中移動完成透鏡天線遠距覆蓋和降本增效試點

2020-11-26 騰訊網

日前，中國移動研究院在官微上正式發布了《新型透鏡天線進行首次高鐵覆蓋實驗》一文。中國移動研究院、中國移動甘肅公司與西安海天天線科技股份有限公司聯合開展的人工介質圓柱透鏡天線在高鐵、高速等線狀縱深領域的長距覆蓋取得突破性進展。兩年以來，鐵流多次推介透鏡天線新技術，終於在今日見到項目落地。首先感謝中國移動管理層敢為人先擁抱新技術的第一個吃螃蟹精神。移動研究院的新聞內容很短，欣喜之餘，對該文予以解讀，讓大家對該技術更深入的了解。

該次高鐵覆蓋實驗中，中國移動甘肅公司使用了西安海天天線公司生產的透鏡天線，通過「隔站閉站」的方式減少了一半基站，其效果達到甚至優於移動集團要求的技術標準，從而實現「降本增效」（ 即降低50%的運營費用及50%的新基站建設投資）節能降耗的目的。目前中國移動總部向各省公司已經下發了《關於開展新型天線最佳實踐推廣的通知》。之所以中移動對透鏡天線如此青睞，主要是透鏡天線有助於解決現階段基站存在的功耗、覆蓋、成本這三大短板，尤其是無比頭疼的功耗問題，透鏡天線起到了藥到病除的效果。

從運營商公布的數據看，現階段5G技術存在著兩個不可迴避的短板，功耗與覆蓋。

以覆蓋來說，相比4G基站800至1000米的覆蓋距離，5G（中頻）基站的覆蓋距離只有200至300米。要想達到4G的廣義覆蓋水平，5G基站的建設規模將數倍於4G基站。運營商不堪重負。

就功耗來說，5G基站是4G基站功耗的3倍左右。中國電信技術創新中心副主任楊峰義指出，5G基站典型功耗在3500瓦左右。同樣覆蓋目標情況下，5G基站數量將達到4G的3-4倍，這樣5G行動網路的整體能耗將是4G的9倍以上。2018年全年三家運營商的移動基站共耗電約270億度，總電費約240億元，在同樣覆蓋情況下，5G網絡的能耗將達到2430億度，電費將達到2160億元。

根據2019年財報，三大運營商營收總和為1.4萬億元，總利潤為1384億元。換言之，就是5G基站的功耗會達到三大運營商的總利潤的1.5倍。因此，中國聯通宣布在每天（21:00-次日9:00）時間段內，根據實際的5G基站負荷情況，對5G基站進行智能化關閉。

功耗之所以如此之高，與MIMO天線（64T/64R）有很大關係。

透鏡天線技術具有高增益、垂直波瓣寬、損耗小、天線效率高的優勢，使用介質圓柱透鏡天線基站的覆蓋面積是使用傳統板狀天線基站的覆蓋面積4倍以上。就功耗來說，採用透鏡天線後，可以大幅簡化基站的天饋系統，RUU可以直接減少一半，使系統能耗下降50%至70%。因此，基站的數量可大幅減少，這對後期減少站址、節省鐵塔租賃費、電費、維護費等運營成本提供了技術支撐及可行性。據甘肅移動的營運數據表明，綜合成本節省約50%以上。

近年來，中移動與西安海天天線聯合在甘肅、陝西、廣東、福建、天津、江西、雲南、江蘇等地完成了多場景的實地聯網測試，從測試結果看，透鏡天線達到了提升覆蓋，降低功耗、以及節約成本的目標。

舉例：

中移動在甘肅蘭新高鐵使用透鏡天線對站點進行改造，將目標小區6個站點中的3個站點進行了替換，然後對高速運行中的高鐵進行測試。從結果看，完全滿足了對高鐵覆蓋各項參數的要求，並且感知度（優良率）比原天線狀態（不閉站、原板狀天線）更好。

中移動在江西、天津等地的測試也表明，利用透鏡天線對站點進行改造後，高鐵和高速公路整體網絡質量提升明顯，透鏡天線相對於常規平板天線有效提升了覆蓋水平和網絡質量，改善了用戶體驗。

之所以透鏡天線能在鐵路和公路率先聯網應用，主要是它解決了現階段市場主流設備商無法解決的痛點。高鐵和高速公路通信網絡的覆蓋一直是老大難問題，原因有以下兩點。首先，高鐵車廂是一個封閉的金屬盒子，電磁波要進入車廂內，對信號強度有較高要求。

其次，高鐵在高速移動中，勢必頻繁變換基站，導致數據丟包。高鐵和高速公路場景是網絡覆蓋中難啃的「骨頭」。從應用結果看，西安海天天線公司的新型介質透鏡天線為運營商提供了圓滿的解決方案。

此外，透鏡天線的適用範圍遠不止鐵路和公路場景，在城鄉廣域覆蓋和城市CBD等場景也有廣闊的前景。就城市CBD場景而言，透鏡天線也具有不可撼動的優勢，中移動《關於開展新型天線最佳實踐推廣的通知》裡提到：「多波束天線可部署於演唱會、展覽、體育賽事等重保場景，進一步提升網絡容量、改善客戶體驗」，「後續計劃引入F頻段多波束天線，建議部署在5G基站反向開通3D-MIMO後仍無法滿足的極端高容量需求場景」。

（蘭州西客站透鏡天線覆蓋前後對比圖）

事實上城市CBD場景屬於市場中的「肥肉」，目前通信大廠牢牢把持著這塊市場。在過去2年多時間裡，雖然中移動希望某些大廠能夠從我國通信行業的整體發展的高度出發，不局限於通信大廠自身利益，拋棄落後技術，擁抱先進技術，推進整體行業進步。但理想很豐滿，現實很骨感，傳統大廠對新技術一直採用封閉保守的態度。

由於透鏡天線在功耗和覆蓋方面相對於傳統天線有著無與倫比的優勢，在未來新型wifi、無人駕駛與SpaceX的星鏈系統幾大領域的市場潛力不可小覷。

天線技術一百年來技術路線並無變革， 人工介質透鏡技術是一種革命性的技術，為中國乃至世界的通信行業提供了全新的解決方案。

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