无论在国内还是国外,建移动网络的难题都来自站址。从2G、3G到4G、5G,跟移动网络速度提升相辅相成的,是一直迅速增长的基站总量。2014年是我国开始4G规模建设的第一年,当年新增了移动通信基站98.8万个,是上一年同期净增数的2.9倍,基站总数(包含2G3G4G基站)达339.7万个。2020年是我国开始5G规模建设的第一年,全国移动通信基站总数达931万个,其中4G基站总数达575万个,新建5G基站超60万个,全部已开通的5G基站超过71.8万个。
这两组数据,反映了两件事。第一,是过去的6年间,基站总量增长了近3倍,这一阶段是主要建设4G网络、导入5G网络的阶段;第二,是我国基站建设覆盖了2G、3G、4G和5G基站。根据2020年数据,除4G、5G基站外,还有280多万基站在提供2G、3G服务。
业内专家预计,未来5G基站的总量会是4G基站的3倍。建设大量的5G基站,最突出的问题集中在天线部分。多种天线“一塔共存”,仿佛在叠罗汉,但又都需要最好的覆盖角度,这个难题怎么破?
运营商携手
推动天线“四合一”
问题的解决在于创新。
日前,中国电信、中国联通携手华为发布了业界首个5G超级刀片站“A+P 2.0”天线商用网络。利用5G超级刀片站“A+P 2.0”天线商用网络,中国电信和中国联通实现了铁塔的“二合一”以及天线的“四合一”。
在城区,中国铁塔公司把所有的运营商资源集中在一起,所以塔上挂的天线可以说是琳琅满目。中国电信5G共建共享工作组高级项目经理李志军在接受《中国电子报》记者采访说:“5G到来以后,我们最大的痛点在于5G的天线位置。要么找不到位置,要么找到的位置不佳,最好的‘C位’已经被传统天线占据了。虽然5G的容量很大,但如果没有选到好的天线位置,覆盖效能是发挥不出来的,所以我们需要一些解决方案来帮助我们。”
多代天线共聚一塔,需要化繁为简。电信和联通的5G共建共享,更需要创新方案。“我们跟华为提出了比较符合我们需求的一些创新性的方案。一共有两点,第一个是无源天线的整合,第二个是无源加有源的整合。”李志军说,“现在常见的低频段天线,中国电信用的是800MHz,天线体积比较大。现在普遍应用的4G网络使用的是中频段电线,天线的体积中等,但需要的频率比较多,基本上每家运营商都需要至少两个中频的频段来部署4G网络。最后是5G的C频段天线,即3.5GHz的频率。把这些频段融合在一个天线中,在技术实现方面的挑战是比较大的。”
通过“无源+有源”的方式,5G超级刀片站“A+P 2.0”天线商用网络方案实现了全频段支持。“新的方案可被形容为‘高大上’。‘高’是单一天面有高集成度;‘大’就是大带宽、全频段;‘上’就是在塔上的上挂高、低风阻。”李志军说,“对中国电信和中国联通的共建共享工作来说,这种方案可以让我们做站点整合,进一步优化天面资源,共站做整合,实现高平台;邻站做合并,实现高站点。”
中国联通5G共建共享工作组资深专家王权说:“5G建网其实还是很贵的。通过共建共享,我们节省了大幅投资,现在我们还有进一步简化的空间,包括减少和优化机房,把天线部分合在一起,把两个射频的部分也合在一起。”
“A+P”融合成为
未来天线演进重要选择
天线的演进一直没有停止,对无线网络更高速度的追求更推动了移动通信速率在每10年都增长10倍。天线是移动通信接入的核心技术,也是一个设备提供商核心能力的体现。
在天面上实现“A+P”,是华为在最近几年很重要的工作。华为公司无线产品线总裁张家义表示,公司首先将简单的单频段、少通道的无源天线做了高度集合。5G是大带宽,本身就把传统的RRU和天线做了高度集成。在此基础上,还要把5G和高度集成的无源天线再次集成,涉及设备的隔离、天线间的防干扰等许多工作。
“我们打破了很多传统的思维,把5G天线直接放在无源天线的背后,前面挡了一个门板。”张家义说,“最初提出这个方案时,大家都有很多质疑。但经过几年的摸索,方案实现了融合,成为一个既着眼于当下,又面向未来的产品。”
华为是从2011年开始在A与P的融合方面不断摸索的。华为先后推出了AAU与Easymacro等产品。2020年,华为发布创新解决方案“A+P 2.0”天线,升级了5G 通道数,最多可以支持 64对天线,并满足5G大容量需求。
张家义认为,A+P的融合必将成为未来天线演进的重要趋势。A与P的融合将从物理上的融合,向提升4G、5G协同性能方向发展;从支持一个Massive MIMO向支持多个Massive MIMO的方向演进,匹配未来中国运营商5G第二频、 第三频的建设需要。高集成、高性能的5G极简站点将成为未来网络的主流。