用戶端接收後，再將這兩種訊息在 PDCP 層進行匯流，匯

57

流資料後再往更高系統協定移動。此方式聚合並不需要更動其它的通訊協定。

第三類為載波聚合(carrier aggregation)，LTE-Uulicensed (LTE-U)基於

Rel10/11/12 標準規格延續 LTE系統操作於非授權頻段如 5GHz，整合授權頻段與

分授權頻段是一重點考量，目前方式包含補通下行鏈路(Supplemental Downlink，

SDL)與載波聚合方式。LTE-U技術為提升頻譜效率與傳輸速率，因此將在MAC

次層實現授權與非授權頻段實現載波聚合(carrier aggregation)。圖 38 中在用戶端

將兩個 20MHz 非授權頻段聚合一個 20MHz 的授權頻段。實質上 LAA 與 LTE-U

技術極為類似，由於 LAA在今年 2015年 3GPP Rel-13中提到因此成為目前相當

熱門的議題。根據 Qualcomm 對於 LAA與 LTE-U的定義來看，LAA 與 LTE-U

的差別在於 LBT技術的加入與否。這個問題主要是 LBT在各國 5GHz 頻段的規

範不同，為提供一個全球性一致性的解決方案將 LAA中 LBT的討論將會是一個

重點議題。以下圖 39列出以上三個聚合的特點，可以清楚了解技術之間的差異

性。

圖 38、LTE-U/LAA架構[14]

58

圖 39、三種聚合的特點[30]

目前 3GPP 的 TR36.889技術報告中，為能達成有效(Effective)和公平(fair)與

Wi-Fi 共存的效果，在 LAA方案中要包含以下基本防干擾技術:

Transmit Power Control(TPC): TPC 在某些頻段也是法定功能，主要是減少

輸出功率大小，減少干擾。以室內 wireless access points 功率限制為例，在

5.15GHz~5.35GHz 的輸出功率限制在歐洲是 23dBm，在美國是 24dBm; 在戶外

情況如 hotspot picocell 在 5.47GHz~5.85GHz 輸出功率限制在美國是 30dBm，同

時也規定 TPC 的使用，因此 LAA須實現 TPC。

Dynamic Frequency Selection (DFS): DFS 在某些頻段是法定功能，主要用於

避免造成雷達訊號的干擾，因此，DFS 在某些頻段偵測到雷達訊號後，會選擇其

它頻段，避免佔用雷達訊號頻段。LAA方案須放入此技術，定時觀察雷達訊號

避免互相干擾。在法規上中國為例，目前限制用戶使用 5.6GHz~5.65GHz，以避

59

免干擾天氣觀察衛星頻段。

Listen-Before-Talk (LBT)與 Clear channel assessment (CCA):

Listen-Before-Talk (LBT)是避免碰撞(collision)的機制，藉由 CCA對通道做能量偵

測，藉此判斷目前通道是否正在使用，稱為載波偵測(carrier sensing)。目前歐洲

與日本已將此技術(LBT)規範在非授權頻段載波偵測。3GPP 認為此功能將成為

全球 LAA方案架構中的一部分。然而市場上沒有規定使用 LBT的國家有美國、

中國、韓國與印度，規定使用 LBT的國家包含歐洲與日本，對於歐洲或日本的

市場 3GPP 在制定 LAA規格時必須考慮此類市場差異(如連續 CRS的干擾)，也

是 Rel-13重點討論項目之一。

由於 LAA技術在 3GPP 會議討論當中，尚未具體實現之規格。不過以下將

藉由歸納 2015年最新五篇 LAA專利涵蓋專利權人 Intel、Qualcomm、 Samsung

與台灣公司Acer，了解目前 LAA的專利技術發展。見表七至表十一專利摘要表。

表七、Intel 專利分析摘要表

Intel 專利分析摘要表

專利公開號 US20150195849 專利公開日 2015-07-09

專利申請號 US14496694A 專利申請日 2014-09-25

專利名稱 SYSTEMS, METHODS AND DEVICES FOR MULTIPLE SIGNAL

CO-EXISTENCE IN MULTIPLE-USE FREQUENCY SPECTRUM

發明人 Jong-Kae Fwu, Geng Wu, Shafi Bashar, Hwan-Joon Kwon

申請人 INTEL IP CORP

國際專利分類號 H04W72/12, H04L5/00

合作專利分類 H04L5/003, H04W72/1215, H04L5/0001, H04W72/12

技術摘要 Opportunistic networking systems can utilize one or multiple bands/channels

that are shared with other radio access technologies (RATs) (such as wireless

local area networks (WLAN, such as Wi-Fi) and mmWave). An

unconventional carrier type (UCT) can be defined to support opportunistic

60

networking in licensed and/or unlicensed spectrum. For example, a primary

base station can determine a secondary base station activated for use with user

equipment (UE). The primary base station can schedule data to be sent to the

UE via the secondary base station. The secondary base station can provide

discovery information, reserve a wireless channel, transmit the data and/or

release the channel (implicitly, explicitly, or by reservation).

表八、Intel 專利分析摘要表

Intel 專利分析摘要表

專利公開號 US20150215840A1 專利公開日 2015-07-30

專利申請號 US14580797A 專利申請日 2014-12-23

專利名稱 SYSTEMS, METHODS AND DEVICES FOR APPLICATION SPECIFIC

ROUTING IN DUAL CONNECTIVITY

發明人 Candy Yiu, Ana Lucia A. Pinheiro

申請人 INTEL IP CORP

國際專利分類號 H04W84/12, H04W40/02, H04W80/08, H04W88/06

合作專利分類 H04W88/06, H04W84/12, H04W80/08, H04W40/02

技術摘要 A wireless service provider can route packets in a dual connectivity wireless

system based on application (instead of solely on bearers). For example, an

evolved Node B can split a bearer between a master eNB (MeNB) and a

secondary wireless connection (such as a secondary eNB (SeNB)). User

equipment (UE) can connect to a both a MeNB and a SeNB and split a bearer

based on application type. Instead of basing data forwarding on a bearer,

packet routing can be based on other attributes (such as IP address, application,

application type, etc.). This dual connectivity allows MeNB to schedule data

forwarding based on application. Data packets assigned to a bearer can be

divided among the MeNB and SeNB based on desirable attributes of the

MeNB and SeNB for an application.

表九、Samsung專利分析摘要表

Samsung專利分析摘要表

專利公開號 US20150319701 專利公開日 2015-11-05

專利申請號 US14702247A 專利申請日 2015-05-01

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專利名稱 SYSTEM AND METHOD FOR TIMING ALIGNMENT OF LTE CELLS

AND INTER-OPERATOR CO-EXISTENCE ON UNLICENSED

SPECTRUM

發明人 Ng Boon Loong, Novlan Thomas David, Zhang Jianzhong, Li Ying

申請人 SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD.

國際專利分類號 H04W52/14; H04W8/00; H04W72/04; H04W76/04

合作專利分類 H04W52/143; H04W8/005; H04W72/042; H04W76/048

技術摘要 An eNodeB operated by a first operator is able to align an ON-OFF cycle

operation for interference avoidance. The eNodeB receives, from another

eNodeB operated by a second operator a physical broadcast channel (PBCH)

and a physical downlink shared channel (PDSCH). A transmission coverage of

the eNodeB partially overlaps with a transmission coverage of the other

eNodeB. The PBCH carries a master information block (MIB), and the

PDSCH carries a single system information block (SIB) identifying available

unlicensed channel and including public land mobile network (PLMN)

identities for networks operating using the unlicensed channel. The eNodeB

uses the MIB and SIB1 to identify that the second eNodeB is operated by the

second operator.

表十、Qualcomm 專利分析摘要表

Qualcomm專利分析摘要表

專利公開號 US20150215874A1 專利公開日 2015-07-30

專利申請號 US14603839A 專利申請日 2015-01-23

專利名稱 Techniques for controlling transmission power in shared radio frequency

spectrum

發明人 Wanshi Chen, Peter Gaal, Aleksandar Damnjanovic, Shimman Arvind Patel,

Kiran Kumar SOMASUNDARAM, Tingfang Ji, Hao Xu, Tao Luo

申請人 Qualcomm Incorporated

國際專利分類號 H04W52/14, H04W52/34, H04W52/50, H04W52/42, H04W52/16,

H04W16/14

美國專利分類號 NA

合作專利分類 H04W52/42, H04W52/143, H04W52/346, H04W52/146, H04W52/18,

H04W52/16, H04W52/50, H04W16/14

技術摘要 Certain aspects of the present disclosure provide techniques for controlling

62

transmission power in shared radio frequency spectrum (SRFS). According to

techniques, devices (e.g., BSs, UEs, etc.) transmitting in SRFS band may win

contention to the SRFS band for at least a portion of a radio frame period. For

example, the radio frame period may include a plurality of subframe periods.

The devices may also transmit a first signal at a first transmit power during a

first subframe period of the radio frame period and transmit a second signal at

a second transmit power during a second subframe period of the radio frame

period. For example, the first transmit power and second transmit power may

be controlled based, at least in part, on a power level determined for the radio

frame period.

表十一、Acer專利分析摘要表

Acer專利分析摘要表

專利公開號 US20150334660A1 專利公開日 2015-11-19

專利申請號 US14709448A 專利申請日 2015-05-11

專利名稱 Method of Handling On-Off State of a Cell and Related

Communication Device

發明人 Hsieh Chia-Wen

申請人 Acer Incorporated

國際專利分類號 H04W52/02, H04W72/04

美國專利分類號 NA

合作專利分類 H04W52/0274, H04W72/042

技術摘要 A method of handling an on-off state of a cell for a

communication device comprises receiving a first downlink (DL)

control information (DCI) in a first subframe from a network,

wherein the first DCI indicates at least one first on-off state of at

least one first subframe of a first cell of the network; and

determining an on-off state of a second subframe of the first cell

according to the first DCI, wherein the at least one first subframe

comprises the second subframe.

以最新的 LAA 專利技術來看，技術規類是屬於 Frame-Based Spectrum

Contention，即落於通訊規格協定中 Layer 2 在 OFDM參數設定上達到與既有系

63

統相容的目的。在 LAA系統架構中設定主載波(primary cell、Pcell)操作在授權頻

段，傳遞控制訊號或少部分訊務資料確保 QoS，次載波(secondary cell、SCell)操

作在非授權頻段，在主載波的協助下接取 LTE 系統並傳送訊務資料。可以參考

圖 40 Intel LAA架構，Cell Tower(104)服務範圍中包含一個 Access Point(106)，

Cell Tower為 LTE系統且 Access Point 為WLAN 如 IEEE 802.11協定，在 LAA

機制下 Cell Tower與 Acess Point 可以共用非授權頻段，至於共享頻段的做法，

簡單而言就是要等待頻段閒置，至於閒置類型可以是裝置關機下的頻段閒置(稱

為 Small Cell on/off)或是不需傳遞資料時的頻段閒置。

圖 40、LAA系統架構(擷取 US20150195849 圖一)

Intel的 LAA技術是屬於 Frame-Based Spectrum Contention 的不需傳遞資料

時的頻段閒置接取機制，在 Intel US20150195849 稱為 muting gap，其用途是在

此時間內 LTE Cell Tower 不會傳送訊息，提供 Access Point 在 muting gap 時間內

傳送，達到通道共用效果。

Intel US20150195849 在 LTE OFDM訊框架構下，空出數個訊框供給 WLAN

64

服務使用，即圖 41 中 320a, 312a, 308a白色訊框。320a, 312a, 308a白色訊框代表

OFDM中的訊框(frame)、資訊框(subframe)與符碼(symbol)結構，也同時代表

muting gap 的時間長短如一個 frame大約 10ms，一個 subframe大約 1ms。至於

muting gap 量的多少可以依據訊務量做調整，也就是當 LTE訊務大時，LTE減少

muting gaps的安排；當 LTE訊務小時，LTE可以安排多一點muting gaps供WLAN

服務使用。

圖 41、Muting Gap 分類

在實作上，是將muting gaps與WLAN的 TBTT(Target Beacon Transmit Time)

對齊。TBTT 的功能是在WLAN中是提供 Beacon Interval 訊息，讓其他裝置知道

下一次 beacon 發生的時間，見圖 42中 1006 的 TBTT與 1008的 beacon。圖 42

是 LTE 的 muting gaps 與WLAN的 TBTT對齊的是意圖，在最上面的 LTE

subframes中放入 muting gaps(1004)，TBTT(1006)對齊這些 muting gaps(1004)，

所以當如 STA1或 STA2在 1010或是 1012 時間甦醒時便可以開始傳遞訊息。

65

圖 42、Intel Muting Gap 方式

類似此技術判斷通道的 on/off狀態的宣告，如 Samsung便是利用 physical

broadcast channel (PBCH)的Master Information Block(MIB)和 physical downlink

shared channel (PDSCH)的 System Information Block(SIB)提供可使用的非授權通

道訊息；Acer將 subfram on/off 狀態在 DownLink(DL) Control Information (DCI)

中提供；至於 Qualcomm 技術除了類似 Intel Muting Gap 概念外，Qualcomm 也加

入功率控制參數，以便依據 frame的時間週期決定傳輸功率大小，以減少干擾因

素。

除了以上方式外，在 Intel 的第二個專利 US20150215840 中，認為

US20150195849的Muting Gap方式仍可以做改良，除了Muting Gap也加入 packet

filter分流機制，並實現 Dual connectivity技術。Dual connectivity在 LAA中是相

當重要的技術，用戶可以在不同頻段上(授權與非授權)同時接收到基地台與小型

基地台的資料，藉此提升傳輸速率。

圖 43中的例子有三種應用(802, 804,806)透過大型基地台分流給小型基地台，

66

分流的機制是在 PDCP上放一個 packet filters，透過 packet filters 決定這三種應用

的訊務流是經大型基地台(授權頻段)或是小型基地台(非授權頻段)。至於決定方

式有三中(1)Application table 依據用途、 (2)QCI(QoS Class Identifier)依據服務品

質需求、(3)TFT(Traffic Flow Templates)。

圖 43、LAA 實現 Dual connectivity技術(US20150215840 下行例子)

67

第三章小型基地台專利與技術布局趨勢

在第一章節中基本介紹目前在 3GPP 中小型基地台應用技術與規格，接下來

在本章節中將加入小型基地台專利地圖及分析以幫助了解目前小型基地台在專

利布局的趨勢，同時分析的專利資料庫中也會包含所謂的標準必要專利，藉由標

準必要專利的特性進一步了解小型基地台的核心技術。

除此之外，也在本章節中介紹本計畫中的標準必要專利(Standards Essential

Patent)技術必要性比對報告，以下我們將簡稱 SEP 技術報告。標準必要專利的特

點是同時具備專利與標準的優勢，因此標準必要專利便是實施標準時，無可迴避

會使用的專利技術。通訊產業的技術標準與智慧財產的議題本是密不可分，通訊

標準制定的過程許多層面都會牽涉到複雜的智慧財產的問題。

但當專利成為標準必要專利時，對於專利技術揭露的部分將是爭議最大的部

分，一般標準組織不具備有強制性要求會員揭露或是無償供其它會員使用，所以

會員自發性的遵循標準組織的授權規範已成為慣常的做法。以 ETSI線上資料庫

為例，提報資料是由會員自主提報的專利資訊，ETSI不會檢查資訊的有效性，

也不會檢查確認專利或專利申請是否符合 ETSI標準，同時也不認定或否定專利/

申請中專利是屬於 Essential(必要性)，因此本計畫邀請通訊背景相關的專家學者，

協助標準必要專利的必要性比對工作，以確認廠商宣告專利申請是否符合 3GPP

標準內容，並將每篇比對結果呈現於 SEP 技術報告，藉此了解標準必要專利宣

告情況與相關技術。

第一節小型基地台專利篩選方式

專利篩選的資料庫包含美國專利局與本計畫建置的「4G LTE標準必要專利

資料庫」，此資料庫建置的基本資料來自於 ETSI線上資料庫，篩選全球重要廠商

68

約 8000多筆宣告於 ETSI的標準必要專利，詳細資料庫內容可以詳閱經濟部智慧

財產權局與國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心，在 103年通訊產業專利趨

勢與專利訴訟分析研究計畫產出的報告。

在這些資料庫中，專利篩選以關鍵字方式在以下專利標題、簡介與權利項中

進行檢索。檢索使用的關鍵字包含(一)小型基地台同義關鍵字: 如超微型

(Femto-cell)、微微型(Pico-cell)、微型(Micro-cell)基地台、low power station、Small

cell、HetNet、heterogeneous network；(二)3GPP 標準規格中使用關鍵字: 如 H(e)NB、

H(e)NB GW、HeNB Management System (HeMS)或是 3GPP標準規格如TS22.220；

(三)小型基地台的關鍵技術: 如 CSG、LIPA 與 SIPTO。關鍵字交互使用以求檢索

結果的完整性，同時限縮申請日時間在 2008 年到 2015年間。使用 3GPP 標準規

格檢索，其檢索範圍除了上述的專利範圍外也包含參考資料部分。

圖 44、本計畫專利篩選結果

檢索結果共有 1497件，其中已去除家族專利，圖 44中顯示有 200件(13%)

專利有向 ETSI提報標準專利，1297件(87%)專利為標準關聯專利尚未向 ETSI

做提報但是與 3GPP 標準規格技術相關。在接下來的專利趨勢分析當中，將會以

1497件專利做專利的整體趨勢分析，200件的標準必要專利將提供深度技術趨勢

來源。在這 200件專利中再做所謂必要性比對，並在接下來的章節中呈現結果。

但首先介紹本計畫必要性比對方式與技術報告撰寫方式，供讀者了解。

87%

13%

Non-SEP SEP

69

第二節 SEP技術報告撰寫

此部分將討論三個部分，第一比對標準版本規格選取方式，第二必要性比對

方式與原則，第三技術報告撰寫格式。首先，ETSI線上資料庫會詳細列出廠商

提報資料(見圖 45)包含 Application number、Application date、Title、Patent families

與Work item and 3GPP Specification 等，在 Work item and 3GPP Specification 的欄

位中包含廠商宣告標準必要專利宣稱相對於 3GPP 標準規格的編號(Reference)、

標準名稱、版本與章節(見圖 46)。

圖 45、標準必要專利宣告之基本訊息與查詢結果

比對標準版本規格選取方式，每篇專利比對便以此資料為依據，然而一般情

況廠商並不會特別註明其對應的版本(version)與章節(section)，本研究 200篇專利

中總共包含 400本提報標準規格，其中提供版本訊息只有 235本，提供章節訊息

70

只有 92本。由於時間與人力的關係，無法找出當時廠商提報版本，為解決此問

題我們將統一以比對當下最新的版本為比對版本，報告中將註明比對之標準版本

與章節。

然而，此方式選擇比對版本對本研究會產生以下研究的限制。由於標準規格

不斷演進，規格技術在標準規格中可能會有所增減，因此可能會發生廠商宣告的

技術只出現於早期的版本，新版本中已不適用，在此情況下會被認定為非標準必

要專利。

另外，除了向 ETSI宣告的版本外，我們也將會把專利說明書或參考文獻提

及的 3GPP 標準規格納入比對。比對的優先次序，我們將優先比對 ETSI資料庫

提報標準規格，其次是專利權人在說明書(參考文獻或是內文)提及的其他標準規

格。以此操作希望本研究達到標準規格比對合理性與可操作性，提高本研究結果

的價值與正確性。

圖 46、Work item and 3GPP Specification 的欄位

必要性比對方式與原則，比對標的是針對專利中所有權利項(包含獨立項與

附屬項)與宣告 3GPP 標準規格內文進行技術文意比對，但本技術報告之必要性

比對不依循侵權比對的規則。此計畫所執行的必要性比對是利用技術文意比對方

式，根據專家對於標準規格的了解，定義出如下圖 47中的標準技術規格範圍，

71

同時再加上閱讀專利各權利項技術含意後，定義出另一個廠商宣告的技術範圍。

比較這兩個範圍，判斷廠商宣告的技術範圍是否落於標準技術規格範圍，依照落

入的多寡可以分類成三種分類強度(參考圖 47)。其中 A類與 B類情況的專利皆

屬於標準必要專利，A 類強度最強，其次是 B 類。C 類專利屬於非標準必要專利。

此計畫必要性比對研究的限制是會受限於比對人員對於本技術的熟稔度，因

此本計畫邀請通訊背景相關的專家學者協助專利的必要性比對工作，以確認廠商

宣告專利申請是否符合 3GPP 標準內容，並將每篇比對結果呈現於 SEP 技術報

告。

圖 47、技術文意比對原則

比對原則與標準判斷如下: 首先，專利比對範圍是比對專利說明書中的所有

權利項包含獨立項與附屬項。比對過程分為三個層次:獨立項、技術特徵與附屬

項。比對依序自第一個獨立項到最後一個獨立項，每一個獨立項比對時，先切數

個技術特徵，再依序完成每一個技術特徵與其相關的附屬項比對，依據比對結果

判斷此一獨立項是否落入標準技術規格範圍。

參考圖 48的比對程序說明，一個獨立項可分成數個技術特徵(第一排由左至

72

右)，每一個技術特徵須進行文意比對程序。除了依照上述的標準判斷原則，這

裡強調是單一獨立項的所有技術特徵判定落入標準技術規格範圍後，進而才判定

此獨立項落入標準技術規格範圍。另外，我們也考慮一個獨立項的技術特徵可能

相關一個或數個附屬項(圖 48往下)，這些附屬項必要時也必須作為技術特徵判

斷是否落入標準技術規格範圍的參考，但如果技術特徵沒有落入標準技術規格範

圍內，相關的附屬項將直接判定不符合標準。判斷的程序可參考下圖 48的程序

是一個獨立項的比對程序，此比對程序可重複執行在每一個獨立項比對當中。

最後判定是否此專利技術落於標準技術規格範圍是根據獨立項的結果，即當

有一個以上的獨立項落於標準技術規格範圍，則認定此專利為標準必要專利。至

於強度是依據全部或是部分獨立項落於標準技術規格範圍，判定結果分別為 A

類或是 B類。

判斷第i個技術特徵是否符合標準規格

(具有附屬項)

判斷第j個附屬項是否符合標

準規格

直接判定不符合標準

NOYES

以下為相關附屬項判定

NOYES

判斷第i+1個技術特徵是否符合標準規格

(具有附屬項)

:::

NOYES

向右持續判定所有技術特徵

此部分判定結果決定此獨立項是符合標準，皆是YES才是符合標準

判斷第j個附屬項是否符合標

準規格

直接判定不符合標準

第k個獨立項標準規格判斷

NOYES

:::

圖 48、標準必要專利判斷程序

73

以下介紹技術報告撰寫格式，請參考以下表格。表十二將列出廠商宣告於

ETSI的基本資料訊息，以供讀者查詢之用。表十三的第一欄 (Declared Version)

為廠商宣告標準規格；除了廠商宣告的版本以外，專利說明書的內容或參考文獻

提及其它相關 3GPP 標準將列於表十三的第二欄 (Referenced Version)；表十三的

第三欄 (Others)是由我們的專家認定除了上述之外的最佳的標準規格。由於有時

比對眾多，因此如果表十三列出有數個不同標準規格類型時，比對的依序為(1)

廠商宣告的版本(2) 參考文獻中宣告版本 (3) 撰寫人認為的版本。但原則上還是

比對廠商宣告的版本為主。

表十二、ETSI 申報資訊

ETSI申報資訊(IPR Declaration)

Declaration Reference ISLD-201010-010

Application No. 61/329,882

Patent No. US 20120106349 A1

Publication/Application

Title

SYSTEMS AND METHODS FOR HOME NODE

IDENTIFICATION, INTERFERENCE

REDUCTION, AND ENERGY SAVINGS

Declaring company InterDigital Patent Holdings Inc.

Declaration Date 16/09/2010

Patent Family None

Work Item / Standard no. TS 36.331

Evolved Universal Terrestrial Radio

Access (E-UTRA); Radio Resource

Control (RRC); Protocol

specification

http://ipr.etsi.org/IPRDetails.aspx?IPRD_ID=403&IPRD_TYPE_ID=2&MODE=2

http://ipr.etsi.org/PatentAccessDetails.aspx?PatentId=31712

74

表十三、實質比對標準版本

比對的標準版本

Declared Versions TS 36.331 V11.0.0

Referenced Versions

Others TS36.331 V12.5.0

表十四技術比對的範例，以第一個獨立項中(CLM. 1)的第一個技術特徵

(CLM. 1.1)為例(CLM. X.Y 為第 X個獨立項中第 Y個技術特徵)，代表所要比

對的獨立項原文與翻譯；代表此獨立項其中一個技術特徵；填入此技術特徵

的技術含意(意旨定義出此技術特徵的範圍)；代表依附於 CLM. 1.1 的相關附屬

項，如果技術特徵落入標準範圍，所有相關的附屬項將論述判斷是否也落入與標

準範圍或作為此強化 CLM. 1.1 技術特徵範圍的完整性；為 3GPP標準內容比

對結果的論述並註明相關的標準出處；完成每一獨立項所有技術特徵與各標準

版本之文意比對後並就此獨立項與附屬項文意比對結果做初步評論。表十四技術

比對的範例第一步驟到第六步驟是完成比對一個獨立項的步驟，本計畫 SEP 技

術報告將比對專利說明書中所有獨立項。

表十四、技術特徵評析表

技術特徵評析

CLM. 1

A method of operating a home Node B, comprising:

在 Home Node B 中的操作方法，包含:

CLM. 1.1

determining load information for a neighboring cell; determining that the load

75

information corresponds to a load value that is below a threshold; and responsive

to determining that the load information corresponds to the load value that is below

the threshold, the home Node B entering into a sleep mode.

CLM. 1.1

附屬項 2~8

第一項權利項第一技術特徵係 home

Node B判斷負載資訊中的負載值低

於預設值時，home Node B將進入休

眠模式。

由於獨立項 1 未符合標準規格，因此

附屬項 2~8亦未符合標準規格。

SPEC. TS36.331 V12.5.0 是在

E-UTRAN的架構下，標準內容相關於

原 eNB 與目標 eNB間的交遞或在不同

無線接取系統間的交遞。並無相關內容

描述 home Node B 的模式切換規格。

Comments

經過文意比對後，第一項權利項的技術特徵與宣稱的標準規格無相應內容，

即 TS36.331 V12.5.0。

CLM.2 至 CLM.8 也無相對應標準內容。

表十五是全部獨立項完成比對後的 SEP 技術報告比對總結論，表十五判斷

此專利是否為 SEP 並提供論述，同時也判斷此專利分類(A、B、C)。不過本技術

報告中比對或評估結果僅為閱讀人基於專業知識所為之個人判斷，提供資料庫使

用者做為參考，其並不代表經濟部智慧財產局、財團法人國家實驗研究院之意見，

不具任何法律效力，無法做為任何訴訟主張之證據基礎，亦無法用來預測未來法

76

院等機關依其職權所為裁量、認定或判決之結果。

表十五、SEP 技術報告結論

結論

是否為 SEP

□ 是 (請於意見欄記述所屬之 TS

章節、版本、頁數以及相關段落)

否

文意比對標準規格有

TS36.331 V12.5.0。

此專利三個項獨立項(1，9，

18)之技術特徵，與宣稱版本

TS36.331 V12.5.0 之技術無

文意相符。

此專利分類 C

A : 此專利全部獨立項與標準章節全符合; B : 此專利部分獨立項與標準章

節符合; C : 此專利全部獨立項與標準章節全不符合

77

第三節小型基地台專利地圖及分析

專利分析的部分將分成兩個部分，第一部分是小型基地台整體專利分析，第

二部分是 200篇標準必要專利分析，分析內容包含趨勢分析、區域分析、專利技

術領域分析、技術關係分析與競爭對手分析等面向討論。

一、專利布局趨勢分析

在 1497篇專利中專利權人共有 103位，主要專利權人如圖 49所示依總數量

多寡排列，統計的專利數量當中包含標準必要專利(SEP)與標準關聯專利

(non-SEP)，根據統計結果平均三篇專利申請中就一篇是屬於標準必要專利。尤

其在 Qualcomm、Samsung、Ericsson、Nokia 等公司 SEP 專利佔有率高，不但重

視技術專利權的保障外，也懂得利用標準必要技術的框架去提升其專利的經濟效

益。除了上述四位專利權人外，另外二十二位專利權人也提報標準必要專利，參

考表十六列表。然而本研究內容將不會琢磨於法律面，如公平及合理非歧視條款

(FRAND)或是授權金的計算等議題討論，將僅就專利趨勢分析所獲得之小型基地

台趨勢方面觀察與建議做分享。

圖 49、小型基地台主要專利權人專利數量統計

196

83 65 66 55 52 58 35 30 37 29 31 24 19 17 12 9

53

28 10 7 15 16 1

12 10 1 8 4 8 2 2 3 4

0

50

100

150

200

250

300

專利

累計

專利權人

non-SEP SEP

78

表十六、200 篇專利權人列表

排序專利權人篇數

1 Qualcomm, Inc. 53

2 Samsung Group 28

3 Telefonaktiebolaget LM Ericsson 16

4 Nokia Corporation 15

5 Huawei Technologies Co., Ltd. 12

6 InterDigital, Inc. 10

7 LG Electronics Inc. 10

8 Kyocera Corporation 8

9 Nippon Telegraph & Telephone Corp. 8

10 NEC Corporation 5

11 Texas Instruments Incorporated 4

12 ZTE Corporation 4

13 Sharp Corporation 3

14 Apple Inc. 3

15 Lenovo Group Limited 3

16 Acacia Research Corporation 3

17 Google Inc. 3

18 SIGNAL TRUST FOR WIRELESS

INNOVATION

2

19 Blackberry Limited 2

20 Panasonic Corporation 2

21 Sony Corporation 1

79

22 Alcatel-Lucent 1

23 R & D Center,US 1

24 MediaTek Inc. 1

25 Intel Corporation 1

26 Pantech Company Limited 1

趨勢分析統計分析小型基地台布局數量與時間的分布趨勢，圖 50 將 1479件

專利依照專利的公告(US Grants)與公開(US Applications)件分別製圖，故紅色是公

告件數相較優先權年的分布，綠色線為公開件數相較優先權年的分布。圖 50觀

察各專利權人歷年小型基地台專利技術布局情況，以優先權年為觀察時間軸，觀

察各專利權人技術研發最接近的時間。2014 年至 2015年間雖然曲線下滑未必表

示小型基地台技術申請變少，主要原因早期公開制度部分專利未公開，因此造成

未公開專利分析會與實際狀況落差。

圖 50、小型基地台專利數量歷年分布(優先權年)

在第二章第一節中已經談到小型基地台(HNB)最早納入標準是在 Rel-8(2008

0

50

100

150

200

250

300

專利

累計

優先權年

公告

公開

80

年)中，同時經過長期的追蹤與分析發現標準與專利的分布有相當高的關聯性，

也就是標準技術發展會影響當年度或之後相關技術專利申請的數量，如圖 50中

公開/公告專利皆在 2008年後有增長趨勢。小型基地台專利技術經過這幾年的技

術發展之下，專利壁壘漸，成形尤其是具有專利權的技術已經超過申請公開的專

利，篩選出的 1497 件專利中公告專利有 868 件，公開專利有 629件。因此在小

型基地台技術布局方向來看紅海已逐漸成形，至於那些技術是重點布局將持續在

本報告中討論。

標準必要專利的角度觀察，Qualcomm、Samsung與 Nokia積極參加 3GPP

的標準制定工作也大量投入新技術研發。標準必要專利對於這些公司來說也是一

種積極參與標準制定工作的一種回饋。這類型的企業競爭者對許多企業來看是勁

敵也可是合作夥伴，可以在企業策略上考慮如何與這些公司合作，藉此將技術放

入標準規格中。但更重要的是增加自己的研發實力，其中一個方法便是參與或是

追蹤下世代通訊標準制定的發展與文件，一方面知己知彼，另一方面也能獲的技

術發展的風向球。

但整體而言，圖 51中每年前十名專利權人的專利佈局比率來看，Qualcomm

與 Samsung在 2008 年到 2012年間為主要小型基地專利申請的專利權人，LG與

NEC 投入專利申請的時間約落後一至兩年左右，專利申請分布在 2011 年到 2015

年間。表十七研發能力觀察前五名專利權人在專利件數、活動年期、發明人數以

及平均專利年齡四個方向。前五名專利權人小型基地台技術研發的時間大約都有

五年以上，累積的發明人數約在百人左右可以看出這些公司對於小型基地台產業

的佈局的企圖心與競爭力。尤其這些公司擁有的專利不但數量多同時平均年齡輕，

享有較長期之技術獨占性優勢。

81

圖 51、小型基地台專利權人專利數量歷年分布

表十七、前五位專利權人研發能力

公司名稱專利件數活動年期發明人數平均專利年齡

QUALCOMM Incorporated 249 7 277 2

SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD. 111 7 234 2

LG ELECTRONICS INC. 75 5 117 1

NEC EUROPE LTD 73 5 75 1

NOKIA TECHNOLOGIES OY 70 10 155 2

表十八、台灣專利權人研發能力

專利權人專利件數活動年期發明人數平均專利年齡

工研院 15 5 28 2

資策會 9 4 30 2

聯發科. 11 5 16 2

鴻海 7 4 8 2

中磊 5 2 8 1

台灣大學 2 2 13 1

宏碁 3 2 7 1

智易科技 2 2 6 3

0

50

100

150

200

250

300

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

專利

累計

申請年 Qualcomm Samsung LG Nokia

NEC Ericsson Alcatel Lucent AT&T

Huawei Broadcom 總體數量

82

亞旭 2 1 3 3

宏達電 1 1 3 1

其他早期投入在這產業中的公司如歐洲的 Nokia、Ericsson、Alcatel-Lucent 的活動年期都超

過七年以上，雖然擁有專利數量不多，但長時間技術研發能量的蓄積未來在下世代通訊系統發展

進程中將逐漸展現其技術的獨特性。台灣在小型基地台投入能量也持續在累積當中(見

表十八)，部分產官學技術關注時間也長達四至五年的時間，特別是工研院

與資策會在人力與資源的投入，必定在不久將來能提供產業更多的技術支援。期

望此能量在後續也能繼續累積，甚至擴散到其它台灣產業，產生互相加乘效果。

圖 52是台灣專利權人在小型基地台佈局的時間分布，台灣除了觀察技術發

展動向外，同時也積極加入技術的研發，學研機構約在 2009年以前便開始技術

研發，在 2009年便有專利的申請。雖然專利數量不多，但路遙知馬力，唯有長

期耕耘技術佈局才能展現研發成效。

圖 52、台灣專利權人時間布局(申請年)

83

從專利權人的分布已經大致可觀察出那些公司已經大量投入技術研發，並明

確展現這些專利權人在小型基地台專利佈局的企圖心。以下將關注小型基地台在

專利佈局的市場趨勢，圖 53是觀察 1479件專利的專利家族的分布狀況，1479

件專利總共延伸出 10928篇專利家族，根據這些專利家族申請的家族分布，畫出

全球小型基地台布局情況。

以目前發展來看以北半球通訊系統或是通訊系統較為成熟的國家為主，在數

量呈現第一熱區為北美的美國(3262篇)、加拿大(194篇)。第二熱區是亞洲，涵

蓋國家最多為日本(1281篇)、中國(1222件)、韓國(1176篇)與台灣(401 篇)，可預

期是未來小型基地台電信商、製造商、設備商必爭之地，相對的進入這些市場布

局小型基地台的策略必須格外斟酌，可以做為台灣廠商布局其他新興市場的布局

考量。

圖 53、小型基地台專利家族分布

84

對於國家/區域進行統計分析，可得知小型基地台專利佈局熱區、各區域歷

年專利申請的變化，及特定區域專利權人專利申請狀況或是特定專利權人在各區

域專利佈局情況，了解總體發展趨勢與歷程。

(1)美國專利局

在美國市場，3269 篇小型基地台專利涵蓋 98位專利權人主要布局時間區間

在 2008年到 2011年間，圖 54是專利權人分布的熱力圖，面積的大小代表擁有

的專利多寡，至於顏色編碼代表該公司的營收，參考圖中上方的 bar，一樣顏色

代表公司相同規模。美國市場是國際大廠競相爭奪的市場，藉由熱力圖了解專利

數量與公司營收關聯性，美國專利權人占有的專利數數量優勢，但比較專利效益

來看，Samsung雖然專利略少但所獲得的經濟效益卻較高。圖 55中專利權人圓

餅圖中顯示 Qualcomm 共有 476篇，在主要專利權人專利整體的佔有率是 19%，

第二專利權人是 AT&T 共有 242篇，專利約占 10%。

圖 54、小型基地台主要專利權人分布熱力圖(專利數量與收益比較)

85

圖 55、小型基地台專利權人分布與歷年分布(申請年)

亞洲佈局是小型基地台布局重點區域，以下將依序討論亞洲布局情況。

(2) 日本專利局

首先，日本專利局有 1281篇小型基地台家族專利，圖 56中以熱力圖顯示

44個專利權人的相對關係，圖 57 中 Qualcomm(402 篇)在日本專利局中佔有 4成

小型基地台的專利，遠超過其他日本公司，如位居第二與第三的 NEC(127篇)與

Nippon Telegraph & Telephone (NTT)(69篇)，其整體開始申請時間落於 2009至

2011年，2011年數量最多達到 147篇專利。

日本小型基地台產品趨勢為解決市內通訊品質問題，NTT Docomo 於 2012

年推出第一個同時具備 3G/LTE功能的小型基地台(femtocell)約 0.7 公斤重，但早

在 2007年已經販售支援單一 3G系統的小型基地台(femtocell)。NEC 的 ALL in

One eNodeB是一個小型 LTE基地台(MB4300 Series) ，支援 LTE(3GPP Rel-9)重

86

約 10公斤。在 3G 系統的小型基地台的發展上，日本企業已具有一定的技術能

力，但觀察日本企業在美國專利局申請數量與延伸出的專利家族數比率，發現日

本企業仍以日本本國專利局申請為主，因為延伸的專利家族中仍以日本申請占多

數。


87


(3) 中國專利局

於中國專利局申請小型基地台的專利權人分布如圖 58，總共有 1186 篇專利

涵蓋 78位專利權人。前三名分別是美國公司 Qualcomm(308篇)，Intel(108篇)

和日本的NEC(76篇)。Qualcomm專利佈局的數量與日本類似都數量上佔有優勢，

在中國約占總數的三成左右。但在中國市場中，圖 59中國廠商華為與中興佔約

11%，但市場主要佔有是非中國廠商約佔六成專利量(Intel、NEC、Alcatel)，可

見中國的崛起已經開始造成國際市場布局策略思惟上的改變。華為提供降低基地

台佈建成本的方案，Atom Cell 可以架設於公車或是廣告刊版並解決網路壅擠通

訊品質不佳的問題。


88


(4) 韓國專利局

韓國專利局申請小型基地台的專利權人分布如圖 60，前三名分別是美國公

司 Qualcomm(471篇)、InterDigital(92篇)和韓國公司 Samsung(91篇)。小型基地

台在韓國專利局布局的情形與中國日本相似，Qualcomm數量佔有絕對優勢(43%)，

但在申請的時間分布卻比中國、日本或美國晚，最早是在 2003年。Samsung的

小型基地台設計著重在提升室內與室外服務覆蓋率和用戶量，減少 Time to Maket

小型基地台製成時間，提供有彈性和高效率的系統表現。

89



(5) 台灣專利局

觀察以上小型基地台在各專利局布局情況，Qualcomm 的布局策略已相當明

確，藉由專利家族大量布局達到在全球重要市場全面防堵對手的策略。台灣市場

90

也是 Qualcomm 全球布局的一環。台灣專利局申請小型基地台的專利權人分布如

圖 62。共有四個專利權人，依照專利數多至少排序分別是 Qualcomm(214 篇)、

InterDigital(56 篇)、資策會(25篇)與聯發科(16 篇)。Qualcomm 專利數量布局在台

灣超過半數，儼然在台灣市場中也站有絕對的影響力。不過近年來台灣產學研單

位在小型基地台投入的努力也相當多，在此技術發展也較具潛力。

從區域性的布局來看，Qualcomm 都已佈局在各熱區中，且是佈局最多的公

司，在小型基地台的競爭市場上，Qualcomm 絕對是主要競爭對手。因此觀察

Qualcomm 市場布局發展有助於了解目前小型基地台市場趨勢，以下的討論將會

以專利篩選出的標準必要專利為主，藉此了解標準必要專利在市場布局的趨勢。


91


圖 64、200篇專利與優先權年分布

0

10

20

30

40

50

60

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

專利

累計

申請年

US Applications

US Grants

92

圖 65、Qualcomm 53 篇專利與申請年分布

圖 64是本報告篩選出的 200件標準必要專利與優先權年分布圖，觀察優先

權年分布可以觀察出專利技術出現最早的時間。在 2006年到 2007年間呈現專利

公開/公告量成長7倍，顯示2006年開始小型基地台專利技術在市場上大量公開，

技術研發能量逐漸釋放，以上述的標準局結果相符合。

在 200篇資料庫中，Qualcomm佔有 53件。這 53件的優先權年分布見圖 65，

Qualcomm 的公告專利 US8862160 最早優先權年於 2006年出現，也正符合全球

切入小型基地台技術研發布局的趨勢。2007 與 2008年大量申請專利，其中 53

件專利的專利家族共 1075件，前五名專利局分別是韓國 165件、日本 160件、

美國 122件、中國 108件、台灣 91件。

圖 66是 Qualcomm 在前五大專利局歷年申請走勢圖。2006年，Qualcomm

最早布局在美國專利局，在 2007至 2009年是 Qualcomm 大量布局的時期(見圖

66)，在五個專利局同時布局小型基地台專利，其中以韓國專利局最多 2008年有

56件、2009年有 52 件，其次是日本的 2008 年 32件、2009年 34件。Qualcomm

在台灣歷年布局也不低 2008年 33件、2009 年 36件。在 2010年以後整個布局

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

專利

累計

申請年

US Grants

US Applications

93

轉移到日本市場，雖然韓國申請數量仍多，但是 2011年之後觀察，Qualcomm

的專利申請已轉向日本專利為主，日本仍有兩位數專利量申請。

圖 66、Qualcomm 歷年在前五名專利局申請趨勢圖(申請年)

圖 67顯示 Samsung於 2008年開始申請(小型基地台標準成立的時間)，略慢

於 Qualcomm，每年申請數量保持一定水準。圖 68觀察 Samsung其在全球布局

的情況，其 29件專利的專利家族共 148件，前五名專利局分別是美國 53件、韓

國 27件、中國 11件。基本上與 Qualcomm 布局市場相類似，只是布局時間不同，

最早 2008年當然先以韓國專利局為主，緊接者在 2009年到 2011年間大量在美

國專利局布局。同時也在日本及大陸少量布局。此資料顯示，2012 年後布局仍

以美國為主，少量在日本布局。

94

圖 67、Samsung 29 篇專利與申請年分布

圖 68、Qualcomm 歷年在前五名專利局申請趨勢圖(申請年)

0

2

4

6

8

10

12

2008 2009 2010 2011 2012

專利

累計

申請年

US Grants

US Applications

95

圖 69、小型基地台市場分析圖

圖69的市場分析圖主要以專利權人為代表，考量不同的因素後的比較結果。

X軸為願景考慮專利數量、分類與引證數，X軸越往右發展，專利權人的專利關

注度與表現越突出，即較為重要專利；Y軸為環境資源因子衡量營收、訴訟與專

利申請所在地，Y軸越往上表示專利權人利用專利的能力越強，即能獲利的專利。

圖 55舉出四個公司為例，右上方的 Samsung 屬於市場的領導者不管在資源或是

專利的品質處於領導位置，這也解釋 Samsung 大量國內申請的創新專利，其本

身所含有的專利能量高，如果這些專利逐漸向外申請，智權的壁壘將逐漸造成其

他公司的威脅；右下方的 Qualcomm 屬於市場的夢想者具有高品質專利，如果與

其它公司合作將會快速成為領導者；左上方的 Apple是屬於資源豐富的競爭者，

但專利數不足，可以選擇購買專利為手段或與其它公司進行企業聯盟達到快速掌

握市場主導權，但是 Apple還是以消費產品品牌為主要市場行銷，研發或許不是

公司主要的獲利；左下方的企業屬於較為弱勢的仿效者或是新進企業，這些公司

缺乏資源與專利，但能佔領小眾市場。

96

二、專利技術趨勢分析

這部分的分析將針對專利技術布局進行討論，得出重點技術與趨勢發展，競

爭對手技術發展、申請技術、研發重點與技術人才等方向分析。在技術分析部分

也將參考以上方式，除了整體分析外也會包含標準必要專利在技術上的表現。

表十九是 1497 件各種專利分類前二十項分類表現，前二十項專利分類佔全

部專利 97%，足以作為整體分析母體觀察。表中排名依據專利篇數由多至少排列，

藉此觀察小型基地台技術發展重點趨勢。

就專利申請技術分類數量來看，交遞(handoff)技術毋庸置疑仍是小型基地台

發展的關鍵技術。第二部分是無線接取資源管理分類，考慮到頻譜、功率、通道、

調變等方面的優化。第三個部分是系統認證安全分類，關連驗證(Authentication)、

帳號管理(Accounting)與授權(Authorization)，用戶安全與隱私等安全議題。第四

部份是訊務通道管理分類，優化訊務分流機制等。

表十九、小型基地台專利分類

編

號

CPC分類 IPC分類 USP分類

1 H04W36/00:Hand-off or

Reselection Arrangements

H04W36/00:Handoff or reselecting

arrangements

455/436: Handoff

2 H04W48/00:Access

Restriction Network

Selection Access Point

Selection

H04W 4/00: Services or facilities

specially adapted for wireless

communication networks

455/444:Between macro

and micro cells

3 H04W72/00:Local Resource

Management

H04W 72/00: Local resource

management, e.g. selection or

allocation of wireless resources or

wireless traffic scheduling

455/435.1: Registration

4 H04W52/00:Power

Management

H04W 24/00: Supervisory, monitoring

or testing arrangements

455/434: Control or access

channel scanning

5 H04 W24/00:Supervisory,

Monitoring Or Testing

Arrangements

H04W 52/00: Power management, e.g.

TPC [Transmission Power Control],

power saving or power classes

455/522: Transmission

power control technique

97

6 H04W4/00:Mobile

Application Services Or

Facilities Specially Adapted

For Wireless Communication

Networks Network

Arrangements Or

Communication Protocols

For Networked Applications

H04 L67/00

H04W 48/00: Access restriction 455/450: Channel allocation

7 H04W16/00:Network

Planning

H04W 40/00: Communication routing

or communication path finding

455/411: Privacy, lock-out,

or authentication

8 H04W76/00:Connection

Management

H04W 76/00: Connection management,

e.g. connection set-up, manipulation or

release

455/456.1: Location

monitoring

9 H04W8/00:Network Data

Management

H04W 28/00: Network traffic or

resource management

455/422.1: Zoned or

cellular telephone system

10 H04 W28/00:Network Traffic

Or Resource Management

H04W 16/00: Network planning, e.g.

coverage or traffic planning tools

455/437: Mobile assisted or

initiated

11 H04W12/00:Security

Arrangements

H04W 88/00: Devices specially

adapted for wireless communication

networks, e.g. terminals, base stations

or access point devices

455/452.1: Dynamic

allocation

12 H04W56/00:Synchronization

Arrangements

H04W 84/00: Network topologies 455/438: Serving site

initiated

13 H04 W64/00:Locating Users

Or Terminals Or Network

Equipment For Network

Management Purposes

H04W 12/00: Security arrangements,

e.g. access security or fraud detection

455/418: Programming

control

14 H04W84/00:Network

Topologies

H04W 64/00: Locating users or

terminals for network management

purposes, e.g. mobility management

370/313: Portable address

responsive receiver

15 H04W60/00:Registration H04B 7/00: Radio transmission

systems, i.e. using radiation field

370/331: Hand-off control

16 H04W88/00:Devices

Specially Adapted For

Wireless Communication

Networks

H04B 1/00: Details of transmission

systems, not covered by a single one of

groups

370/329: Channel

assignment

17 H04W68/00:Notification Of

Users

H04M 1/00: Substation equipment, e.g.

for use by subscribers

370/328: Having a plurality

of contiguous regions

served by respective fixed

stations

18 H04W40/00:Communication

Routing Or Communication

Path Finding

H04M 3/00: Automatic or

semi-automatic exchanges

370/252: Determination of

communication parameters

19 H04W92/00:Interfaces

Specially Adapted For

Wireless Communication

Networks

H04L 12/00: Data switching networks 370/338: Contiguous

regions interconnected by a

local area network

20 H04L5/00:Arrangements

Affording Multiple Use Of

The Transmission Path

Multiplex Communication In

General H04J

H04W 36/00: Handoff or reselecting

arrangements

455/436: Handoff

98

圖 70整體 CPC 歷年趨勢分析，前三項 CPC分類中，H04W36/00 已是每年

技術發展的主流，切入此相關技術研發前，必須了解可能侵權的風險。其他分類

來看，用戶接取的 H04W48/00 分類在 2008 年與 2011年是主要申請技術，此類

技術關於 3GPP CSG(closed subscriber group)，然而 CSG規格在 3GPP 當中已相

當成熟，因此專利技術申請數量上已逐漸減少。H04W72/00:Local Resource

Management 是解決小型基地台是否能順利融入於大型基地台既有的系統架構中

的關鍵技術，許多專利技術專注於優化無線通訊系統資源分配，進而減少干擾。

圖 70、前十項 CPC 分類歷年趨勢

表二十、小型基地台 CPC 分類中專利數量、全球專利數量、訴訟案件數量

比較(CPC 以全球數量多寡排列)

CP Class Patents Doc Count

(Global)

All U.S.

Patent

Litigation

H04 W24/00:Supervisory, Monitoring Or Testing

Arrangements 112 12176 11

H04 W64/00:Locating Users Or Terminals Or

Network Equipment For Network Management

Purposes

35 10650 9

-5

5

15

25

35

45

55

65

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

專利

累計

申請年

H04 W36/00 H04 W48/00 H04 W72/00 H04 W52/00 H04 W24/00H04 W4/00 H04 W16/00 H04 W76/00 H04 W8/00 H04 W28/00

99

H04 W4/00:Mobile Application Services Or

Facilities Specially Adapted For Wireless

Communication Networks Network

Arrangements Or Communication Protocols For

Networked Applications H04 L67/00

85 5213 14

H04 W68/00:Notification Of Users 26 4077 9

H04 W56/00:Synchronization Arrangements 40 3744 2

H04 W60/00:Registration 30 2978 5

H04 W36/00:Hand-off Or Reselection

Arrangements 312 1807 0

H04 L5/00:Arrangements Affording Multiple

Use Of The Transmission Path Multiplex

Communication In General H04J

8 1695 2

H04 W16/00:Network Planning 63 1510 1

H04 W12/00:Security Arrangements 45 948 2

H04 W72/00:Local Resource Management 165 783 0

H04 W8/00:Network Data Management 54 762 1

H04 W40/00:Communication Routing Or

Communication Path Finding 9 704 1

H04 W84/00:Network Topologies 35 662 1

H04 W76/00:Connection Management 54 472 0

H04 W88/00:Devices Specially Adapted For

Wireless Communication Networks 27 366 0

H04 W28/00:Network Traffic Or Resource

Management 45 354 0

H04 W48/00:Access Restriction Network

Selection Access Point Selection 176 227 0

H04 W52/00:Power Management 127 202 1

H04 W92/00:Interfaces Specially Adapted For

Wireless Communication Networks 9 108 0

表二十觀察各小型基地 CPC 分類專利數量與全球專利數量比較，藉此看出

全球通訊技術發展與小型基地技術發展間差異。全球數量上以 H04

W24/00:Supervisory, Monitoring Or Testing Arrangements(12,176件)、H04

100

W64/00:Locating Users Or Terminals Or Network Equipment For Network

Management Purposes(10,650 件)系統與測試技術為最多，同時訴訟也相對多。然

以 CPC 分類數量來看小型基地台的走勢與全球趨勢不同，三個主要 CPC 分類

(H04 W36/00, H04 W48/00, H04 W72/00)篇數較少，發展偏向區域性網路技術管

理方面。以下各表(表二十一、表二十二、表二十三)將列出這前三個小型基地台

CPC 主要分類的下一階分類在專利數量、全球專利數量、訴訟案件數量比較以

便了解技術布局的雷區。不過概括而言，全球專利數量多的 CPC 分類，相對的

訴訟比率也較高。

表二十一、H04 W36 五階分類的專利數量、全球專利數量、訴訟案件數量

比較(CPC 以全球數量多寡排列) (資料來源: Innography，本院整理)

CP Class Patents

Doc

Count

(Global)

All U.S.

Patent

Litigation

H04 W36/30:By Measured Or Perceived Connection

Quality Data 29 5408 8

H04 W36/18:For Allowing Seamless Reselection 7 3966 6

H04 W36/0055:Transmission And Use Of

Information For Re-establishing The Radio Link 21 3870 3

H04 W36/08:Reselecting An Access Point 23 3704 2

H04 W36/0083:Determination Of Parameters Used

For Hand-off 38 3678 1

H04 W36/0022:For Transferring Sessions Between

Adjacent Core Network Technologies 12 2486 1

H04 W36/0011:For Data Session Or Connection 4 1812 1

H04 W36/32:By Location Or Mobility Data 9 1760 1

H04 W36/0061:Of Neighbor Cell Information 20 1749 1

H04 W36/22:For Handling The Traffic 12 1580 0

H04 W36/0088:Scheduling Hand-off Measurements 6 1412 1

H04 W36/04:Reselecting A Cell Layer In

Multi-layered Cells 33 1390 1

H04 W36/0033:With Transfer Of Context 9 1229 0

101

Information

H04 W36/0016:For Hand-off Preparation 9 1146 1

H04 W36/0094:Definition Of Hand-off Measurement

Parameters 7 950 1

H04 W36/0005:Control Or Signalling For

Completing The Hand-off 8 812 0

H04 W36/385:Of The Core Network 7 595 0

H04 W36/20:For Optimizing The Interference Level 7 583 1

H04 W36/38:By Fixed Network Equipment 4 353 0

H04 W36/0077:Of Access Information Of Target

Access Point 5 345 0

表二十二、H04 W48 五階分類的專利數量、全球專利數量、訴訟案件數量


CP Class Patents

Doc

Count

(Global)

All U.S.

Patent

Litigation

H04 W48/16:Discovering, Processing Access

Restriction Or Access Information

53 9404 3

H04 W48/18:Selecting A Network Or A

Communication Service

8 7438 3

H04 W48/20:Selecting An Access Point 28 4255 2

H04 W48/08:Access Restriction Or Access

Information Delivery

19 3737 1

H04 W48/12:Using Downlink Control Channel 18 3715 3

H04 W48/10:Using Broadcasted Information 9 1758 3

H04 W48/02:Access Restriction Performed Under

Specific Conditions

19 1809 2

H04 W48/04:Based On User Or Terminal Location

Or Mobility Data

11 1424 1

H04 W48/14:Using User Query Or User Detection 6 1258 0

H04 W48/06:Based On Traffic Conditions 3 1035 0

H04 W48/17:Selecting A Data Network Poa [point 1 330 0

102

Of Attachment ]

表二十三、H04 W72 五階分類的專利數量、全球專利數量、訴訟案件數量


CP Class Patents Doc Count

(Global)

All U.S.

Patent

Litigation

H04 W72/04:Wireless Resource Allocation 11 8963 3

H04 W72/042:In Downlink Direction Of A Wireless Link 7 7369 4

H04 W72/005:Resource Management For Broadcast

Services 7 5598 1

H04 W72/0406:Involving Control Information Exchange

Between Nodes 4 4443 4

H04 W72/082:Using The Level Of Interference 52 4336 2

H04 W72/0413:In Uplink Direction Of A Wireless Link 5 4127 7

H04 W72/085:Using Measured Or Perceived Quality 7 3714 3

H04 W72/0446:The Resource Being A Slot, Sub-slot Or

Frame 4 2829 4

H04 W72/0453:The Resource Being A Frequency, Carrier

Or Frequency Band 6 2734 2

H04 W72/02:Selection Of Wireless Resources By User Or

Terminal 3 2643 4

H04 W72/10:Where An Allocation Plan Is Defined Based

On Priority Criteria 3 1957 2


On Quality Criteria 2 1955 0

H04 W72/1289:In The Downlink 2 1491 0

H04 W72/1231:Using Measured Or Perceived Quality 6 1388 3

H04 W72/0486:Where An Allocation Plan Is Defined

Based On Load 6 1057 1

H04 W72/1278:Transmission Of Control Information For

Scheduling 2 1033 0

H04 W72/0426:Between Access Points 18 946 1


On A Ranking Criteria Of The Wireless Resources 2 702 0

103

H04 W72/0433:Between Access Point And Access Point

Controlling Device 5 285 0

圖 72以全部專利申請統計主要 CPC 分類並比較台灣與全球廠商研發趨勢的

差異性，總共包含五種主要 CPC 作比較，每一個泡泡代表專利權人在此 CPC 分

類的專利數量，圖中也包含佈局平均時間。國際大廠佈局技術在 CPC 分類主要

還是屬於上述的H04W 36/00與H04W 48/00，並平均分布於2011年到2013年間。

台灣專利權人也是以這兩個分類號為主，符合大方向趨勢。不過像資策會與宏達

電主要CPC分類是H04 W72/00: Local Resource Management，廣達是H04W52/00:

Power Management，技術研發注重不同的技術層面，減少技術發展侵權疑慮。

圖 71、H04W76/00, H04W8/00,H04W28/00 CPC 分類專利權人分布

回顧小型基地台的角色定位，提供在下世代通訊系統異質網路願景中的分流

工作，減輕核心網路壓力與提升用戶使用 QoS。以這些未來需求為考量，可以預

期這些技術: H04W76/00:Connection Management、H04W8/00:Network Data

0

2

4

6

8

10

12

H04W0008 H04W0028 H04W0076

104

Management、H04W28/00:Network Traffic or Resource Management，在接下來的

技術發展將會越來越重要，值得關注後續發展。目前相關專利權人布局見圖 71。

圖 72以全部專利申請統計主要 CPC 分類並比較台灣與全球廠商研發趨勢的

差異性，總共包含五種主要 CPC 作比較，每一個泡泡代表專利權人在此 CPC 分

類的專利數量，圖中也包含佈局平均時間。國際大廠佈局技術在 CPC 分類主要

還是屬於上述的H04W 36/00與H04W 48/00，並平均分布於2011年到2013年間。

台灣專利權人也是以這兩個分類號為主，符合大方向趨勢。不過像資策會與宏達

電主要CPC分類是H04 W72/00: Local Resource Management，廣達是H04W52/00:

Power Management，技術研發注重不同的技術層面，減少技術發展侵權疑慮。

圖 72、台灣廠商與全球前十名廠商 CPC 分類技術發展差異

根據以上整體 CPC 分類的技術特徵，與各專利權人小型基地台的技術佈局

方向，目前小型基地台研發的方向大致分為四種趨勢:

105

交遞(handover): 在異質網路架構中，布建各種類型的基地台，因此

交遞(handover)的頻率變得更為頻繁，其中控制訊號與訊務排程變得更重要

與複雜，因為從用戶端到核心網路之間，牽涉大量裝置的切換包含行動終

端用戶、小型基站或是大型基站。因此，鄰近裝置間的管理變得更重要(如

neighbor list)。

干擾管理: 密集布建各類電信營運商的通訊設備成為干擾的來源之

一，電信商間使用的頻段、系統、功率都略有不同，密集的布建會造成周

遭通訊裝置的干擾。不同無線通訊系統間的協定(Internet Protocol)標準化與

協定規範必須完善，才能達到系統間互相協調，提升布建小型基地台布建

速度，。

回程傳輸: 回程傳輸是小型基地台主要的成為關注的應用，但是在既

有的系統架構下，如果不仔細規劃反而會造成反效果。為提升傳輸速率與

覆蓋率，同時要能減少布建成本，回程傳輸的設計必須考量到架設環境的

限制，決定使用哪種回傳機制達到最佳成本效益。用戶接取管理機制: 越

多的設備干擾管理越重要，調整傳輸功率大小、訊務排程優化，都可以作

為減少干擾的方法。至於 CSG與 Referemce Signal 應用於小型基地台的功

能，也可減少干擾的問題。

本研究將針對上述的趨勢，歸納出 8技術作為專利技術趨勢分析的指標，如

RF Interference、Radio System Configureation、Network Couping、User and Devices

Credential、Interworking、Handover、Data Routing和 Quality of Service 討論專利

技術趨勢[31]。將以上定義 8個技術的範圍與相關聯技術名稱，作為歸納與分析

專利技術的依據。

106

1. RF Interference: 關於裝置操作在相同頻率或是不相同頻率間的干擾；技術

考慮 spectrum sharing、 frequency planning、co-existence、transmission power

level and receiver sensitivity、power allocation/caliberation。

2. Radio System Configuration: 關於小型基地台布建於異質網路的系統管理

與佈建優化；技術考慮 channel quality、interference level、resource request、

site selection、carrier frequency coordination、self-organizing network (SON)。

3. Network Coupling: 關於 LTE 架構與小型基地台間的耦合機制包含物理層

與MAC 層的協定；考慮技術 X2介面 tight coupling、loose tight coupling、load

balance、resource allocation。

4. User and Devices Credential: 關於適用於異質網路用戶認證協定建立或優

化；技術考慮是 authentication、authorization and accounting (AAA)、CSG

5. Inter Operability: 關於異質系統提供無縫隙多模裝置服務如 non-3GPP、

Wi-Fi accesses；技術考慮是 connection management、channel coordination。

6. Handover: 關於異質網路系統間的交遞效率與協定；技術考慮是 handover

trigger algorithm、operator policy、subscriber usage cost、quality of service

requirements。

7. Data Routing: 關於優化異質網路訊務傳遞路徑；技術考慮 radio link

selectionand/or aggregation、IP packet routing、LIPA、SIPO。

8. Quality of Service:關於提升終端用戶的 QoS； fast connecting、 signal

processing、caching、cross-layer optimization 與 adaptive media reformatting。

除了整體技術的分析外，為能更深入了解小型基地台核心技術與功效，將以

107

本資料庫中的 200篇標準必要專利作為技術分析的母體。圖 73分類結果是以人

工閱讀方式依據以上八項技術說明，將 200 篇標準必要專利進行分類，每篇專利

可跨不同技術。

圖 73、小型基地台技術分類分布圖

圖 74是在技術與時間的分布圖。觀察圖 73在此 200篇專利技術中以系統設

定(Radio System Configureation)相關的技術最多，於 2004年最早被公開，並在

2012年達到 18件。在這技術中，以 SON技術為主要發展技術，以確保在大型

基地台平順的相融。在其他技術中，系統設定專利技術常結合異質網路耦合機制

(Network Coupling)優化系統表現。

隨著小型基地台數量的增加，基地台間的干擾與 QoS 將會是主要的技術，

其中牽涉到功率、頻譜與通道特性間適應配置。在本研究統計分析發現由於小型

基地台具有 CSG 機制，發展抑制干擾與 QoS 技術的同時，也會搭配限制用戶接

取權限的方式，提升抗干擾能力。

Interworking是解決不同系統於異質網路相容性的問題，雖然在 200篇的專

利中比重偏少，但今年 3GPP 在 Rel-13強調重點技術中，包含 LAA(Licensed

0 10 20 30 40 50 60 70 80

技術1 RF Interference

技術 2 Radio System Configuration

技術3 Network Coupling

技術4 User and Devices Credential

技術5 Interworking

技術6 Handover

技術7 Data Routing

技術8 QoS

108

Assisted Access)技術，可預期未來的幾年小型基地台跨系統相容性專利技術將會

越來越被重視。

圖 74、小型基地台歷年技術分類專利數量圖

200篇小型基地台三階 CPC 分類歷年分布14(見圖 75)。此 CPC 分類統計是分

析每篇專利 CPC 分類中列於第一位的 CPC分類，視為專利權人認為最適合本專

利的 CPC 分類。在 2003至 2014年間，圖 75顯示本研究的資料樣本主要是分布

於五種三階 CPC 分類，2010年以前，專利分類以 H04W 為主。2011 年以後，小

型基地台技術向不同層面應用發展，表現在 CPC 分類不局限於 H04W，2014年

甚至出現 H04H的多播廣播相關的技術分類。此部分分析顯示本研究的專利樣本

的每年出現跨 CPC 分類不多，多樣性偏低。這樣現象是屬於技術初期發展的階

14 選取每篇專利第一個 CPC分類為主。

1

109

段。但是，仍需要其它指標做交互比較才能確定本研究樣本是屬於技術生命週期

中的哪一階段。

圖 75、200篇小型基地台三階 CPC 分類歷年(公開/公告)分布

圖 76圓餅圖顯示 200篇小型基地台四階 CPC 分類的數量分布，以 H04

W36/00:Hand-off Or Reselection Arrangements 排第一位(佔 23.2%)，故如何讓用戶

在異質網路中一直保持通話暢通不斷訊變得相當的重要。交遞技術顯得更重要，

以 CPC 分類做為參考包含以下考慮因素，交遞程序的參數交換(H04W 36/0005)

包含決定交遞參數(H04W 36/0083)、交遞參數建立(H04W 36/0088)、交遞參數的

傳遞(H04W 36/0055)；啟動交遞參數(H04W 36/24)包含量測通道品質(H04W

36/30)；核心網路交遞(H04W 36/04)。

H04W 48/00(16.3%)分類是關於避免過多用戶使用有限資源，造成網路壅塞；

因此限制用戶接取權限(H04W 48/02)包含用戶身分判斷(H04W 48/04)；偵測可接

取用戶與可用網路(H04W 48/16)；廣播可用網路訊息(H04W 48/08)。

CPC 在抑制干擾的分類，在區域資源管理(H04W 72/00)中，藉由參考通道品

質指標決定資源的分配(H04W 72/08)，其中也包含干擾量測(H04W 72/082)。因

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

H04H H04J H04B H04L H04W

110

此，小型基地台技術發展的趨勢是減少對於目前系統的衝擊，將干擾降至最低。

相較於圖 75，圖 77 是觀察 H04W 中第五階歷年發展情況，發現小型基地台在無

線通訊網路相關技術多樣性相當高，尤其是在 2009年後，發明人試圖將各種無

線通訊技術運用於小型基地台的架構下，並解決當融合於大型基地台時所產生的

問題，每一年跨分類至少超過三種以上。

就時間來軸來看，最早考慮的問題包含區域資源管理(H04W 72/00)與無線接

取的程序如 random access(H04W 74/00)。接下來也包含 H04W 36/00 交遞的管

理。

圖 76、200篇小型基地台四階 CPC 分類數量分布

111

圖 77、200 篇小型基地台五階 H04W 分類歷年(公開/公告)分布

以下圖 78至圖 85，分別是上述八種技術相關的 CPC 分類，並就關鍵字分

布將 CPC 分類分群，以供讀者了解每一技術特徵與 CPC 分類。

圖 78、技術 1 RF Interference TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2003 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

84 16 74 28 60 88 04 56 68 12 76 08 52 24 72 48 36

112

圖 79、技術 2 Radio System Configuration TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布

圖 80、技術 3 Network Coupling TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布

113

圖 81、技術 4 User and Devices Credential TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布

圖 82、技術 5 Interworking TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布

114

圖 83、技術 6 Handover TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布

圖 84、技術 7 Data Routing TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布

115

圖 85、技術 8 QoS TOP 5 CPC 分類與關鍵字分布

以下藉由雷達圖的方式呈現三個功效與八個技術間的關係，藉以了解當需要

達到某種功效時需要哪些技術配合。此三個功效為小型基地台一般希望達成的功

效，依據專利說明中的描述，將每一篇分類到此三個功效當中做觀察。

116

圖 86、小型基地台提升服務品質技術功效

圖 86中顯示干擾(RF Interference)、系統設定(Radio System Configureation)

與交遞(handover)為主要提升小型基地台的服務品質之技術。強調提升交遞最佳

化、覆蓋與容量的最佳化、減少電力損耗與加強跨基地台干擾協調技術。

圖 87、小型基地台通訊協定整合技術功效

圖 87中提升異質網路間通訊協定整合包含系統設定(Radio System

Configureation)、網路耦合(Network Coupling)與用戶認證(User and Devices

Credential)。在此部分的提升包含 H(e)NB GW 使用的協定、判斷用戶 CSG模式

效率與 CSG 模式轉換時機、LIPA與 SIPO使用時機與情境、控制訊號與

measurement reports(MR)15產生的 overhead 與建立小型基地台間的 X2 介面。

15 MR提供測量數據，用於無線網路環境的評估。

117

圖 88、小型基地台連結優化方式技術功效

圖 88中終端用戶在異質網路中與核心網路的連結優化包含系統設定(Radio

System Configureation)、網路耦合(Network Coupling)與用戶認證(User and Devices

Credential)。為加速連結的效率，此部分包含休眠裝置的連接機制、鄰近基地台

的名單建立、訊務通道的選擇、通道品質的參考資訊(CQI)、Paging 與 Roaming

的優化。

由功效的角度來看，系統設定(Radio System Configureation)可以提供提升服

務品質、通訊協定整合與連接方式優化等優勢。而系統設定中最重要的還是小型

基地台 SON功能包含自我設置(Self-configuration)、自我優化(Self-optimization)、

自我修復(Self- healing)以確保用戶裝置在移動中交遞的穩定性，除了自動調整參

數維持訊號品質外，也能達到節能省電的效果。

以下將介紹在美國、中國與韓國三家重要公司技術布局狀況，包含晶片商高

通、設備商三星與華為，觀察目前各家在小型基地台(分為 2G、3G、4G)產品發

展的現況，並進一步討論其在技術發展的現況。

118

(一) 高通(Qualcomm)

Qualcomm 的 3G Femtocell 晶片組產品計畫最早在 2009年巴塞隆納舉行的

全球行動通訊大會(MWC)宣布。在 2011年，Qualcomm 推出第一代 3G小型基地

台晶片，稱 Femtocell Station Modem™ (FSM™)，FSM9xxx 系列晶片。此系列晶

片支援 3GPP HSPA+, CDMA2000® 1X, EV-DO Rev. A 和 EV-DO Rev. B，且包含

基頻處理器、無線射頻、網路監聽、GPS 和應用處理器，主要目的是於提升室內

住家與商辦覆蓋率與抑制干擾。此系列晶片的兩項重要功能，包含移動管理演算

法與 UltraSON功能，移動管理演算法講求有效管理上下行傳輸功率，包含以下

[32]:

Adaptive Tx power/Self-calibration: 當 Femto 被啟動時，會自動執行周遭環

境量測工作，並建立參考參數，例如量測周遭各大型基地台訊號強度以建立周遭

基地台距離遠近參數。Femto 可以藉由此距離參數自我調整(self-calibration

algorithm)恰當的傳輸功率(adaptive tx power)以減少對其他裝置的干擾。每當

Femto 被啟動時，參數建立提供周遭環境最初步的探測(coarse adjustment)，是必

執行的工作。

Range tuning: 上面所述的傳輸功率仍需要再微調，而 FSM9xxx 系列晶片輸

出功率的微調會參考來自用戶的訊號強度量測報告(signal strength measurement

reports)，而這報告同時包括來自周遭屬於大型基地台的用戶與屬於小型基地的用

戶。參考報告內的參數，會週期性的微調輸出功率。

Macro user protection:大型基地台用戶與小型基地台用戶共存機制中，如果

小型基地台用戶是處於休眠狀態，即小型基地台處於未提供服務的狀態，當小型

基地台偵測到大型基地台用戶經過其服務範圍時，小型基地台會減少其傳輸功率

以避免干擾。

119

Femto user protection:大型基地台用戶與小型基地台用戶共存機制中，小型

基地台用戶的上行訊號，會受鄰近大型基地台用戶的上行訊號彼此干擾。

FSM9xxx 系列晶片會調整大型基地台用戶的上行訊號傳輸功率減少小型基地台

用戶干擾。

FSM9xxx 也支援 UltraSON技術，讓 Femto 基站布建更容易，最主要減少

Femto 對於大型基地台的互相干擾，以達成隨插即用的功能。UltraSON 藉由網路

偵聽獲得周圍 RF環境的參數，並運算初始下行發射功率、頻率、通道和擾碼。

2013年，Qualcomm 推出多模 FSM99xx 小型基地台晶片組。FSM99xx 整合

3G與 4G(TDD and FDD、MIMO and carrier aggregation)技術，同時也要支援

802.11ac/n Wi-Fi 與 PasspointTM(Hotspot 2.0)，將小型基地台從 3G轉移至 4G。

2015年，Qualcomm 宣布了第一款將 LTE-U 納入小型基地台的解決方案，實現

LTE-U與Wi-Fi共存，打造功能齊備的小型基地台，發揮絕佳表現同時降低功耗。

預計將於 2015下半年起供應商用樣品。

圖 89、Qualcomm 技術分類雷達圖

120

圖 90、Qualcomm 歷年技術分類分布(公開/公告年)

圖 91、Qualcomm 發明人

圖 89八項技術分類雷達圖中，Qualcomm 專利與技術 1、技術 2 與技術 8相

關聯高，圖 90為八項技術分類的時間分布。專利結果的顯示，Qualcomm 為實

現異質網路的無線接入網稠密化(RAN densification)與頻譜效率(Spectrum

efficiency)。Qualcomm 與小型基地台相關的發明人共約 34位，主要的發明人是

Parag A Agashe(11 篇)與 GAVIN B HORN(11 篇)。圖 91中為 Qualcomm 關於小型

基地台專利發明人分布，觀察其主要發明人數量與動態，可以了解公司對於此技

術的重視程度。同時，在日後觀察小型基地台技術動態時，也可以發明人作為關

121

鍵搜索條件。如做長期觀察，發明人的動態如換公司，可以預估此發明人新服務

的公司也期望借重此發明人，發展特定技術。

Qualcomm 的專利技術重點摘要以下幾點，實現多頻多模小型基地台，最重

要的是不同系統間各層次的整合，並同時考慮用戶使用經驗、硬體設計、訊務管

理等方面因素。不管在基地台交遞、通道接取或是資源管理，提升系統間的溝通

能力是關鍵。在大型蜂巢式基地台與小型基地台共存的系統下，使用者設備處於

高速移動時，很容易產生非必要交遞或是當兩基地台的交界時，從服務中的基地

台與鄰近的基地台所收到的訊號強度會非常接近，訊號的強弱更容易受到遮蔽效

應所影響，此時容易造成行動台在這兩基地台間來回不停交遞的情況，此情況稱

為乒乓效應，乒乓效應會增加系統的負擔，若能降低乒乓效應，可以減少多餘交

遞過程。Qualcomm 為減少此現象，專利技術藉由 pilot signal 計算通道品質，判

斷不同的基地台差異；同時也設定時間區間決定是否需要執行交遞。

在通道接取部分，減少交遞失敗率。交遞失敗的原因可能情況是當其中一基

地台完成交遞程序，但被交遞基地台因為沒有足夠資源容納新的終端使用者，因

此拒絕交遞(drop)。另一種情況是當完成交遞過程後，終端使用者(在高速鐵路中

使用或是在高速行駛的車中)已離開新基地台的服務範圍。在相關專利中技術，

為保證 CSG ID 用戶高品質通訊，在交遞與資源管理方面會優先讓 CSD ID 用戶

優先處理。

表二十四中，分別以基地台交遞、通道接取與資源管理三個主題，歸納

Qualcomm 相關專利技術，並簡介其專利技術要點與功效。

122

表二十四、Qualcomm 專利技術歸納

基地台交遞

1 專利號/標題:

US20100027510A1

ENHANCED IDLE HANDOFF TO SUPPORT FEMTO CELLS

專利技術要點

The method involves measuring a signal quality of a pilot received from a

base station (102). Identification is made whether the base station from

which the pilot is received is a femto cell base station or a macro cell base

station. A linger timer is initiated when the signal quality of the pilot

exceeds an entry threshold and the base station is identified as the femto

cell base station. An idle handoff is performed to the base station upon

expiration of the linger timer as a function of subsequent measurement of

the signal quality of the pilot received from the base station.

專利功效

The idle handoff is performed to the base station upon expiration of the

linger timer as the function of subsequent measurement of the signal

quality of the pilot received from the base station, thus enhancing idle

handoff effectuated by a mobile device in a wireless communication

environment. The utilization of the linger timer implemented by a timer

component enables avoiding selection of the femto cell base station and

subsequent registration for pedestrian and vehicular mobility, thus avoiding

ping-pong selection between the macro cell base station and the femto cell

base station, and hence improving standby time of a mobile device and

lowering unnecessary network traffic.

2 專利號/標題:

US20120207105A1

COOPERATION AND OPERATION OF MACRO NODE AND REMOTE

RADIO HEAD DEPLOYMENTS IN HETEROGENEOUS NETWORKS

專利技術要點

The method involves transmitting control information with common

reference signals (CRS) to a UE (102) from a subset of points. A data

transmission is send based on UE-specific demodulation reference signals

(DM-RS) to the UE from other subset of points. The other control

information and CRS is transmitted from a designated point. The channel

state information reference signals (CSI-RS) is transmitted to the UE from

123

the other subset of points. The channel state information report is received

from the UE based on the portion on the CSI-RS.

專利功效

The separation of control transmissions and data transmissions within the

coverage of the macro node/RRH configuration can be enabled by

UE-specific reference signals. The data streams can be transmitted to a

single UE, the data rate can be increased and data streams can be

transmitted to multiple UEs, the overall system capacity can be increased.

The dynamic coordination of transmission and/or reception with multiple

geographically separated base stations or points is enabled such that the

overall system performance can be enhanced. The resources are utilized

more effectively and hence, the end-user service quality can be improved.

3 專利號/標號:

US20090316654A1

Method and system for handover between different types of access systems

專利技術要點

The method involves receiving a message e.g. measurement report, from an

access terminal (102) e.g. cellular telephone, at an access point (104),

where the message includes an identifier of another access point (106). A

determination is made whether the identifier is used to identify a node other

than the latter access point. Another message is sent as a result of the

determination to enable the access terminal to temporarily cease

monitoring transmissions from the access point (104) to acquire another

identifier of the latter access point.

專利功效

The access terminal can send a request to the other access terminal to

acquire the identifier associated with the received identifier and send an

asynchronous time gap indication to the latter access terminal to enable the

latter access terminal to temporarily cease monitoring transmissions by the

former access terminal, thus allowing the former access terminal to

effectively monitor transmissions from the target access point during the

time gap to acquire the identifier. The method allows a Global

Communication Infrastructure (GCI) to be read before the signal strength

of the target access point is strong enough for handover to be required, so

that a fast handover is ensured. The method allows a measurement report to

be sent out after the corresponding reporting threshold is crossed such that

124

number of measurements reports generated by the access terminal can be

reduced. The access terminal can receive a time gap indication such that the

next time gap for reading the identifier can be available immediately upon

receipt of the message.

通道接取

1 專利號/標題

US20090213825A1

METHODS AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION

OF A BASE STATION

專利技術要點

The method involves determining a quality of a backhaul connection

between a base station e.g. femto cell, and a node e.g. femto gateway,

within a communication network, and preventing a radio frequency (RF)

transmission of a wireless signal from the base station when the determined

quality fails to meet a predefined condition. The determination of quality of

the backhaul connection is performed whenever a wireless communication

device requests access to the base station that comprises an end user device

communicating with a wireless communication device using cellular

technology.

專利功效

The method enables preventing radiation from a base station based on the

quality of a backhaul connection of the base station in the communication

system when the backhaul quality is degraded such that the access

terminals either currently accesses the base station or attempts to connect to

the base station to efficiently hand off to another base station or access

point, and enables the backhaul to maintain the packet connectivity i.e.

internet protocol (IP) connectivity, to the operator's network in an effective

manner.

2 專利號: US20090181672A1

WIRELESS COMMUNICATION PAGING UTILIZING MULTIPLE

TYPES OF NODE IDENTIFIERS

專利技術要點

The method involves performing registration at a network node (108), and

receiving a list (112) comprising identifiers e.g. cell identifiers, of nodes

that will page another network node at the latter network node, as a result

of the registration, where the identifiers comprise two types of identifiers.

One type of identifier is provided for an individual node, a cell identifier, or

125

an identifier of a subscriber group and the other type of identifier is

provided for a zone, a tracking area, a subscriber group, or a location. An

indication relating to registration at a third node is received.

專利功效

The method improves resource management for wireless networks and

reduces registration load in a mixed deployment by limiting the number of

registration-related operations. The method provides a forward-looking list

that provides a rough indication of where an access terminal is going in an

effort to reduce how often the access terminal has to register. The method

reduces paging load in a mixed deployment when an access terminal

registers at a macro node.

3 專利號: US8619733B2

Selection of wireless network in conjunction with selection of a wireless

cell set

專利技術要點

The method involves selecting a cell of a closed subscriber group for

camping by an access terminal (102) e.g. mobiles, and determining that the

terminal is no longer camped on any cell of the group. Determination is

made whether the terminal is returned to wireless coverage of the cell or

another cell within a defined period of time after the determination that the

terminal is not camped. The former cell or the latter cell of the group is

selected for camping by the terminal based on the determination that the

terminal is returned to the coverage.

專利功效

The method enables the user to select wireless network automatically, thus

maintaining coverage without requiring user intervention, and reacquiring

the service without requiring user intervention.

資源管理

1 專利號: US8570971B2

Systems and methods for configuring remote radio heads

專利技術要點

The method involves receiving a configuration parameter i.e. cell

identification (ID) of remote radio head (RRH), for scrambling or

descrambling a signal (710) for which a larger number of scrambling

sequences are defined for a particular cell ID for user equipment (UE) of a

newer release, and communicating in a network including a base station

and the RRH based on the received configuration parameter (712) by

126

scrambling an uplink data transmission, uplink demodulation reference

signal and sounding reference signal (SRS) based on the cell ID of the

RRH.

專利功效

The method enables reducing interference by using resource partitioning to

allow cells to be transmitted using scrambling sequences corresponding to

stations and by defining new scrambling sequences and partitioning the

scrambling sequences across different stations to enhance spectral

efficiency in a cost-effective manner.

2 專利號:

US8396040B2

Systems, methods, and devices to enable selection of radio access

technology

專利技術要點

Selecting wireless communication service involves selecting a first set of

system resources; and communicating a message to acquire access to the

first set of system resources, where the message conceals that an access

terminal is capable of communication with a second set of system

resources.

專利功效

The access terminal conceals is operable using the packet-switched system

resources and providing acquire and maintain connected mode access to the

circuit-switched system resources, thus allows access terminal to use

circuit-switched system resources even if the network does not support CS

fallback or has refused a CS fallback request. The method enables

management of wireless network resources.

3 專利號: US20090132674A1

RESOLVING NODE IDENTIFIER CONFUSION

專利技術要點

The method involves receiving a message for a wireless node e.g. remote

terminal, identified by a node identifier, and determining whether another

wireless node is identified by the node identifier. Another message

specifying use of another node identifier is sent to establish communication

with the former node as a result of the determination, where the former

node identifier comprises a specified cell identifier of a type. A defined set

of cell identifiers is sent to a third node. A threshold associated with the

127

defined set of cell identifiers is sent to the third node.

專利功效

The method allows a target node to acquire appropriate resources from a

source node even when the node identifier used by the source node is

potentially complicated. The method allows a target access point to resolve

confusion about identity of a source access point.

128

(二) 三星(Samsung)

三星最早推出的小型基地台產品是 2G版本的 CDMA Femtocell，此商品於

2007年發表稱為 Ubicell，規格如下，適合語音、簡訊與低數據電信服務。

Air Interface: IS95 A/B & CDMA2000 1X or WCDMA

Channel Elements: 4 traffic channels

Frequency: 1.9GHz

Output Power Max.: 50mw

Input Voltage: 90~250VAC

Network Interface: 10/100 BaseTx Ethernet (xDSL/Cable Modem)

Weigt: 1lb

2007年，美國電信商 Sprint 宣布大規模部署三星的 Ubicell 延伸室內 CDMA

服務，稱 Sprint Airave。2009年一月，Verison 也宣布布署三星的 Ubicell，稱為

Network Extender[33]。

三星的 Femtocell 解決方案包含三種類型: Outdoor Small Cells, Indoor Small

Cells 與 Residential Femtocell。表二十五中列出三星 Femtocell 的產品。SCS-2U01

是屬於 Residential Femtocell，SCS-2U3100是屬於 Indoor Small Cells。Samsung

對於一般住家用戶小型基地台(Residential Femtocell又稱 rFemto)提供的優勢包含

[34]

o 用 PoE(Power-over-Ethernet)技術供電，實現尺寸小，重量輕與 Plug & play

簡易安裝的產品特性

o 每 1,000平方公尺服務至少 8個用戶

o 提供 GPS 與 NTPv4 同步功能

129

o 內建 OTAR 感測與抑制干擾機制

o OLED 顯示目前狀況與故障排除服務

o 彈性頻譜管理機制，提供電信商彈性系統設定

o 內建安全機制確保使用安全與客戶隱私保護

Indoor Small Cells 適用於室內商業場所例如機場、讀書館、地鐵與咖啡廳，

提供的優勢包含[35]

o 體積小與重量輕(約 4公斤)有利於快速與直接的架設

o 高容量可以服務至少每單元面積約 64 位用戶

o 彈性布建功能具備 GPS/IEEE1588 等技術同步，各種有線與無線回傳選項

搭配與相容不同頻段需求

Outdoor Small Cells 用於解決未來市場的需求與挑戰，藉以補足大型基地台

的不足，提供的優勢包含[35]

o 體積小與重量輕加速與減少架設困難度

o 高容量可以服務至少每單元面積約 200 位用戶

o 彈性與隱密可符合外談環境佈建需求，如具備防塵與防水功能、支援不同

回傳需求與架設環境

如同Qualcomm，Samsung也對於 LTE-U的小型基地應用感到高度興趣，2015

年九月宣布與 Verizon 合作相關測試，Samsung認為在 LTE-U Femtocell 與Wi-Fi

在非授權頻段的協作是非常重要的，同時也提到小型基地台解決方案也包含授權

與非授權頻段的 2x2 multi-input multi-output (MIMO)技術，預計在 2016 年底供應

商用商品。

130

表二十五、Verizon 3G Network Extender產品規格[36]

Network Extender For Residential Network Extender for Business

Manufacturer Samsung (SCS-2U01) Samsung (SCS-2U3100)

Supported network CDMA2000 1x Rel.0/CDMA2000

EvDO Rev 0/A

CDMA2000 1x Rel.0/CDMA2000

EvDO Rev 0/A

Features Voice, 1x data, consumer data Voice, 1x data, consumer data

Linking of multiple

units No Yes

Frequency 1.9 GHz and 800 MHz 1.9 GHz and 800 MHz

Capabilities

Six simultaneous voice calls

Four simultaneous consumer data

sessions

(Max. six combined voice and data

session)

Six simultaneous voice calls

Eight simultaneous consumer data

sessions

(Max. seven combined voice and data

session)

Mini. Internet

download requirements 3.1 Mbps downlink 3.5 Mbps downlink per unit

Mini. Internet upload

requirements 1.8 Mbps uplink 2 Mbps uplink per unit

Coverage area 5000 square feet 7500 square feet (Up to 37500 square

feet when linking five units)

Price(US) $249.99 $399.99

Dimensions 8.2 x 5.8 x 1.6 in. (excludes antenna) /

1.0 lb

8.2 x 5.8 x 1.6 in. (excludes antenna) /

1.0 lb

Photos

131

Samsung在本研究 200 篇專利中佔有 28 篇，延伸專利家族 148 篇，主要專

利佈局於美國(53篇)、韓國(27篇)、中國(11 篇)與日本(8篇)。Samsung小型基地

台市場佈署包含美國、日本與韓國。上述以談到 Samsung與美國兩大電信商(Spirit,

Verizon)在 2G/3G的合作的 Femtocell，不過 Samsung看好大陸及亞洲市場今年將

布局 4G網路及小型基地台，因此積極發展 Femtocell 技術大搶商機。

圖 92、Samsung 歷年技術分類分布(公開/公告年)

圖 93、Samsung 發明人

在圖 92中，Samsung 專利技術主要要是分布在技術 1、技術 2與技術 3，而

132

在時間上以技術 3優先發表，每年持續關注。2011年關注於小型基地台干擾抑

制技術，在 2012年專利技術發表為主要關注於技術 2相關議題。關於交遞技術

集中於 2014年發表。

Samsung約有 24位發明人與小型基地台技術研發相關(見圖 93)，其中包含

Sung Ho Choi 相關六篇、Chae Gwon Lim 相關六篇、Tae Sun Yeoum 相關四篇、

Eun Hui Bae相關四篇。

簡述 Samsung的技術特點，歸納為三個方向:基地台交遞、通道接取、資源

管理，並歸納於下表二十六中。Samsung在提升基地台交遞效率方法提到建立或

是更新可交遞清單(accessible list)方法類似 LTE 大型基地台與用戶的 Location

Area Update(LAU)機制，清單可以暫存於MME、Macro/femto 中。用戶可以要求

相關訊息，而此清單的訊息可能包含 Cell IDentification (ID), a Tracking Area ID

(TAI) and a CSG (Closed Subscriber Group) ID，以方便決定目標基站。

在通道接取包含基地站轉換與初始通道接取協定包含安全與認證，都與

MME實體有關。MME 向 HSS 要求用戶註冊資料，完成安全與認證工作。在 CSG

機制當中，HSS 也可提供 CSG (Closed Subscriber Group) ID 訊息；因此，MME

可以決定用戶接取的權限。Samsung專利技術中為提升用戶的 QoS，當訊務超過

附載時將中斷 Non-CSG用戶服務，保持 CSG用戶連線品質。另一個問題便是測

量報告的大小會壓縮到控制訊號可傳遞的空間，因此 Samsung專利技術針對因

ping-pong effect 造成過多的量測訊息的解決方法。

資源管理主要是基台的工作，當完成 RRC 協定建立後，基站會告知用戶可

使用的資源。Samsung 的資源管理主要是解決極密集異質網路造成資源不均與干

擾問題，所以在判斷時根據許多訊息，例如 measurement report, CSG ID 與訊息

133

類型(PnP)等。

表二十六、Samsung 專利技術歸納

基地台交遞

1 專利號: US8781480B2

Handover method and apparatus in a wireless communication system

including femto cells

專利技術要點

The method involves detecting a handover condition by a user equipment

(UE) (150), and acquiring identity information of a target femto cell base

station (BS) (120) from system information. Handover of the UE is

performed based on determined identity information. A measurement report

message with the identity information is transmitted to the BS when the UE

determines to handover to the BS.

專利功效

The method enables facilitating handover of the user equipment (UE) to the

femto cell in the wireless communication system supporting both the femto

and macro cells.

2 專利號: US8781480B2

Handover procedure and method and apparatus for controlling transmitter

power of femto base station in broadband wireless communication system

專利技術要點

The method involves receiving signal having threshold intensity from user

equipment (UE) (200), and turning ON the power of transmitter of femto

base station (204). A power-ON report message reporting power-ON of

transmitter is transmitted (222) to femto base station controller (208). A

handover request message or transmitter power OFF indicate message is

received (242) from the femto base station controller.

專利功效

The wireless communication between UE and the base station can be

performed effectively, the deterioration of channel between UE and the

macro base station can be suppressed, and the generation of interference in

the macro base station due to presence of femto cells in the cell area of the

macro base station can be reduced reliably.

134

3 專利號: US20110183675 A1

Communication system for handover to femto base station and method for

the same

專利技術要點

The system has a femto subscriber information storage (110) that stores an

available-connection list listing femto base stations (150), which allow

connection between terminals. A core network entity (120) or macro base

station (130)/serving femto base station receives and stores the

available-connection list and requests handover to a target base station, and

the target base station is included in the stored available-connection list when

one of the terminals requires the handover that designates the target base

station as the femto base station.

專利功效

The system performs better hand over process in the femto base station in an

efficient manner.

通道接取

1 專利號 US8750889 B2

Method of and system for performing access control and radio resource

management entity

專利技術要點

The method involves detecting an access control trigger event by a hybrid

radio resource management entity. A non- closed subscriber group, CSG is

determined user equipment to be removed. The connection with the

non-CSG user equipment is disconnected. An event triggering is detected for

setting up a connection when current load reaches a preset load threshold. A

mobile management entity e.g. long term evolution system, is sent to a

request carrying identification of the CSG.

專利功效

The hybrid radio resource management entity can determine the non-CSG

user equipment to be removed, and disconnect the non-CSG user equipment

to be removed, thus controlling access of user equipment and guaranteeing

access of the CSG user equipment. The hybrid radio resource management

entity can enhance handover of the non-CSG user equipment to be removed

to other radio resource management entities, thus guaranteeing service

continuity of the removed non-CSG user equipment.

2 專利號: US20120320842 A1

Apparatus and method for accessing random access channel in a wireless

135

communication system

專利技術要點

The method involves acquiring resource allocation information according to

used resource identification information included in system information that

is broadcasted from a base station (BS). A random access preamble is

transmitted (418) to the BS according to the acquired resource allocation

information, and an uplink message is transmitted to the BS, where the used

resource identification information is a bit value indicating one of basic

resource allocation information and extended resource allocation

information.

專利功效

The method enables utilizing basic system information and extended system

information, thus enabling effective access for the random access channel

(RACH) at a low-power terminal in the BS.

3 專利號: US8254934 B2

Paging method and apparatus thereof in broadband wireless communication

system.

專利技術要點

The method involves receiving a paging message from a macro base station

(204), and determining whether a femto base station (202) exists inside a

service area of the macro base station. A response is made to the paging

message when the femto base station does not exist inside the service area.

Waiting for a paging message to be received from the femto base station is

performed when the femto base station exists inside the service area. A

response is made to the paging message of the femto base station when the

paging message is received from the femto base station within a threshold

time.

專利功效

The waiting for the paging message to be received from the femto base

station is performed when the femto base station exists inside the service

area of the macro base station, thus allowing an idle user equipment, which

is located in a cell service area of a femto base station and which is camping

on a macro base station, to access the cell service area of the femto base

station without performing a hand-in procedure in the broadband wireless

communication system.

資源管理 1 專利號: US8520620 B2

136

Resource mapping method and apparatus of ofdm system

專利技術要點

The method involves allocating dedicated control resources for allocating an

uplink response resource according to the resource indices and dedicated

reference signal port in dedicated control channel region. The multiplexer is

used for transmitting the dedicated control region as mapped in data control

region.

專利功效

The resource mapping apparatus facilitates configuring uplink

acknowledgement/negative acknowledgment (ACK/NACK) response

channel corresponding to the downlink control channel supporting spatial

division multiplexing access (SDMA) and allows the evolved node B to

allocate the resources dynamically according to the number of dedicated

reference signal ports used by the evolved node. The resource mapping

apparatus improves the resource efficiency by sharing the LTE ACK/NACK

resource without additional resource allocation. The uplink ACK/NACK

response channel can be used independently even when physical resource is

used for control channels. The LTE ACK/NACK channel and LTE-A

ACK/NACK channel can be multiplexed effectively. The resources can be

allocated between the uplink ACK/NACK channels and downlink control

channel supporting spatial multiplexing technique.

2 專利號:US20110310829 A1

Method and apparatus for grouping control channel resource in mobile

communication system

專利技術要點

The method involves grouping a physical resource block to which a control

channel resource is mapped in a data channel region. A group to be used by a

user equipment is determined among groups of physical resource blocks,

where information about the determined group is transmitted through an

upper signaling part. The control channel resource is mapped to the

determined group, where the mapped result is transmitted to a user

equipment. A physical resource block is interleaved, where the interleaved

physical resource block is cyclically shifted by a cell identification (ID).

專利功效

The method enables grouping the control channel resource for efficiently

adjusting interference in an OFDM heterogeneous system that enables a new

137

control channel multiplexed with a data channel to adjust interference

through efficient coordination between cells and to efficiently distribute

inter-cell interference of a new control cell.

3 專利號: US20120320893 A1

Method and apparatus for enabling communication between a mobile device

and universal plug and play devices

專利技術要點

The method involves receiving a data communication request from mobile

devices (104A-104N) associated with a radio network by home base station

(108) of communication gateway (102), where the data communication

request indicates type of communication. The UPnP routers (112) are

signaled to determine whether data communication request is associated with

universal plug and play (UPnP) type communication via mediation entity

(110) of communication gateway based on received data communication

request. The data communication is established between the mobile device

and UPnP devices (106A-106N) connected to UPnP router.

專利功效

Since the UPnP routers are signaled to determine whether data

communication request is associated with UPnP type communication via

mediation entity of communication gateway based on received data

communication request, the communication between mobile device and

UPnP device can be enabled effectively.

138

(三) 華為(Huawei)

在此介紹中國積極發展小型基地台廠商之一的華為，華為 AtomCell 小型基

地台解決方案支援多模系統如 GSM、UMTS、LTE與Wi-Fi。其中將 AtomCell

分為以下三種不同方案，Micro能提供街道、戶外等室外熱點區，透過熱點分析

與探測，可以將小巧的Micro安裝於熱點區，補足 Macro基站覆蓋率不足問題，

提升四倍以上的傳輸率；LampSite提供多模、易於安裝的室內覆蓋方案；Pico

和Wi-Fi 為室內環境提供額外的效益，可以將 60%以上的室內訊務進行有效分

流。

圖 94、華為 AtomCell 解決方案示意圖[37]

就如同 Samsung將整個服務區域劃分為三個區塊，但華為以模組方式發展

小型基地台，相較 Samsung，華為的小型基地台具有可演進、可升級、易部署等

優勢。華為的小型基地台(BTS)產品分為Macro 基站（BTS3900、BTS3900L、

BTS3900A、BTS3900AL、DBS3900）、LampSite（DBS3900BBU、pRRU3901）、

139

Micro基站（BTS3900E、BTS3902E、BTS3202E、BTS3803E、BTS3203E、BTS3205E）

和 Pico基站（BTS3900B、BTS3202B）。不同的產品用於不同場景與搭配不同模

組，參考圖 94。在 Macro基站(BTS3900、BTS3900L)為室內Macro 基站，運用

BBU(Baseband Unit)與 RFU(Radio Frequency Unit)模組，支援多模 GSM、UMTS

與 LTE FDD。

華為的 LampSite 同時支持多頻多模、載波聚合、MIMO等技術。Lampsite

解決不同場景下的室內網路覆蓋和容量問題，此系統更適合大規模布建於室內如

大廈辦公室內，Lampsite 系統主要由 BBU3900、rHUB3908(remote HUB)與

pRRU3901(Pico Remote Radio Unit) 三個裝置構成。

BBU3900作為集中控制管理整個基站系統；

pRRU3901 支持多頻多模: 支持頻率

TD-LTE@B40(2300MHz)/B41(2495-2690MHz)、TDS@B34(2000MHz)、

GSM@B3(1800MHz)；支持多模 TD-LTE/TDS/GSM；輸出功率

100mW/ant@TD-LTE/TDS、50mW/ant@GSM；重量約 2.6L/3Kg；

rHUB3908實現 BBU 與 pRRU3901之間上下行溝通: 長寬高 43.6mm ×

482mm ×310mm；重量 8Kg。

140

資料來源: Small cells a Vital Part of Building a No-Edge Network,Xiangjun

Zhang/George Zhao,Huawei SmallCell Production Line, 2013

圖 95、華為 Lampsite 室內解決方案

Lampsite系統以模組化模式布建，見圖 95例子。結構簡單，BBU 以光纖連

接 rHUB，rHUB乙太網路連接數個小型基地台 pRRU 並同時供電。優點是擴充

容易，在原有 BBU 上擴容，擴容簡便，且容易監控，BBU統一網路管理，簡化

維護，提升了網路性能。

圖 96、華為 One Site，One Box，One Cable理念的 AtomCell

141

除了上述的方案外，圖 94中華為推出 One Site，One Box，One Cable 理念

的室內外 AtomCell 解決方案，即每個小型基地台只需要一台一體化的基站並通

過一根帶有 POE(Power Over Ethenet)功能的電纜線同時解決傳輸與供電問題。圖

96中唯一個輕巧，可單人安裝的 AtomCell BTS3205E 的例子，AtomCell 基站架

設於路燈或是電線桿上，基座上的 Dock放置一個一體化 AtomCell BTS3205E，

同時可選配模組化無線電回傳機制(E-band, V-band millimeter wave, and Wi-Fi)，

Dock可以為多個模組供電。

圖 97、Hauwei 歷年技術分類分布(公開/公告年)

圖 98、Huawei 發明人

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

技術1 RF Interference

技術 2 Radio System Configuration

技術3 Network Coupling

技術4 User and Devices Credential

技術5 Interworking

技術6 Handover

技術7 Data Routing

技術8 QoS

2005 2010 2011 2012 2013 2014

142

根據華為官網資料顯示，截至 2014年 Q1，Small cell 華為在全球已經部署

商用數目超過 109個，Lampsite全球布局點超過 21個；同時，與挪威 Telenor、

加拿大 TELUS、西班牙、德國等國合作。

圖 97，華為專利技術主要要是分布在技術 6、技術 4與技術 5，而在時間上

以技術 8優先發表。技術 4的認證機制，是由於每一基地台有其專屬的安全機制，

登入認證機制，當執行交遞過程當中也同時必須完成相關的安全認證程序。不同

安全層級，不同安全設定機制都會影響交遞的速度。

圖 98中的發明人中，以 Wenfu WU(5 篇)為主要發明人。根據華為的技術主

要是設定於 3G/4G LTE 小型基地台，因此在本 200篇研究專利中華為只包含 12

篇專利，這裡將簡單介紹這些專利的特點。在交遞程序中包含交遞初始判斷、交

遞完成後原基站分離與核心網路內的交遞等不同程度地交遞相關技術。華為為縮

短交遞過程中決定目標基站的時間，建立所有候選基站優先清單(priority list) ，

核心網路會依據回傳的訊息計算此優先清單，並提供終端用戶決定交遞目標基地

台。對於減少 Packet Data Network(PDN)選擇時間，華為專利技術使用相同 internet

protocol (IP) address，減少不必要的 inter access systems anchor (IASA), high

availability (HA)或是 virtual private network gateway (VPN GW)選擇。

華為對於小型基地台接取的部分著重分區分流用戶管理機制，透過用戶身分

的判斷，如判斷 CSG ID，如果此 ID在 CSG 清單中出現，便可被允許繼續完成

網路接取工作。另一個問題便是在宣告 CSG ID 方式的優化，著重於與各相關聯

裝置間的同步與宣告方式技術。資源管理的部分考慮當用戶撤消註冊或網路不提

供服務時，例如交遞或是終端用戶關機時，如何有效與快速釋放被佔領不用的資

源，便是此專利比較著重的設計。

表二十七、華為專利技術歸納

143

基地台交遞

1 專利號/標題:

US20100273485A1

METHOD, SYSTEM AND NETWORK DEVICE FOR OBTAINING CELL

RESELECTION PRIORITY

專利技術要點

The method involves obtaining information of calculating cell reselection

priority. A special priority list of terminal is determined by the network,

according to the obtained information. The determined list is transmitted to

the terminal through signals. The special priority list of the terminal is

determined by the terminal after receiving the information from the network.

專利功效

N/A

2 專利號/標題:

US20110244865A1

METHOD, SYSTEM, AND DEVICE FOR USER DETACHMENT WHEN

A HANDOVER OR CHANGE OCCURS IN HETEROGENEOUS

NETWORK

專利技術要點

The method involves determining whether separation of user terminal is

possible using a network side unit. The user terminal is separated from the

source network if the separation is possible else the attempt of separating the

user terminal is avoided.

專利功效

The user terminal can be conveniently separated from source network, when

the user terminal is switched from source network to target network.

3 專利號/標號:

US8488554B2

Method and system for handover between different types of access systems

專利技術要點

The switching method involves determining source node which needs to be

switched, and obtaining Internet Protocol (IP) address information of

destination node by source access point. An interface connection between

source access point and destination access point is established according to

IP address information. The destination access point is notified about

establishment of wireless link between destination access point and user

equipment by source access point. The wireless link between destination

144

access point and user equipment is then deleted by source access point. The

inter access systems anchor (IASA) is accessed through source access

system by user equipment (UE), when user equipment is handed over

between heterogeneous systems. The IASA address saving module and IASA

address transmitting module are included in handover system and user

equipment.

專利功效

The need for searching IASA, high availability (HA) or virtual private

network gateway (VPN GW) through domain name system (DNS) in target

access system is prevented and the UE handover time is reduced. The UE

can use the same internet protocol (IP) address to interact with outer

network, with traffic interrupt being reduced and traffic continuity being

ensured.

通道接取

1 專利號/標題

US8423069B2

Cell access control method and user equipment

專利技術要點

The method involves obtaining cell access information by pilot channel and

synchronizing channel and judging whether current cell is a macro base

station cell or home base station cell. The user equipment is judged whether

it is permitted to access the home base station cell, when current cell is

judged to be home base station cell. The access process is implemented, if

the user equipment is permitted to access the home base station cell. The

access process is quit, if the user equipment is not permitted to access the

home base station cell.

專利功效

N/A

2 專利號: US8345635B2

Access control method, access control apparatus and communication system

專利技術要點

The method involves obtaining closed subscriber group (CSG) region

information of a target region. A user device is controlled to access the target

region according to whether CSG region information of the target region is

in the allowed CSG list of the user device and/or whether the emergency call

services are present in the user device.

專利功效

145

Access control under CSG mechanism is realized while ensuring

consecutiveness of emergency call services.

3 專利號: US20110122822A1

PAGING METHOD, NETWORK ELEMENT, MANAGEMENT

NETWORK ELEMENT AND COMMUNICATION SYSTEM

專利技術要點

The method involves receiving the closed subscriber group (CSG)

identification (ID) which is supported by an access network element or an

access gateway and sent from the access network element or the access

gateway. The access network element or the access gateway required to be

paged is acquired according to the CSG ID information, and the paging

message is sent to the access network element or the access gateway required

to be paged.

專利功效

The paging messages can be reduced and the system resources can be saved

effectively, by acquiring network element to be paged according to CSG

identification information which is supported by the network element.

資源管理

1 專利號: US8311544B2

De-registration method, home NodeB (HNB), and home NodeB gateway

(HNB GW)

專利技術要點

The method involves initiating a home node gateway (HNB GW) to

de-activate pre-registration resource corresponding to user equipment (UE)

after the HNB GW receiving information indicating the UE moving to a cell

from a source home node.

專利功效

The method enables releasing pre-registration resource to reduce wastage of

resource.

2 專利號:

US8774792B2

Method, apparatus, and system for measuring aggregated carrier cell

專利技術要點

The method involves obtaining (101) measurement configuration

information such as signal estimated value information and corresponding

measurement periods of an aggregated carrier cell. A measurement period of

a non-active component carrier is obtained (102) according to a signal

146

estimated value of the non-active component carrier in the aggregated carrier

cell and the measurement configuration information. The non-active

component carrier is measured (103) according to the measurement period.

專利功效

The different component carriers are measured efficiently according to the

different periods in the aggregated carrier cell.

3 專利號: US20110116477A1

CLOSED SUBSCRIBER GROUP INFORMATION PROCESSING

METHOD, ACCESS CONTROL METHOD, SYSTEM, AND DEVICE

專利技術要點

The method involves obtaining the modified closed subscriber group

information for the user equipment (211). The message carrying the

correlated information of closed subscriber group is transmitted to the user

equipment.

專利功效

N/A

147

第四節 SEP技術報告比對結果分析

對於有關於 SEP 技術比對相關的研究相當的少，目前只有一篇來自日本

Cyber Creative Institute Co.發表的 Evaluation of LTE essential patents declared to

ETSI[38]報告，類似於本研究之 SEP 技術報告比對分析，但其研究標的是在 ETSI

資料庫中篩選宣稱是 LTE與 LTE-Advanced 標準的專利(約 1,601件)，分析結果

A: 57.7%, B: 29.1%, C: 13.2%。其分析結果將作為本研究之參考依據。

圖 99、200篇專利比對結果

圖 100、公告與公開專利比對結果

A 32%

B 23%

C 45%

136篇公告專利比對結果

A 40%

B 29%

C 31%

64篇公開專利比對結果

148

本次的技術報告比對結果，如圖 99。圓餅圖代表 200篇專利比對結果，左

側直線累進圖代表各公司判斷結果。總體比對結果，被認定為標準必要專利的比

率不到六成(約五成九)，其中完全符合標準的比例約占三成多，部分符合標準的

比率占約二成多。以下將 A+B類之專利稱為標準必要專利，總共有 118篇被認

定為標準必要專利，本研究之比對方式是進行所有權利項比對，其中 A, B, C 分

類判斷是根據所有獨立項比對結果而認定，因此，呈現認定標準必要專利的比率

偏低(與[38]相比)。認定為標準必要專利中(A與 B類)公告與公開專利比例約是

1:1。

200篇專利中的公告專利和公開中專利比率約為 68%和 34%，圖 100 公告專

利中，A+B類占五成五，則 C 類占四成五；在公開專利中，認定為標準必要專

利將近七成，但公開專利經審查後此標準必要專利數量預計會比現在低，雖然被

認定為標準必要專利的公開專利還不具備專利權的保護，但也是重要觀察專利技

術，因為專利權人已經公開其專利技術同時也公開提報標準規格，在實現相關標

準技術時，有更多的訊息作為避免侵權參考。

圖 101、歷年標準必要專利(A與 B類)分布(公開/公告年)

0

2

4

6

8

10

12

14

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

專利

數

歷年

A

B

149

圖 102、200篇專利申請年與 ETSI提報年比較

圖 101為 118篇標準必要專利歷年分布情況，隨標準的發展，2010 年後才

是標準必要專利出現時間，申報標準必要專利之專利未必是公告專利，申請中專

利也可以提報。因此，利用圖 102說明專利被提報為標準必要專利的時間。比較

專利申請時間與向 ETSI提報時間差，根據統計資料發現大約是 1.8 年的時間，

估計大約是專利早期公開後二至三個月後向 ETSI提報。而提報方式大部分是批

次申請，即多件專利在同一批申請，少為單件申請。

然而，一般申請人向 ETSI提報時，不會只填寫一個相對應的標準規格，宣

告數個相對應的標準規格是常有的事情。由於 ETSI沒有審查機制，因此提報多

本方式宣告並沒有明顯的優勢。表二十八申請人所申請的專利技術通常落於單一

本標準規格中，跨不同規格的專利技術偏少，提報一本技術規格屬於多數，且比

對為標準必要專利的專利數最多。表二十九是比對結果與獨立項數量比較，分為

四個區間，每個區間有 20個獨立項，在此發現以比對的角度觀察，權利項多寡

對於標準必要專利並沒有明顯影響，並不是權利項越多越好。依據比對的過程，

比對專利的第一獨立項技術特徵是比對的關鍵，通常第一獨立項如果不被認定為

符合標準，其它權利項被認定符合標準內容偏低。

0

10

20

30

40

50

60

專利

累積

歷年

申請年

提報年

150

表二十八、比對結果與宣告標準規格數量比較

1 2 3 4 6 7

A 51 15 1 2 0 0

B 27 10 8 3 1 1

C 79 1 2 0 0 0

表二十九、比對結果與權利項數量比較

1(1:20) 2(21:40) 3(41:60) 4(61 以上)

A 41 14 10 4

B 24 9 9 8

C 43 21 13 6

(a)

(b)

圖 103、(a)提報專利累計歷年分布與(b)提報標準規格多樣性

0

20

40

60

80

100

120

2002 2005 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

提報

專利

累計

歷年提報

151

圖 104、200篇專利分類之 3GPP 標準規格分布(前十名)

200篇專利在ETSI宣告的標準規格總共有六十五本包含 3GPP標準規格(TS)

與技術報告(TR)(累積 400 本)，大致而言，此六十五本宣告規格都是潛在與小型

基地台相關的 3GPP 技術規格。至於哪些技術規格是比較最重要的，我們將進一

步討論。

圖 103顯示提報專利歷年數量分布，圖 103(a)顯示提報專利累積數量在 2008

年後開始增加，2012 年達到約 100篇，顯示全球廠商持續重視小型基地台研發

與發展；圖 103(b)顯示提報標準規格的多樣性，比較提報數量與時間，觀察年度

提報標準規格的種類，藉以觀察小型基地台的標準制定發展。由於標準規格過多，

因此圖 103(b)中僅以顏色代表不同標準規格，根據以下的討論會將標準規格編號

標註於圖 103(b)。

如圖 103(b)，2009 年在小型基地台標準制定之初，提報標準規格顯示只有

七本，其中包含 3G 轉型至 4G相關的標準規格(如 TS23.401、TS29.272)與小型

基地台需求規格(TS36.300、TS36.331)，為小型基地發展之初最為相關的標準規

19

12 12

6 6 5 5 5 4 2

21 20

7 9

7

2

6 6 9

7

16 19

6

12

8

14

4 3 5 5

56

51

25 27

21 21

15 14

18

14

0

10

20

30

40

50

60

專利

數量

3GPP標準規格

A

B

C

總計

152

格。時間在 2010到 2013年間達到提報標準規格多樣性，可以發現每一年提報與

小型基地台相關的標準規格超過十本以上，充分表示小型基地台已經開始應用或

是出現在不同 3GPP 標準規格中，技術開始發展並多元。觀察圖 103(b)與六十五

本提報關係發現，在這十年間，最熱門與最常被提報的標準專利是落於小型基地

台物理層接取技術與協定規格有 TS36.300、TS36.331、TS23.401 與 TS36.211；

在前半期常被提到但在後半期較少被提及的標準規格有 TS36.413、TS36.304 與

TS29.272(屬於核心網路控制層相關協定)；在近期受到關注的標準規格有

TS37.320、TS36.104與 TS36.321。

進一步與比對結果搭配觀察，圖 104的標準規格分布包含標準必要專利比對

結果，數量前十名標準規格都包含其所占的分類多寡(A, B, C)，並以統計 A類數

量由多至少排名。TS36.300 與 TS36.331 不但總數多，其中屬於 A類的專利也比

其它規格多，專利權人提報的標準必要專利屬於此兩種規格的總數占約 7成。

廠商如需要發展小型基地台技術，無疑地，在眾多標準規格中，可以首先參

考 TS36.300 與 TS36.331 系列規格作為切入小型基地台技術的一個參考依據，再

依產品研發需求向外延伸相關的標準規格，在專利佈局方面，提報 ETSI專利不

但公開其技術與相對的標準規格，可達到知己知彼之效果，有效建立技術研發策

略避免侵權機率。

153

表三十、前十名提報標準間相關性

表三十是統計當提報多種標準規格時，標準規格間的相連性。左側為提報規

格(黑色格)，右側為一併提報的標準規格，數字代表相關性強弱。例如提報

TS36.300 時，最常一起提報的是 TS36.331。可以供標準規格閱讀時的參考依據。

圖 105、提報標準章節數與專利權人數比較

圖 105是提報標準版本的熱度比較，每一個泡泡大小代表特定標準在此 200

篇標準必要專利總提報數量，x 軸代表特定提報標準規格的總專利權人數，y軸

代表特定提報標準規格中的總章節數，每一個泡泡中的百分比表示擴散率，即提

TS 36.300 TS 36.331 TS 36.213 TS 36.211 TS 36.413 TS 36.423 TS 36.304 TS 25.467 TS 25.331 TS 23.401

TS 36.300 20 8 4 4 8 5 4 6 3

TS 36.331 21 8 3 3 5 9 3 7 2

TS 36.213 8 8 3 4 2 1 1

TS 36.211 4 3 3

TS 36.413 4 3 4 5 5

TS 36.423 8 5 2 5 1

TS 36.304 5 9 1 3 5

TS 25.467 4 3 1 3 3 1

TS 25.331 7 8 5 4

TS 23.401 3 2 1 5 1

154

報章節數與總章節數的比率。上述提到 TS36.300 與 TS36.311 是最主要的提報標

準規格，因此提報專利權人較密集但提報內容較分散。圖 105左下角區塊的標準

規格也是提報重點，但是提報人少而提報內容較為集中，從圖 105可以了解專利

與規格技術之間對應關係。

表三十一、提報標準規格章節分布

標準規格提報關聯章節

TS36.300 第 3章，第 4章，第 5 章，第 7章，第 8章，

第 10 章，第 16 章，第 22章

TS36.331 第 5章，第 6章，第 8 章，第 10 章

TS36.213 第 5章，第 7章

TS36.211 第 3章，第 5章，第 6 章

TS36.413 第 8章，第 9章

TS36.423 第 8章，第 9章

TS36.304 第 4章，第 5章

TS25.467 第 3章，第 5章

TS25.331 第 7章，第 8章，第 10章，第 11章

TS23.401 第 3章，第 4章，第 5 章

表三十一的提報章節分布主要是針對前十本提報最多的標準規格作分析，根

據提報章節觀察發現小型基地台在這些規格中著重的重點，例如 TS 36.413

S1-AP 較著重於交遞訊息控制，如 MME與特定 UE的 paging或告知目的基地台

交遞準備等。TS36.423 X2-AP 著重於訊息交換，如在基地台間協作訊息交換、

inter/intra bands、neighbor cells。TS36.213 Physical layer procedure著重於通道訊

息量測與宣告方式如 CSI宣告於 PUSCH/ PUCCH 方式等。TS36.211 Physical

channel & Modulation 著重於 OFDMA的 slot structure& physical resource 與

random access。TS36.304 UE in idle Mode 著重於 UE在 idle情況下 Cell 資訊的維

護如 Cell 狀況、Cell 預設、Cell 選擇評估等。

155

圖 106、H04W36/00 與提報標準比較



156

在專利趨勢分析觀察中，H04W36/00、H04W48/00 與 H04W72/00 是專利申

請主要的專利申請 CPC 分類，圖 106、圖 107 與圖 108比較這三個 CPC 分類與

標準規格間的提報關係。簡單區分 3GPP 標準數字編號與無線接取(RAN)技術規

格關係如 TSXX.1XX 屬基地台與用戶間協定、TSXX.2XX屬於物理層(L1)、

TSXX.3XX屬於網路層與資料連結層(L2 與 L3)、TSXX.4XX屬於 Interface 部分

(S1 或 X2)與 TSXX.5XX 屬於核心網路部分。屬於 H04W36/00 交遞分類的專利

所提報標準規格主要著重於用戶與基地台間((E-)UTRAN)的 Radio Resource

Control (RRC)協定，RRC 協定布局趨勢已經從 3G往 4G系統前進，這樣的佈局

除了單一系統間交遞協定外，也朝向提供不同系統間交遞的趨勢。至於交遞情境

也強調在用戶休眠狀況交遞與介面協定降低交遞延遲問題。

至於屬於 H04W48/00 AP 接取選擇分類專利的提報標準規格趨勢著重於

(3G/4G)介面協定的提報，例如 TS36.413 屬於控制層 S1-AP，藉由 S1-AP 介面完

成用戶或是基地台接取的工作，完成接取認證工作後，才進入資源或基地台配置

等相關步驟(如 TS36.300 與 TS36.311)。這裡也提到 Relay在物理層實現接取功能

(TS36.216)。

屬於 H04W72/00 區域資源管理分類專利的提報標準規格趨勢著重於基地台

的網路層與資料連結層(L2 與 L3)與 Interface 部分的提報。資源管理的部分屬於

基地台 RRC 中的協定，因此提報趨勢積極集中於 H(e)NB的標準架構提報，其

中基站間透過(TS36.423 X2AP 或是 TS36.412 S1signaling transport)溝通達成資源

管理的功能更為重要。至於其他提報重點包含 TR23.829 LIPA-SIPTO 是未來解決

系統訊務雍塞的重要關注技術之一。

157

圖 109、H04W08/00、H04W76/00、H04W28/00 與提報標準比較

在第三章第三節提到為因應下世代通訊系統異質網路願景中分流工作，減輕

核心網路壓力與提升用戶使用 QoS，未來 H04W76/00:Connection Management、

H04W8/00:Network Data Management、H04W28/00:Network Traffic or Resource

158

Management 將是重點發展技術。觀察其與標準關係見圖 109技術布局大致是落

於 E-UTRAN層級規格中 Medium Access Control(MAC)訊務管理部分。

表三十二、專利權人提報前十名標準規格分布

公司 TS36.

300

TS36.

331

TS36.

213

TS23.

401

TS36.

211

TS36.

413

TS25.

331

TS25.

467

TS36.

423

TS36.

304

Qualcomm 13 14 10 6 5 6 11 3

5

Samsung 10 5 2 7 2 2

1 1

Nokia 6 7 2 2

2

1 2

InterDigital 2 3 2

1 2 1

3

Kyocera 5 5 4

6

5

Ericsson 5 3 1

3 3

2

LG 2 5 1

1

Huawei 3 2

6 1

1

NEC

1 1 1

4 2

Motorola 1 1 1 1 1

NTT

DOCOMO 2 1

1

1 1 1 2 1

Sharp 2 1 2

1

1

Apple

4

ZTE

1

1

2

1

Texas

Instruments 2 1

2

Intel 1

1

1

Mediatek

4

Pantech 1 1

1

Panasonic

1

Sony 1

1

表三十三、專利權人比對結果

公司 A B C 總計

Qualcomm 13 14 26 53

Samsung 9 5 15 29

Nokia 9 5 4 18

Ericsson 7 3 6 16

Huawei 7 1 4 12

InterDigital 2 4 6 12

159

LG 5 2 3 10

NTT DOCOMO 4 4 0 8

Kyocera 1 5 2 8

NEC 5 1 1 7

Texas Instruments 1 1 2 4

Motorola 1 0 3 4

ZTE 3 0 1 4

Sharp 1 1 1 3

Apple 0 1 2 3

Panasonic 0 0 2 2

Research in Motion Limited 0 2 0 2

Intel 1 0 0 1

Alcatel 0 0 1 1

Mediatek 0 0 1 1

Sony 0 0 1 1

表三十二與表三十三分別是提報標準規格分布與必要性比對結果之列表，供

讀者參考。表三十二為各專利權人的提報標準規格分布，即專利權人所關注的標

準規格；表三十三為各專利權人的必要性比對結果，即各專利權人提報標準必要

專利中的含金量。

表三十四、Qualcomm 比對結果中授權與公開專利比例

分類公告公開

A 6 7

B 5 9

C 22 4

表三十五、Samsung比對結果中授權與公開專利比例

分類公告公開

A 3 6

B 3 2

C 10 5

160

這部分將就各專利權人提報的專利做分析。首先在前兩名的專利權人的比對

結果發現，Qualcomm 與 Samsung布局相當多的小型基地台專利技術，但是屬於

標準必要專利的比率將近一半。Ｑualcomm 的比對結果與[38]報告中的結果類似，

也將近50%。Qualcomm於2007與2008年投入大量人力與基金研發與公開專利，

可見其對於小型基地台技術的重視，以目前而言，53 篇專利中 20 篇公開專利，

33篇公告專利。因此，目前認定為標準必要專利同時又具備專利權保護的 A類

專利只有 6篇，其餘 21篇認定符合標準，但屬於公開專利（見表三十四）。

Qualcomm 是技術研發的創造者，領先開發各種小型基地台技術，以現在標準的

規範或許這些技術為符合規格。但以長遠來看，Qualcomm已佔有專利的排他權，

很難說這些技術是否在將來放入標準規格中。

相同的情況也發生在 Samsung，其認定為標準必要專利同時又具備專利權保

護的專利只有 5篇，其餘 9篇認定符合標準，但屬於公開中專利（見表三十五）。

這兩家專利權人公司發展小型基地台相對比較早（在標準之前），因此，不如預

期其符合標準的比例。

歐洲公司 Nokia與 Ericsson 切入相當早，在 2002年至 2013年間宣告包含

3G/4G小型基地台相關 SEP 技術，根據資料顯示，雖然專利數量偏少，但這兩

家公司宣告 SEP 的政策相當嚴謹，將近 7成的專利經判斷後符合 SEP。經統計

Nokia 的 10篇授權專利中包含 8篇為標準必要專利，Ericssion 的 6 篇授權專利

中包含 4篇標準必要專利。因此，對於這兩家公司的所宣稱的標準必要專利必須

更審慎判斷。

中國公司 Huawei 與 ZTE 屬於後起之秀，挾著廣大中國市場優勢，是不可小

覷的一股新勢力。根據統計資料，這兩家中國公司申請小型基地台專利技術於

161

2009年到 2011年間，標準必要專利比對結果發現 Huawei 的 6篇授權專利中包

含 4篇為標準必要專利，ZTE的 3篇授權專利中包含 2篇標準必要專利，其中主

要為 A類的 SEP，雖然數量少但是所申請的專利屬於高純度 SEP。

表三十六中將與本次報告與日本專利局所做結果做比較，以了解各公司對於

標準必要專利的重視與專利含金量。日本專利局所比對方式是做每篇專利第一權

利項的比對，比對標的是各專利權人提報的 LTE標準必要專利。Qualcomm 有

133件專利屬於標準必要專利約佔五成，Ssamsung有 174件專利屬於標準必要專

利約佔四成比例，表中其他專利權人的比例偏高。而我們的研究挑選其中一個項

目-小型基地台做所有權利項的必要性比對，結果發現標準必要專利也約占在五

成左右，足以見得通訊產業與其他產業不同的地方，技術研發與市場除了需要專

利權的保護外，有鑑於標準規格的發展，標準必要專利相得益彰，可以提升公司

與技術在市場的競爭力，因此提報標準必要專利已成為全球各科技大廠重視的智

財策略之一。

表三十六、各公司 LTE標準必要專利

各公司 LTE標準必要專利[38] 各公司小型基地台標準必要專利

公司名稱接受評估之

專利總數

標準必要專利

的比例 (A類)

接受評估之

專利總數

標準必要專

利

的比例(A+B)

公告之標準

必要專利(公

告 A+B)

Qualcomm 133 52.6% 53 50.9% 11.3%

Samsung 174 43.7% 29 48.2% 17.2%

Huawei 161 45.3% 12 66.6% 33.3%

Nokia Corp 190 58.9% 18 77.7% 44.4%

InterDigital 184 50.5% 12 50% 41.6%

Ericsson 196 51.5% 16 62.5% 25%

LG 97 73.2% 10 70% 63.6%

KYOCERA 8 75% 37.5%

NTT 101 83.2% 8 100% 75%

162

DoCoMo

NEC 37 70.3% 7 85.7% 14.3%

163

第四章結論與建議

在技術發展的脈絡來看，本報告所分析的小型基地台是屬於 3GPP 技術規格

技術，因此 3GPP 的標準規發展在本研究當中占了相當重要的角色，專利趨勢的

分析需考慮 3GPP 標準制定工作進程發展，根據研究顯示，在標準會議舉辦的前

七天，與會會員申請專利的數量明顯增加。比較在標準會議舉辦的前七天和在會

議期間申請的專利，最後成為標準必要專利的機率，通常在標準會議舉辦前七天

申請的專利較高。

最初的小型基地台制定在 3GPP 第八版(Rel-8)與第九版(Rel-9)的標準規範中，

以介紹 Home NodeB(HNB)與 Home eNodeB(HeNB) 為主，且小型基地台技術演

進仍不斷在 3GPP 規格中被關注。首先，小型基地台專利技術最早在 2006年已

提出申請，符合上述研究的情況，專利申請時間早於標準規格制定之前，提出專

利申請的會員進入會議中與其他會員討論，並借機積極遊說自己的技術，讓自己

在會議之前申請相關技術專利順理成章成為標準必要專利。從本研究的專利數申

請趨勢圖表觀察，小型基地台專利數在 2008 年後有增長趨勢，且經過這幾年的

技術發展之下，專利壁壘漸成形，尤其是具有專利權的技術占多數，所篩選出的

1497件專利中公告專利有 868件，公開專利有 629件。因此，在小型基地台技

術布局方向的規模已逐漸成形，現階段除了觀察技術的發展，更需了解市場巨人

與技術發展趨勢。

在全球布局的專利權人來看，高通已建立全球小型基地台的市場網絡，尤其

是亞洲市場，以亞洲各標準局申請數量來看，高通的小型基地台專利數量在各專

利局都占有絕對數量優勢，在 2007至 2009 年是 Qualcomm 大量布局的時期，在

五個專利局皆有布局小型基地台專利，數量依序是日本、中國、韓國與台灣。亞

洲布局的時間順序為韓國、日本、中國與台灣。從標準必要專利的角度觀察，

164

Qualcomm、Samsung 與 Nokia積極參加 3GPP 的標準制定工作也大量投入新技

術研發。標準必要專利對於這些公司來說也是積極參與標準制定工作的一種回饋。

台灣在小型基地台投入能量也持續在累積當中，部分產官學關注技術時間也長達

四至五年的時間，特別是工研院與資策會在人力與資源的投入。

在技術發展方面，交遞(handoff)技術毋庸置疑仍是小型基地台發展的關鍵技

術，第二部分是無線接取資源管理分類，考慮到頻譜、功率、通道、調變等方面

的優化。第三個部分是系統認證安全分類，關連驗證(Authentication)、帳號管理

(Accounting)與授權(Authorization)、用戶安全與隱私等安全議題。第四部份是訊

務通道管理分類，優化訊務分流機制等。

圖 110、重點公司歷年技術布局

H04W/36 H04W/48 H04W/72 H04W/52 H04W/24

H04W/04 H04W/08 H04W/16 H04W/76 H04W/28

H04W/12 H04W/64 H04W/56 H04W/60 H04W/68

H04W/88 H04W/84 H04W/74 H04W/40 H04W/92

165

國際大廠在 CPC 分類的技術佈局主要還是屬於上述的 H04W36/00、

H04W72/00 與 H04W48/00，見圖 110、重點公司歷年技術布局，平均分布時間於

2011年到 2014年間。台灣專利權人也是以這三個分類號為主，符合大方向趨勢。

不過像資策會與宏達電的專利案主要 CPC 分類是 H04 W72/00: Local Resource

Management，廣達則是 H04 W52/00: Power Management，在技術研發上注重不

同的技術層面，減少技術發展侵權疑慮。考慮下世代通訊系統賦予小型基地台的

角色定位，以增加在下世代通訊系統異質網路願景中的分流工作，減輕核心網路

壓力與提升用戶使用 QoS。以這些未來需求為考量，可以預期這些技術:

H04W76/00:Connection Management、H04W8/00:Network Data Management、H04

W28/00:Network Traffic Or Resource Management，在接下來的技術發展將會越來

越重要，值得關注後續發展。不過目前布局廠商少，尤其在虛擬網路技術以軟體

技術實現部份網路分流功能提升分流效率是最為重要。台灣廠商可以藉由軟體優

勢達到小型基地台產品效能差異化的目的。

在下一個小型基地台趨勢中，WLAN整合也是台灣廠商著力的技術，由於

先前在WiMAX所奠定下的技術基礎，可以在 LTE與WLAN整合的部分占得優

勢。

在本研究當中，標準必要專利的趨勢分析藉由提報人對於技術特性與標準規

格的比較，了解哪些規格是重點技術。藉由分析結果提供廠商在研發時相關規格

參考依據，多方面了解技術的面向。因此，以小型基地台技術為例，在這十年間，

最熱門與最常被提報的標準專利是落於小型基地台物理層接取技術與協定，規格

有 TS36.300、TS36.331、TS23.401 與 TS36.211；在前半期常被提到但在後半期

較少被提及的標準規格有 TS36.413、TS36.304與 TS 29.272(屬於核心網路控制層

相關協定)；在近期受到關注的標準規格有 TS37.320、TS36.104 與 TS36.321，主

166

要原因是整個趨勢影響極密集網路與異質網路需求。

在觀察中，TS36.300與 TS36.331 提報人多，所提報章節也相當分散；至於

其他提報標準規格屬於提報人少但提報標準章節較為集中，所以可以依據研發程

度進行參考。

在小型基地台的市場趨勢來看，未來小型基地台裝置將成為無線網通架構中

重要的角色。然而，現在觀察在市場的發展卻受到利潤等許多限制，且小型基地

台的出貨量絕對不會像智慧型手機，在第一章便已經提到 2019年全球出貨量預

估一千萬台，不如預期。可能的原因例如以台灣為例，大型基地台的建置須受到

NCC 管制，必須符合 NCC 的架設與使用規範。小型基地台就如同大型基地台也

必須受 NCC 規範，因此造成一般家庭用戶無法自行安裝，家庭用戶市場無法打

開，目前的主要使用對象以企業與電信商為主。第二因素是目前市場仍以大型基

地台為主流，大型基地台的供應商如 Nokia與 Ericsson雖然有積極開發小型基地

台技術但仍以大型基地台推廣為主；第三原因是建置成本考量，小型基地台建置

以電信營運商為主要需求，解決區域用戶訊號不佳問題，但小型基地台購買、回

傳的網路(backhaul) 建置與維護成本等，以目前的情況仍是電信商買單，也造成

電信商不願意提供的原因之一；第四個原因市場服務與商業化策略未明確，對用

戶而言建不建置小型基地台並不重要，只要通訊品質變好就好了。對電信營運商

而言便有成本的考量，如何建立一個具有利潤的市場服務與商業模式才是電信商

所關心的。以上四個因素簡單解釋為何小型基地台市場動能還未展現的原因，同

時也說明台灣市場的現況，小型基地台未來在台灣是否可以順利發展，取決於台

灣各大電信商需求意願與布局策略而定。

所以對於台灣上中下游供應鏈的廠商，所要著眼的仍是全球的市場，台灣在

167

全球市場的優勢包含台灣擁有完整的網通產業鏈，包含供應鏈、終端設備及製造

開發能力，同時國內廠商擁有高科技產業技術研發、品質及生產管理之經驗受到

國際營運商及業者肯定。國內的網通市場成熟與寬頻基礎建設完整，國內網通市

場具有發展新型態服務應用的潛能與需求，例如智慧家庭聯網。小型基地台商機

逐漸浮現，我國廠商過去專研 3G小型基地台技術，延續此能量具備開發 4G小

型基地台能力。

然而台灣的劣勢例如在關鍵 IC/模組缺乏核心專利，且缺乏大型基地台開發

能量與關鍵零組件掌握低，在研發小型基地台時與既有環境系統的相容性低。同

時在全球小型基地台產業鏈趨於完整(全球 60 多家廠商)，全球電信商積極與全

球大廠合作，服務整合開發新興國家商機。

在小型基地台產業規劃中，政府政策推動輔助台灣產業穩定發展，政策方向

可以分為三個方向，掌握國際標準趨勢與加強國際標準組織合作機制，提供廠商

參與國際標準制定工作機會，以幫助國內廠商了解國際標準趨勢與全球科技大廠

合作有助於技術研發與國際合作機會。

透過產業政策力量，掌握國際趨勢，整合台灣國內通訊上中下游產業鏈，帶

動國內產學研發下世代通訊技術發展，並著眼投資 5G關鍵專利技術。鼓勵一線

廠商(如聯發科)持續布局專利與研發如 CloudRAN、SON、LAA等技術，藉策略

合作與整併提升競爭力。

推動下世代通訊系統測試場域，設定場域情境模式，建立應用案例，輸出完

整建置方案。如圖 111、小型基地台建置模式參考因素

國內廠商可跨業整合，提供不同面相需求，建構完整服務平台。透過試煉場

168

的建置提供過內廠商硬體、軟體、設備與服務的整合，藉由成功的小型基地台建

置案例推廣到其他新興國家，形成過內廠商共同合作發展模式，搶進全球供應鏈

中，形成互利關係，降低外在威脅。

圖 111、小型基地台建置模式參考因素

169

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theme for wireless evolution into 5G.,” IEEE Commun. Mag., vol. 52, no. 2, pp.

82–89, 2014.

[10] 3GPP TS 25.401, “UTRAN overall description(Release 12).” .

[11] 3GPP TS 25.410, “UTRAN Iu Interface: general aspects and principles(Release

12).” .

[12] 3GPP TS 25.467, “UTRAN architecture for 3G Home Node B (HNB); Stage

2(Release 12).” .

[13] 3GPP TR 23.830, “Architecture aspects of Home NodeB and Home

eNodeB(Release 9).” .

[14] S. Ahmadi, LTE-Advanced: A Practical Systems Approach to Understanding

3GPP LTE Releases 10 and 11 Radio Access Technologies. Academic Press,

2013.

[15] 3GPP TS 22.220, “Service requirements for Home NodeBs and Home eNodeBs

(Release 12).” .

[16] 3GPP TR 23.829, “Local IP Access and Selected IP Traffic Offload

171

(LIPA-SIPTO)(Release 10).” .

[17] 3GPP TS 22.101, “Service aspects; Service principles(Release 14).” .

[18] 3GPP TS 36.300, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

(E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 12).” .

[19]Netmanias, “EMM Procedure 1. Initial Attach Part 2. Call Flow of Initial Attach.”

2014.

[20] 3GPP TS 23.401, “General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for

Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access

(Release 13).” .

[21] 3GPP TS 36.413, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

(E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP) (Release13).” [Online]. Available:

http://www.3gpp.org/DynaReport/36413.htm. [Accessed: 14-Oct-2015].

[22] 3GPP TS 36.331, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);

Radio Resource Control (RRC); Protocol specification (Release 12).” .

[23] 3GPP TS 23.060, “General Packet Radio Service (GPRS); Service description;

Stage 2(Release 13).” .

[24] 3GPP TS 24.301, “Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet

System (EPS)(Release 13).” .

172

[25] 3GPP TS 25.367, “Mobility procedures for Home Node B (HNB); Overall

description; Stage 2(Release 12).” .

[26] 3GPP TS 25.469, “UTRAN Iuh interface Home Node B (HNB) Application Part

(HNBAP) signalling (Release 12).” .

[27] 3GPP TS 29.272, “Evolved Packet System (EPS); Mobility Management Entity

(MME) and Serving GPRS Support Node (SGSN) related interfaces based on

Diameter protocol (Release 13).” .

[28] 3GPP TR 21.905, “Vocabulary for 3GPP Specifications.” .

[29] “Network Manias | NETMANIAS.” [Online]. Available:

http://www.netmanias.com/en/. [Accessed: 15-Oct-2015].

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2013.

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only part of the fun…,” Qualcomm, 2010. [Online]. Available:

https://www.qualcomm.com/news/onq/2010/10/07/femtos-improved-coverage-a

nd-near-peak-data-rates-are-only-part-fun. [Accessed: 22-Sep-2015].

[33] Tom Pica, “Verizon Wireless ‘Network Extender’ Enhances In-Home Call

Capabilities,” 2009. [Online]. Available:

173

http://www.verizonwireless.com/news/2009/01/pr2009-01-26c.html. [Accessed:

23-Sep-2015].

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Available:

http://www.samsung.com/global/business/networks/small-cells/small-cells/reside

ntial-femtocell. [Accessed: 23-Sep-2015].

[35] Samsung, “Outdoor Small Cells | Samsung Business,” 2015. [Online]. Available:

http://www.samsung.com/global/business/networks/small-cells/small-cells/outdo

or-small-cells. [Accessed: 23-Sep-2015].

[36] Verizon, “Verizon Wireless Network Extender for Business,” 2015. [Online].

Available:

https://business.verizonwireless.com/content/b2b/en/solutions/technology/busine

ss-continuity/network-extender.html#. [Accessed: 23-Sep-2015].

[37] Yan Q Bian and Deepak Rao, “Small Cells Big Opportunities.” Huawei, 2014.

[38] Cyber Creative Institute, “Evaluation of LTE essential patents declared to ETSI

Version 2.0,” Oct-2012. [Online]. Available:

https://www.google.com.tw/search?q=Evaluation+of+LTE+essential+patents+de

clared+to+ETSI&spell=1&sa=X&ved=0CBoQvwUoAGoVChMIhY2HrfK7yAI

Vgx6UCh0c3Alu&biw=1920&bih=905. [Accessed: 12-Oct-2015].

174

附錄 1

表三十七、用於本研究之 3GPP 小型基地台標準規格

TS 22 220 Service requirements for Home Node B (HNB) and Home

eNode B (HeNB)

TS 23 401 3GPP Generic User Profile (GUP); Stage 2; Data Description

Method (DDM)

TR 23

.

830

Architecture aspects of Home Node B (HNB) / Home

enhanced Node B (HeNB)

.

832

IP Multimedia Subsystem (IMS) aspects of architecture for

Home Node B (HNB); Stage 2

TS 25

321 Medium Access Control (MAC) protocol specification

331 Radio Resource Control (RRC); Protocol specification

.

367

Mobility procedures for Home Node B (HNB); Overall

description; Stage 2

.

467 UTRAN architecture for 3G Home Node B (HNB); Stage 2

.

469

UTRAN Iuh interface Home Node B (HNB) Application Part

(HNBAP) signalling

TR 25

.

703

Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Study on

Home Node B (HNB) emergency warning area

.

820 3G Home Node B (HNB) study item Technical Report

.

866

1.28 Mcps TDD Home Node B (HNB) study item technical

report

.

967

Home Node B (HNB) Radio Frequency (RF) requirements

(FDD)

.

968 1.28 Mcps TDD Home NodeB Radio Frequency (RF)

TS 28

.

671

Telecommunication management; Home Node B (HNB)

Subsystem (HNS) Network Resource Model (NRM)

Integration Reference Point (IRP); Requirements

.

672



Integration Reference Point (IRP); Information Service (IS)

.

673



Integration Reference Point (IRP); Solution Set (SS)

definitions

.

674

Telecommunication management; Home enhanced Node B

(HeNB) Subsystem (HeNS) Network Resource Model

(NRM) Integration Reference Point (IRP); Requirements

.

675



http://www.3gpp.org/DynaReport/23830.htm
































175

(NRM) Integration Reference Point (IRP); Information

Service (IS)

.

676



(NRM) Integration Reference Point (IRP); Solution Set (SS)

definitions

TS 29

139 3GPP system - fixed broadband access network interworking;

Home (e)Node B - security gateway interface

272

Evolved Packet System (EPS); Mobility Management Entity

(MME) and Serving GPRS Support Node (SGSN) related

interfaces based on Diameter protocol

452

Telecommunication management; Performance Management

(PM); Performance measurements Home Node B (HNB)

Subsystem (HNS)

839 3GPP system - fixed broadband access network interworking;

Home (e)Node B - security gateway interface

TS 32

453

Telecommunication management; Performance Management

(PM); Performance measurements Home enhanced Node B

(HeNB) Subsystem (HeNS)

571

Telecommunication management; Home Node B (HNB) and

Home eNode B (HeNB) management; Type 2 interface

concepts and requirements

572

Telecommunication management; Home Node B (HNB) and

Home eNode B (HeNB) management; Type 2 interface

models and mapping functions

581


Operations, Administration, Maintenance and Provisioning

(OAM&P); Concepts and requirements for Type 1 interface

HNB to HNB Management System (HMS)

582



(OAM&P); Information model for Type 1 interface HNB to

HNB Management System (HMS)

583



(OAM&P); Procedure flows for Type 1 interface HNB to


.

584



(OAM&P); XML definitions for Type 1 interface HNB to


.

591


(HeNB) Operations, Administration, Maintenance and

Provisioning (OAM&P); Concepts and requirements for Type

1 interface HeNB to HeNB Management System (HeMS)

.

592











176

Provisioning (OAM&P); Information model for Type 1

interface HeNB to HeNB Management System (HeMS)

.

593



Provisioning (OAM&P); Procedure flows for Type 1 interface

HeNB to HeNB Management System (HeMS)

.

594



Provisioning (OAM&P); XML definitions for Type 1

interface HeNB to HeNB Management System (HeMS)

.

771


Subsystem (HNS); Network Resource Model (NRM);

Integration Reference Point (IRP); Requirements

.

772



Integration Reference Point (IRP); Information Service (IS)

.

773



Integration Reference Point (IRP); Common Object Request

Broker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)

.

775



Integration Reference Point (IRP); eXtensible Markup

Language (XML) file format definition

.

776



Integration Reference Point (IRP); Solution Set (SS)

definitions

.

781


(HeNB) Subsystem (HeNS); Network Resource Model

(NRM); Integration Reference Point (IRP); Requirements

.

782



(NRM); Integration Reference Point (IRP): Information

Service (IS)

.

783



(NRM); Integration Reference Point (IRP); Common Object

Request Broker Architecture (CORBA) Solution Set (SS)

.

785



(NRM); Integration Reference Point (IRP); Bulk CM

eXtensible Markup Language (XML) file format definition

.

786



(NRM); Integration Reference Point (IRP); Solution Set (SS)

definitions

177

.

821

Telecommunication management; Study of Self-Organizing

Networks (SON) related Operations, Administration and

Maintenance (OAM) for Home Node B (HNB)

TR 32 .

320

Security of Home Node B (HNB) / Home evolved Node B

(HeNB)

TS 33 .

820

Security of Home Node B (HNB) / Home evolved Node B

(HeNB)

TR 33 300

Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and

Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

(E-UTRAN); Overall description; Stage 2

TS 36

104 volved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base

Station (BS) radio transmission and reception

211 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);

Physical channels and modulation


Physical layer procedures

300

Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and


(E-UTRAN); Overall description; Stage 2

304 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User

Equipment (UE) procedures in idle mode


Medium Access Control (MAC) protocol specification


Radio Resource Control (RRC); Protocol specification

413 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

(E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP)

.

423


(E-UTRAN); X2 Application Protocol (X2AP)

.

803

Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) and

LTE; Mobility enhancements for Home Node B (HNB) and

Home enhanced Node B (HeNB)

TS 37 320

Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) and Evolved

Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio

measurement collection for Minimization of Drive Tests

(MDT); Overall description; Stage 2





178

附錄 2

以下參考資料取自 3GPP TS 23.401 3rd Group Radio Access Network; General

Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio

Access Network (E-UTRAN) access (Release 13)中 5.7.5節 UE, 5.72節MME, 5.7.1

節 HSS。表三十八、用戶中列出與用戶有關的參數，並由用戶管理與維護。其中

與 CSG相關的是 Allowed CSG list 與 Operator CSG list。

表三十九列出與 MME在 ECM-IDLE, ECM-CONNECTED and

EMM-DEREGISTERED 狀態時的參數，並由用 MME管理與維護。其中與 CSG

相關的 CSG ID, CSG membership, CSG Subscription Data。表四十列出與 HSS 相

關的參數資料

表三十八、用戶參數資訊(The UE maintains the following context information. Table

5.7.5-1 shows the context fields. A GERAN or UTRAN capable UE maintains in addition the context

information as described in a similar UE context table in TS 23.060 .)

Field Description

IMSI IMSI (International Mobile Subscriber Identity) is the subscribers permanent identity.

EMM State Mobility management state EMM-REGISTERED, EMM-DEREGISTERED.

GUTI Globally Unique Temporary Identity.

ME Identity Mobile Equipment Identity – (e.g. IMEI/IMEISV) Software Version Number.

Tracking Area List Current Tracking area list.

last visited TAI A TAI which is contained in the TA list the UE registered to the network and which

identifies the tracking area last visited by the UE.

Selected NAS Algorithm Selected NAS security algorithm.

Selected AS Algorithm Selected AS security algorithms.

eKSI Key Set Identifier for the main key KASME. Also indicates whether the UE is using security

keys derived from UTRAN or E-UTRAN security association

KASME Main key for E-UTRAN key hierarchy based on CK, IK and Serving network identity.

NAS Keys and COUNT KNASint, KNASenc, and NAS COUNT parameter.

Temporary Identity used in

Next update (TIN)

This parameter is used internally by the UE to memorise which temporary ID it has to

indicate in the Attach Request and RAU/TAU Request as specified in clause 4.3.5.6.

UE Specific DRX Parameters Preferred E-UTRAN DRX cycle length

Allowed CSG list The Allowed CSG list, which is under both user and operator control, indicates the list

of CSG IDs and the associated PLMN where the UE is a member.

Operator CSG list The Operator CSG list, which is under exclusive Operator control, indicates the list of

CSG IDs and the associated PLMN where the UE is a member.

179

表三十九、MME 參數資訊(The MME maintains MM context and EPS bearer context

information for UEs in the ECM-IDLE, ECM-CONNECTED and EMM-DEREGISTERED states.

Table 5.7.2-1 shows the context fields for one UE.)

Field Description

IMSI IMSI (International Mobile Subscriber Identity) is the subscribers permanent identity.

IMSI-unauthenticated-indicator This is an IMSI indicator to show the IMSI is unauthenticated.

MSISDN The basic MSISDN of the UE. The presence is dictated by its storage in the HSS.

MM State Mobility management state ECM-IDLE, ECM-CONNECTED, EMM-DEREGISTERED.

GUTI Globally Unique Temporary Identity.

ME Identity Mobile Equipment Identity – (e.g. IMEI/IMEISV) Software Version Number

Tracking Area List Current Tracking area list

TAI of last TAU TAI of the TA in which the last Tracking Area Update was initiated.

E-UTRAN Cell Global Identity Last known E-UTRAN cell

E-UTRAN Cell Identity Age Time elapsed since the last E-UTRAN Cell Global Identity was acquired

CSG ID Last known CSG ID when the UE was active

CSG membership Last known CSG membership of the UE when the UE was active

Access mode Access mode of last known ECGI when the UE was active

Authentication Vector Temporary authentication and key agreement data that enables an MME to engage in AKA

with a particular user. An EPS Authentication Vector consists of four elements:

a) network challenge RAND,

b) an expected response XRES,

c) Key KASME,

d) a network authentication token AUTN.

UE Radio Access Capability UE radio access capabilities.

MS Classmark 2 GERAN/UTRAN CS domain core network classmark (used if the MS supports SRVCC to

GERAN or UTRAN)

MS Classmark 3 GERAN CS domain radio network classmark (used if the MS supports SRVCC to

GERAN)

Supported Codecs List of codecs supported in the CS domain (used if the MS supports SRVCC to GERAN or

UTRAN)

UE Network Capability UE network capabilities including security algorithms and key derivation functions

supported by the UE

MS Network Capability For a GERAN and/or UTRAN capable UE, this contains information needed by the SGSN.

UE Specific DRX Parameters UE specific DRX parameters for A/Gb mode, Iu mode and S1-mode

Selected NAS Algorithm Selected NAS security algorithm

eKSI Key Set Identifier for the main key KASME. Also indicates whether the UE is using security

keys derived from UTRAN or E-UTRAN security association.

KASME Main key for E-UTRAN key hierarchy based on CK, IK and Serving network identity

NAS Keys and COUNT KNASint, K_NASenc, and NAS COUNT parameter.

Selected CN operator id Selected core network operator identity (to support network sharing as defined in

TS 23.251 [24]).

Recovery Indicates if the HSS is performing database recovery.

Access Restriction The access restriction subscription information.

ODB for PS parameters Indicates that the status of the operator determined barring for packet oriented services.

APN-OI Replacement Indicates the domain name to replace the APN-OI when constructing the PDN GW FQDN

upon which to perform a DNS resolution. This replacement applies for all the APNs in the

subscriber's profile. See TS 23.003 [9] clause 9.1.2 for more information on the format of

domain names that are allowed in this field.

MME IP address for S11 MME IP address for the S11 interface (used by S-GW)

MME TEID for S11 MME Tunnel Endpoint Identifier for S11 interface.

S-GW IP address for S11/S4 S-GW IP address for the S11 and S4 interfaces

S-GW TEID for S11/S4 S-GW Tunnel Endpoint Identifier for the S11 and S4 interfaces.

SGSN IP address for S3 SGSN IP address for the S3 interface (used if ISR is activated for the GERAN and /or

UTRAN capable UE)

SGSN TEID for S3 SGSN Tunnel Endpoint Identifier for S3 interface (used if ISR is activated for the

E-UTRAN capable UE)

180

Field Description

eNodeB Address in Use for

S1-MME

The IP address of the eNodeB currently used for S1-MME.

eNB UE S1AP ID Unique identity of the UE within eNodeB.

MME UE S1AP ID Unique identity of the UE within MME.

Subscribed UE-AMBR The Maximum Aggregated uplink and downlink MBR values to be shared across all

Non-GBR bearers according to the subscription of the user.

UE-AMBR The currently used Maximum Aggregated uplink and downlink MBR values to be shared

across all Non-GBR bearers.

EPS Subscribed Charging

Characteristics

The charging characteristics for the UE e.g. normal, prepaid, flat rate and/or hot billing.

Subscribed RFSP Index An index to specific RRM configuration in the E-UTRAN that is received from the HSS.

RFSP Index in Use An index to specific RRM configuration in the E-UTRAN that is currently in use.

Trace reference Identifies a record or a collection of records for a particular trace.

Trace type Indicates the type of trace

Trigger id Identifies the entity that initiated the trace

OMC identity Identifies the OMC that shall receive the trace record(s).

URRP-MME URRP-MME indicating that the HSS has requested the MME to notify the HSS regarding

UE reachability at the MME

DL Data Buffer Expiration Time When extended buffering of DL data has been invoked for UEs that uses power saving

functions e.g. PSM, this time is when the buffer will expire in the Serving GW.

Suggested number of buffered

downlink packets

Suggested number of buffered downlink packets at extended buffering. This is an optional

parameter.

CSG Subscription Data The CSG Subscription Data is associated lists of CSG IDs for the visiting PLMN and

the equivalent PLMNs fo the visitng PLMN, and for each CSG ID optionally an

associated expiration date which indicates the point in time when the subscription to

the CSG ID expires; an absent expiration date indicates unlimited subscription.

For a CSG ID that can be used to access specific PDNs via Local IP Access, the CSG

ID entry includes the corresponding APN(s).

LIPA Allowed Specifies whether the UE is allowed to use LIPA in this PLMN.

Subscribed Periodic RAU/TAU

Timer

Indicates a subscribed Periodic RAU/TAU Timer value.

MPS CS priority Indicates that the UE is subscribed to the eMLPP or 1x RTT priority service in the CS

domain.

MPS EPS priority Indicates that the UE is subscribed to MPS in the EPS domain.

Voice Support Match Indicator An indication whether the UE radio capabilities are compatible with the network

configuration (e.g. whether the SRVCC and frequency support by the UE matches those

that the network relies upon for voice coverage). The MME uses it as an input for setting

the IMS voice over PS Session Supported Indication.

Homogenous Support of IMS Voice

over PS Sessions

Indicates per UE if "IMS Voice over PS Sessions" is homogeneously supported in all TAs

in the serving MME or homogeneously not supported, or, support is

non-homogeneous/unknown, see clause 4.3.5.8A.

UE Radio Capability for Paging

Information

Information used by the eNB to enhance the paging towards the UE (see clause 5.11.4).

The UE Radio Capability for Paging Information is defined in TS 36.413 [36].

UE Usage Type Indicates the usage characteristics of the UE for use with Dedicated Core Networks (see

clause 4.3.25).

Group ID-list List of the subscribed group(s) that the UE belongs to

Monitoring Event Information Data Describes the monitoring event configuration information. See TS 23.682 [74] for more

information.

For each active PDN connection:

APN in Use The APN currently used. This APN shall be composed of the APN Network Identifier and

the default APN Operator Identifier, as specified in TS 23.003 [9], clause 9.1.2. Any

received value in the APN OI Replacement field is not applied here.

APN Restriction Denotes the restriction on the combination of types of APN for the APN associated with

this EPS bearer Context.

APN Subscribed The subscribed APN received from the HSS.

PDN Type IPv4, IPv6 or IPv4v6

IP Address(es) IPv4 address and/or IPv6 prefix

NOTE: The MME might not have information on the allocated IPv4 address.

Alternatively, following mobility involving a pre-release 8 SGSN, this IPv4 address might

not be the one allocated to the UE.

181

Field Description

EPS PDN Charging Characteristics The charging characteristics of this PDN connection, e.g. normal, prepaid, flat-rate and/or

hot billing.

APN-OI Replacement APN level APN-OI Replacement which has same role as UE level APN-OI Replacement

but with higher priority than UE level APN-OI Replacement. This is an optional parameter.

When available, it shall be used to construct the PDN GW FQDN instead of UE level

APN-OI Replacement.

SIPTO permissions Indicates whether the traffic associated with this APN is prohibited for SIPTO, allowed for

SIPTO excluding SIPTO at the local network, allowed for SIPTO including SIPTO at the

local network or allowed for SIPTO at the local network only.

Local Home Network ID If SIPTO@LN is enabled for this PDN connection it indicates the identity of the Local

Home Network to which the (H)eNB belongs.

LIPA permissions Indicates whether the PDN can be accessed via Local IP Access. Possible values are:

LIPA-prohibited, LIPA-only and LIPA-conditional.

WLAN offloadability Indicates whether the traffic associated with this PDN Connection is allowed to be

offloaded to WLAN using the WLAN/3GPP Radio Interworking feature or if it shall be

kept on 3GPP access (see clause 4.3.23). The indication may contain separate values per

RAT (E-UTRA and UTRA).

VPLMN Address Allowed Specifies whether the UE is allowed to use the APN in the domain of the HPLMN only, or

additionally the APN in the domain of the VPLMN.

PDN GW Address in Use (control

plane)

The IP address of the PDN GW currently used for sending control plane signalling.

PDN GW TEID for S5/S8 (control

plane)

PDN GW Tunnel Endpoint Identifier for the S5/S8 interface for the control plane. (For

GTP-based S5/S8 only).

MS Info Change Reporting Action Need to communicate change in User Location Information to the PDN GW with this EPS

bearer Context.

CSG Information Reporting Action Need to communicate change in User CSG Information to the PDN GW with this EPS

bearer Context.

This field denotes separately whether the MME/SGSN are requested to send changes in

User CSG Information for (a) CSG cells, (b) hybrid cells in which the subscriber is a CSG

member and (c) hybrid cells in which the subscriber is not a CSG member.

Presence Reporting Area Action Need to communicate a change of UE presence in Presence Reporting Area. This field

denotes separately the Presence Reporting Area identifier, and the list of Presence

Reporting Area elements (if provided by the PDN GW).

EPS subscribed QoS profile The bearer level QoS parameter values for that APN's default bearer (QCI and ARP) (see

clause 4.7.3).

Subscribed APN-AMBR The Maximum Aggregated uplink and downlink MBR values to be shared across all

Non-GBR bearers, which are established for this APN, according to the subscription of the

user.

APN-AMBR The Maximum Aggregated uplink and downlink MBR values to be shared across all

Non-GBR bearers, which are established for this APN, as decided by the PDN GW.

PDN GW GRE Key for uplink

traffic (user plane)

PDN GW assigned GRE Key for the S5/S8 interface for the user plane for uplink traffic.

(For PMIP-based S5/S8 only)

Default bearer Identifies the EPS Bearer Id of the default bearer within the given PDN connection.

low access priority Indicates that the UE requested low access priority when the PDN connection was opened.

NOTE: The low access priority indicator is only stored for the purpose to be included

in charging records.

Communication Patterns Indicates per UE the Communication Patterns and their corresponding validity times as

specified in TS 23.682 [74]. The Communication Patterns are not provided to the SGSN.

For each bearer within the PDN connection:

EPS Bearer ID An EPS bearer identity uniquely identifies an EP S bearer for one UE accessing via

E-UTRAN

TI Transaction Identifier

S-GW IP address for S1-u IP address of the S-GW for the S1-u interfaces.

S-GW TEID for S1u Tunnel Endpoint Identifier of the S-GW for the S1-u interface.

PDN GW TEID for S5/S8 (user

plane)

P-GW Tunnel Endpoint Identifier for the S5/S8 interface for the user plane. (Used for

S-GW change only).

NOTE: The PDN GW TEID is needed in MME context as S-GW relocation is

triggered without interaction with the source S-GW, e.g. when a TAU occurs. The Target

S-GW requires this Information Element, so it must be stored by the MME.

182

Field Description

PDN GW IP address for S5/S8

(user plane)

P GW IP address for user plane for the S5/S8 interface for the user plane. (Used for S-GW

change only).

NOTE: The PDN GW IP address for user plane is needed in MME context as S-GW

relocation is triggered without interaction with the source S-GW, e.g. when a TAU occurs.

The Target S GW requires this Information Element, so it must be stored by the MME.

EPS bearer QoS QCI and ARP

optionally: GBR and MBR for GBR bearer

TFT Traffic Flow Template. (For PMIP-based S5/S8 only)

表四十、HSS 參數資料

Field Description

IMSI IMSI is the main reference key.

MSISDN The basic MSISDN of the UE (Presence of MSISDN is optional).

IMEI / IMEISV International Mobile Equipment Identity - Software Version Number

MME Identity The Identity of the MME currently serving this UE.

MME Capabilities Indicates the capabilities of the MME with respect to core functionality e.g.

regional access restrictions.

MS PS Purged from EPS Indicates that the EMM and ESM contexts of the UE are deleted from the

MME.

ODB parameters Indicates that the status of the operator determined barring

Access Restriction Indicates the access restriction subscription information. It may include

different values for HPLMN and roaming case.

EPS Subscribed Charging

Characteristics

The charging characteristics for the UE, e.g. normal, prepaid, flat-rate,

and/or hot billing subscription.

Trace Reference Identifies a record or a collection of records for a particular trace.

Trace Type Indicates the type of trace, e.g. HSS trace, and/or MME/ Serving GW /

PDN GW trace.

OMC Identity Identifies the OMC that shall receive the trace record(s).

Subscribed-UE-AMBR The Maximum Aggregated uplink and downlink MBRs to be shared across

all Non-GBR bearers according to the subscription of the user.

APN-OI Replacement Indicates the domain name to replace the APN OI when constructing the

PDN GW FQDN upon which to perform a DNS resolution. This

replacement applies for all the APNs in the subscriber's profile. See

TS 23.003 [9] clause 9.1.2 for more information on the format of domain

names that are allowed in this field.

RFSP Index An index to specific RRM configuration in the E-UTRAN

URRP-MME UE Reachability Request Parameter indicating that UE activity notification

from MME has been requested by the HSS.

CSG Subscription Data The CSG Subscription Data is a list of CSG IDs per PLMN and for

each CSG ID optionally an associated expiration date which indicates

the point in time when the subscription to the CSG ID expires; an

absent expiration date indicates unlimited subscription.

For a CSG ID that can be used to access specific PDNs via Local IP

Access, the CSG ID entry includes the corresponding APN(s).

VPLMN LIPA Allowed Specifies per PLMN whether the UE is allowed to use LIPA.

EPLMN list Indicates the Equivalent PLMN list for the UE's registered PLMN.

Subscribed Periodic RAU/TAU

Timer

Indicates a subscribed Periodic RAU/TAU Timer value

MPS CS priority Indicates that the UE is subscribed to the eMLPP or 1x RTT priority service

in the CS domain.

UE-SRVCC- Capability Indicates whether the UE is UTRAN/GERAN SRVCC capable or not.

MPS EPS priority Indicates that the UE is subscribed to MPS in the EPS domain.

UE Usage Type Indicates the usage characteristics of the UE for use with Dedicated Core

Networks (see clause 4.3.25).

Group ID-list List of the subscribed group(s) that the UE belongs to

Communication Patterns Indicates per UE the Communication Patterns and their corresponding

validity times as specified in TS 23.682 [74].The Communication Patterns

are not provided to the SGSN.

183

Field Description

Monitoring Event Information Data Describes the monitoring event configuration information. See

TS 23.682 [74] for more information.

Each subscription profile contains one or more PDN subscription contexts:

Context Identifier Index of the PDN subscription context.

PDN Address Indicates subscribed IP address(es).

PDN Type Indicates the subscribed PDN Type (IPv4, IPv6, IPv4v6)

APN-OI Replacement APN level APN-OI Replacement which has same role as UE level APN-OI

Replacement but with higher priority than UE level APN-OI Replacement.

This is an optional parameter. When available, it shall be used to construct

the PDN GW FQDN instead of UE level APN-OI Replacement.

Access Point Name (APN) A label according to DNS naming conventions describing the access point

to the packet data network (or a wildcard) (NOTE 6).

SIPTO permissions Indicates whether the traffic associated with this APN is prohibited for

SIPTO, allowed for SIPTO excluding SIPTO at the local network, allowed

for SIPTO including SIPTO at the local network or allowed for SIPTO at

the local network only (NOTE 7).

LIPA permissions Indicates whether the PDN can be accessed via Local IP Access. Possible

values are: LIPA-prohibited, LIPA-only and LIPA-conditional.

WLAN offloadability Indicates whether the traffic associated with this APN is allowed to be

offloaded to WLAN using the WLAN/3GPP Radio Interworking feature or

if it shall be kept on 3GPP access (see clause 4.3.23). The indication may

contain separate values per RAT (E-UTRA and UTRA).

EPS subscribed QoS profile The bearer level QoS parameter values for that APN's default bearer (QCI

and ARP) (see clause 4.7.3).

Subscribed-APN-AMBR The maximum aggregated uplink and downlink MBRs to be shared across

all Non-GBR bearers, which are established for this APN.

EPS PDN Subscribed Charging

Characteristics

The charging characteristics of this PDN Subscribed context for the UE,

e.g. normal, prepaid, flat-rate, and/or hot billing subscription. The charging

characteristics is associated with this APN.

VPLMN Address Allowed Specifies per VPLMN whether for this APN the UE is allowed to use the

PDN GW in the domain of the HPLMN only, or additionally the PDN GW

in the domain of the VPLMN.

PDN GW identity The identity of the PDN GW used for this APN. The PDN GW identity

may be either an FQDN or an IP address. The PDN GW identity refers to a

specific PDN GW.

PDN GW Allocation Type Indicates whether the PDN GW is statically allocated or dynamically

selected by other nodes. A statically allocated PDN GW is not changed

during PDN GW selection.

PLMN of PDN GW Identifies the PLMN in which the dynamically selected PDN GW is

located.

Homogenous Support of IMS Voice

over PS Sessions for MME

Indicates per UE and MME if "IMS Voice over PS Sessions" is

homogeneously supported in all TAs in the serving MME or

homogeneously not supported, or, support is non-homogeneous/unknown,

see clause 4.3.5.8A.

List of APN - PDN GW ID relations (for PDN subscription context with wildcard APN):

APN - P-GW relation #n The APN and the identity of the dynamically allocated PDN GW of a PDN

connection that is authorised by the PDN subscription context with the

wildcard APN. The PDN GW identity may be either an FQDN or an IP

address. The PDN GW identity refers to a specific PDN GW.

184

附錄 3

以下參考資料取自 3GPP TS 25.469 3rd Generation Partnership Project;

Technical Specification Group Radio Access Network; UTRAN Iuh interface Home

Node B (HNB) Application Part (HNBAP) signaling (Release 12)，8.4.2 與 9.1.6節。

有關於用戶的註冊程序中，用戶的註冊資料是藉由 HNB傳遞到 HNB GW 以提

供 HNB GW 的用戶註冊。這裡的 HNB GW 為選配裝置，可以由MME 取代。此

註冊程序如下如所示。

UE REGISTER ACCEPT

UE REGISTER REQUEST

HNB HNB-GW

圖 112 HNB GW 用戶註冊程序

這裡所提到的用戶訊息如下表四十一，這些訊息參數是藉由 HNB傳送到

HNB-GW，目的是註冊 HNB-GW 服務。表中 Persence中的M 代表必須提供的

參數，如果是O代表是可選參數。IE Type and Reference格中的數字代表TS 25.469

的章節與每一個參數，細部解釋請參考下表四十二，表四十三，表四十四與表四

十五。

185

表四十一、用戶傳送參數

PARAMETER PRESENCE RANGE IE Type and

Reference

Semantics

Description

Criticality Assigned

Criticality

Message Type M 9.2.1 YES reject

UE Identity M 9.2.17 YES reject

Registration Cause M 9.2.21 YES ignore

UE Capabilities M 9.2.24 YES reject

表四十二Message Type(9.21 節，Message Type IE uniquely identifies the message being

sent. It is mandatory for all messages.) IE/GROUP

NAME

Presence Range IE Type and Reference Semantics

Description

Message

Type

>Procedure

Code

M ENUMERATED (

HNB register,

UE Register,

UE De-Register,

HNB De-Register

Error Indication

,… ,

CSG Membership Update,

Access Control Query,

TNL Update, HNB Configuration Transfer, Relocation

Complete, U-RNTI Query)

>Type of

Message

M ENUMERATED (Initiating Message,

Successful Outcome, Unsuccessful Outcome, Outcome)

186

表四十三、UE Identity(9.2.17 節，This is a unique identifier for the UE.)

IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics

description

CHOICE UE Identity

>IMSI

>>IMSI 9.2.10

>TMSI and LAI (GSM-MAP)

>>TMSI (GSM-MAP) M 9.2.19

>>LAI M 9.2.20

>P-TMSI and RAI

(GSM-MAP)

>>P-TMSI (GSM-MAP) M 9.2.22

>>RAI (GSM-MAP) M 9.2.23

>IMEI

>>IMEI 9.2.18

>ESN (DS-41)

>>ESN (DS-41) BIT STRING (SIZE (32))

>IMSI(DS-41)

>>IMSI (DS-41) OCTET STRING (SIZE

(5..7))

>IMSI and ESN (DS-41)

>>ESN (DS-41) M BIT STRING(SIZE (32))

>>IMSI (DS-41) M OCTET STRING (SIZE

(5..7))

>TMSI(DS-41)

>>TMSI (DS-41) OCTET STRING (SIZE

(2..17))

表四十四、Registration Cause (9.2.21 節，This IE indicates if a UE registration is for an

emergency call.)

Information Element/Group name Presence Range Type and

reference

Semantics description

Registration cause Enumerated

( emergency

call, normal, ...,

ue-relocation)

187

表四十五、UE Capabilities(9.2.24節，This IE identifies UE capabilities and release)

Information Element/Group

name

Presence Range Type and

reference

Semantics description

UE Capabilities 1

>Access Stratum Release Indicator M Enumerated

{ R99, Rel-4,

Rel-5, Rel-6,

Rel-7,

Rel-8-and-bey

ond, …}

Values as defined in TS 25.331

[10]

>CSG Capability M Enumerated

{CSG

capable,

Not CSG

capable,

…}

Indicates a CSG capable UE.

188

附錄 4

以下參考資料取自 3GPP TS 25.469 3rd Generation Partnership Project;

Technical Specification Group Radio Access Network; UTRAN Iuh interface Home

Node B (HNB) Application Part (HNBAP) signaling (Release 12), 8.2.2 與 9.1.3 節。

在接收到用戶資料後，HNB與 HNB GW 之間的註冊程序如下圖 113，其傳遞之

註冊資料表四十六。這裡的 HNB GW 為選配裝置，可以由 MME取代。

HNB REGISTER ACCEPT

HNB REGISTER REQUEST

HNB HNB-GW

圖 113 HNB註冊程序

表四十六、HNB傳送參數 (HNB HNB-GW, This message is sent by the HNB to the

HNB-GW to register the HNB at the HNB-GW.)

PARAMETER PRESENC

E

RANG

E

IE Type and

Reference

Semantics

Description

Criticality Assigned

Criticality

Message Type M 9.2.1 YES reject

HNB Identity M 9.2.2 YES reject

HNB Location Information M 9.2.3 YES reject

PLMN-ID M 9.2.14 YES reject

Cell-ID M 9.2.25 YES reject

LAC M 9.2.11 YES reject

RAC M 9.2.12 YES reject

SAC M 9.2.13 YES reject

CSG-ID O 9.2.27 YES reject

Service Area For Broadcast O SAC

9.2.13

YES ignore

HNB Cell Access Mode O 9.2.31 YES reject

PSC O 9.2.41 YES ignore

Iurh signalling TNL Address O IP Address

9.2.8

HNB IP

address used

for direct Iurh

connectivity

YES ignore

Tunnel Information O 9.2.44 YES ignore

189

CELL_FACH Mobility Support O 9.2.45 YES ignore

Neighbour Cell Identity List 0 to

<maxno

ofAdditi

onalNei

ghbours

>

GLOBAL ignore

>Neighbour Identity 9.2.51

URA Identity List 0 to

<maxno

ofURAId

entities>

GLOBAL ignore

>URA Identity 9.2.47

HNB Capacity O 9.2.50 YES ignore

190

附錄 5

表四十七、全球小型基地台商用現況比較圖(資料來源: C114 中國通訊網)

營運商面向人群及品牌容量商用日期

美國 Sprint

家庭用戶

Airave

最多能容納

6個 3G用戶

2007 年 9月

新加坡 Star Hub

家庭用戶

Home Zone

最多能容納

4個後付費 3G

用戶

2008年 11月

美國 Verizon Wireless

家庭用戶

Network Extender

最多能容納

3個 2G 1xRTT

用戶

2009 年 1月

家庭用戶及企業

用戶

Sure Signal

最多能容納

4個 3G用戶

2009 年 7月

(接入網關)

2010 年 1月

(重塑品牌)

191

英國 Vodafone

美國 AT&T

家庭用戶

3G MircoCell

最多能容納

4個 3G用戶

2009 年 9月

法國 SFR

家庭用戶

Home 3G

最多能容納

4個 3G用戶

2009年 11月

日本 Docomo

家庭用戶

My Area

最多能容納

4個 3G用戶

2009年 11月

中國中國聯通

家庭用戶

3G Inn

最多能容納

4個 3G用戶

2009年 11月

192

葡萄牙 Optimus

家庭用戶

Sinal On

最多能容納

4個 3G用戶

2009年 11月

營運商面向人群及品牌容量商用日期

新加坡 SingTel

家庭用戶

CallZone

最多能容納

4個 3G用戶

2010 年 1月

西班牙 Vodafone

企業用戶

Vor y Datos

Premium oficina

最多能容納

4個 3G用戶

2010 年 6月

家庭用戶

Femtocell service

最多能容納

4個 3G用戶

2010 年 6月

193

日本 Soft Bank

卡達 Vodafone

公共場所用戶

Femtocell service

in public areas

最多能容納

4個 3G用戶

2010 年 6月

宣布推出

日本 KDDI

家庭用戶

Au Femtocell

最多能容納

4個 3G用戶

2010 年 7月

希臘 Vodafone

家庭用戶

Full Signal

最多能容納

4個 3G用戶

2010 年 7月

西班牙 Movistar

家庭用戶

Mi cobertura

móvil

最多能容納

4個 3G用戶

2010 年 8月

194

英國 T-Mobile

企業用戶

Femtocell Services for business

customers

2010年 10月

Documents

智財經營扎根計畫 通訊產業專利趨勢與專 利訴訟分析研究 …ticpa.stpi.narl.org.tw/download/research_report/104/trend/006.pdf · 圖95、華為Lampsite 室內解決方案

智財經營扎根計畫通訊產業專利趨勢與專利訴訟分析研究 …ticpa.stpi.narl.org.tw/download/research_report/104/trend/006.pdf · 圖95、華為Lampsite 室內解決方案