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行业新闻

移动通信发展与天线技术的创新

发表时间:2019-01-30 17:03:52  作者: 诚力通   来源:


移动网络服务以“语音”为中心到“数据”为中心的转变

移动互联网的飞速发展,促使移动网络系统产业链从语音为中心面向数据为中心的转变,极大冲击传统的固有理念。正在推动整个产业链包括从运营商到设备商,从核 心网络到天馈末端,从内容到终端等在内的各个环节的转变。新一代的移动网络将提供更加丰富,包括语音,数据,视频,各种多媒体,各种综合类型的服务。移动 网络中数据流量已经远远超过语音流量,未来语音也会基于数据基础上提供服务。语音将只是数据业务中非常小的一种业务形态,整个移动网络将是一个真正的数据网络。

• 移动组网从围绕“覆盖”到“覆盖”+“容量”并重

在网络方面,运营商及其基础设施供应商已经开始意识到,在过去20年里用于提供语音通话服务的传统移动通讯网络虽然覆盖面广大,但无法满足以数据为中心的未来需求。移动网络的组网从当初重点关注覆盖,到同时重视网络数据业务容量转变。

• 容量提升,随时随地xMbps是MBB提供创新服务的基础

MBB业务以服务为中心的转型以及优质的用户体验,需要建立在MBB随时随地xMbps基础上,现阶段高端移动用户向LTE的快速迁移证明了这一点。预计未来5年将有25亿用户迁移到MBB网络(如下图所示),移动宽带容量提升将是运营商网络部署的重点。 

全球通信基站天线及<a href=http://www.cltpvc.com/chanpinzhongxin/tongxinjizhantianxianzhao/ target=_blank class=infotextkey>天线罩</a>用户预测


图3 预计未来5年将有25亿用户迁移到MBB网络

 

• 协同高效是MBB网络发展的基本诉求

未来网络发展重点关注网络TVO、可扩展性以及开放性:一方面虚拟化网络设备,实现软硬件解耦以及资源灵活分配,从而快速应对市场变化、提升商业敏捷性;另 一方面按需定义网络,实现虚拟化网络业务和功能,运营商与承载在移动网络上的业务创新者、最终消费者形成开放、多赢的移动网络生态环境。但移动通信经过数 十年快速发展,很多运营商同时运营多个无线接入系统,且多系统并存将是一个长期的过程,要满足未来网络“TVO、可扩展性和开放性”应用要求,多网协同、 高效部署成为构建MBB网络的基本诉求。
 
• 协同高效是MBB网络发展的基本诉求

未来网络发展重点关注网络TVO、可扩展性以及开放性:一方面虚拟化网络设备,实现软硬件解耦以及资源灵活分配,从而快速应对市场变化、提升商业敏捷性;另一方面按需定义网络,实现虚拟化网络业务和功能,运营商与承载在移动网络上的业务创新者、最终消费者形成开放、多赢的移动网络生态环境。但移动通信经过数十年快速发展,很多运营商同时运营多个无线接入系统,且多系统并存将是一个长期的过程,要满足未来网络“TVO、可扩展性和开放性”应用要求,多网协同、高效部署成为构建MBB网络的基本诉求。
 
1.2、中国移动通信行业发展情况及特点

中国移动通信行业在过去的十年中有着日新月异的发展,大规模的用户群增长奠定网络快速发展的基础,运营商资费的降价及刺激需求引起了各方最终用户的激增。 2008年3G牌照发放,中国正式进入了移动互联网时代,传统互联网公司也瞄准了移动互联网市场,微信、微博等服务广泛应用,网络手游的用户不断增长,各种互联网应用也陆续提供了手机客户端版本,传统通信产业价值从管道向内容、从通信网向互联网、从话音服务向信息服务转移。

未来,移动大数据流量需求仍将不断增长,随时随地xMbps成为终端用户的普遍需求。2013年中国移动互联网流量达到129万TB,比2009年的11.5万TB增加了 10倍,预计未来几年,国内移动数据流量仍将成倍增长。为满足日益增长的移动业务需求,国内运营商也加快了LTE建设步伐。TDD LTE牌照已于 2013年底发放给三大运营商,所有主流厂商的产品都具备TDD LTE商用能力,世界上各大品牌手机厂商都积极推出支持TDD LTE的智能终端,整个TDD产业发展势头良好。当然,伴随着数据流量爆炸式的增长,如何做好流量经营,在满足用户需求与控制网络建设运营成本之间保持良好的平衡,是国内运营商需要直面的挑战。

在以数据业务为代表快速发展的移动互联网时代,能否以用户为中心提升客户体验成为运营商争夺与维系用户的竞争焦点,多网协 同、提升用户体验更是运营商的核心竞争力。中国三大运商都有多个无线接入系统,中国移动包括GSM、TD-SCDMA和TDD LTE,中国联通包括 GSM、UMTS、LTE TDD和LTE FDD,中国电信包括CDMA、LTE TDD和LTE FDD,多个无线接入系统之间网络协同的质量直接影 响业务使用体验和用户满意度,因此建立面向用户体验的评价指标,发现更多潜在问题,从而不断提升用户使用体验,也是国内运营商网络建设的目标。
 
2、移动通信行业发展对基站天线产业的影响

2.1、移动通信技术发展对基站天线罩发展的影响

移动通信技术的飞速发展,MBB网络结构的变化,引领基站天线及通信基站天线罩技术也不断革新,主要表现在以下几个方面:

• 频谱资源多样化,站点资源不足,多频超宽频应用势不可挡

MBB 网络演进推动运营商部署多频段、多制式并存的无线接入网络,无线接入设备要求能够支持多频多制式应用以及演进,多频天线应用毋庸置疑。在天线建设中,天线及天线罩本身成本仅占到1/3,更多成本在于安装、物业协调以及抱杆、土建、楼面租金,部署多频天线可以避免天线重复安装和铁塔改造,减少楼顶租金和天线后续维护 费用。以中国移动为例,既有GSM的900MHz、1800MHz,也有TD-SCDMA的2010MHz~2025MHz 的A频段,还有 TDD LTE中使用的1880MHz~1900MHz的F频段和2600MHz的D频段,如果采用单频天线,一个站点需要部署多面天线,增加建站成本的 同时,也有可能因天面空间不足导致建站困难,而多频天线则能很好的解决这些问题。

同样,随着软件定义网络、超宽频射频模块、零散载波聚合等技术的发展,天线超宽频技术也不断向前发展。

选择多频超宽频天线,提前具备未来演进能力,对于运营商来说,可以提前进行站点资源的储备,节省二次部署的成本,避免新增网络的优化对已有网络产生影响,加快LTE商用部署。以可应用于中国电信的四频天线(790-960/1710-2690/1710-2170/2490-2690MHz)为例,支持 CDMA800M/FDD LTE1.8G/TDD LTE2.6G同时部署,还具备未来支持FDD LTE2.1G的能力。

• 容量需求与日剧增,天线及天线罩向MIMO化、有源化和智能化发展

随着MBB时代网络性能关键点由满足语音覆盖演变为满足高容量数据需求,天线及天线罩关注点由覆盖向容量转移,聚焦整网性能,天线及天线罩生产厂家需要围绕整网性能设计天线,提升整体信噪比(SINR)、降低小区间干扰。

MIMO (Multi-input Multi-output, 多入多出技术)是提升系统容量的重要方式,随着MIMO在MBB网络中被广泛采用,天线支持MIMO是网络发展的基本要求。

有源天线系统AAU(Active Antenna Unit)是继RFU、RRU之后衍生出的一种新的射频模块形态。RRU的功能上移,与天线及通信基站天线罩的功能合并,最终通过射频多通道技术对天线垂直方向阵子阵列和水平方向阵子阵列进行控制,灵活的控制天线在垂直和水平方向的波束,通过不同波束赋形的方式可以达到 改善无线信号的覆盖质量提升网络容量的目的。

如果天线更“智能”一点,当基站与某一用户通信时,天线及天线罩就自动调节,把“能量束”直接瞄准该用户,一方面该用户获得的信号强度会比较高,另一方面不该被“打扰”的用户也不会被干扰,这样的结果显然是最为完美的,智能天线由此而产生。智能天线现在一 般有两种技术方式:波束切换天线和自适应阵列天线。波束切换方式的天线,一般由多个窄波束天线够成,每个窄波束天线由于角度小,所以通常增益很大,覆盖距离较远,多在室外场景使用,比如TDD LTE系统的一些基站就部署了这种智能天线。自适应阵列天线由多个天线形成阵列,在工作时,通过不同天线的组合工作,形成不同的天线波瓣,实现多种方向、角度、增益都不相同的“虚拟天线”,以适应不同工作环境,不同用户的位置,以及避免不必要的干扰。

• 物业准入难,天线及通信基站天线罩向不断降低部署难度方向发展

随着站点数大规模增加,站点资源越来越难获取,运营商对基站设备选址、简化施工安装提出了苛刻的要求。在满足网络性能、覆盖要求的情况下,天线的尺寸越小、重量越轻,则天线部署的难度越低,能有效避免视觉污染。

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