日前，中國移動研究院在官微上正式發(fā)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(lián)合開展的人工介質(zhì)圓柱透鏡天線在高鐵、高速等線狀縱深領(lǐng)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(shù)，終于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(shù)的第一個吃螃蟹精神。移動研究院的新聞內(nèi)容很短，欣喜之余，對該文予以解讀，讓大家對該技術(shù)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(chǎn)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(yōu)于移動集團要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)“降本增效”( 即降低50%的運營費用及50%的新基站建設(shè)投資)節(jié)能降耗的目的。目前中國移動總部向各省公司已經(jīng)下發(fā)了《關(guān)于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于解決現(xiàn)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(shù)據(jù)看，現(xiàn)階段5G技術(shù)存在著兩個不可回避的短板，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(shè)規(guī)模將數(shù)倍于4G基站。運營商不堪重負(fù)。
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(shù)創(chuàng)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(biāo)情況下，5G基站數(shù)量將達到4G的3-4倍，這樣5G移動網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的能耗將達到2430億度，電費將達到2160億元。
根據(jù)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(lián)通宣布在每天(21:00-次日9:00)時間段內(nèi)，根據(jù)實際的5G基站負(fù)荷情況，對5G基站進行智能化關(guān)閉。
功耗之所以如此之高，與MIMO天線(64T/64R)有很大關(guān)系。
透鏡天線技術(shù)具有高增益、垂直波瓣寬、損耗小、天線效率高的優(yōu)勢，使用介質(zhì)圓柱透鏡天線基站的覆蓋面積是使用傳統(tǒng)板狀天線基站的覆蓋面積4倍以上。就功耗來說，采用透鏡天線后，可以大幅簡化基站的天饋系統(tǒng)，RUU可以直接減少一半，使系統(tǒng)能耗下降50%至70%。因此，基站的數(shù)量可大幅減少，這對后期減少站址、節(jié)省鐵塔租賃費、電費、維護費等運營成本提供了技術(shù)支撐及可行性。據(jù)甘肅移動的營運數(shù)據(jù)表明，綜合成本節(jié)省約50%以上。
近年來，中移動與西安海天天線聯(lián)合在甘肅、陜西、廣東、福建、天津、江西、云南、江蘇等地完成了多場景的實地聯(lián)網(wǎng)測試，從測試結(jié)果看，透鏡天線達到了提升覆蓋，降低功耗、以及節(jié)約成本的目標(biāo)。
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(biāo)小區(qū)6個站點中的3個站點進行了替換，然后對高速運行中的高鐵進行測試。從結(jié)果看，完全滿足了對高鐵覆蓋各項參數(shù)的要求，并且感知度(優(yōu)良率)比原天線狀態(tài)(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后，高鐵和高速公路整體網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提升明顯，透鏡天線相對于常規(guī)平板天線有效提升了覆蓋水平和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)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(lián)網(wǎng)應(yīng)用，主要是它解決了現(xiàn)階段市場主流設(shè)備商無法解決的痛點。高鐵和高速公路通信網(wǎng)絡(luò)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(nèi)，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(dǎo)致數(shù)據(jù)丟包。高鐵和高速公路場景是網(wǎng)絡(luò)覆蓋中難啃的“骨頭”。從應(yīng)用結(jié)果看，西安海天天線公司的新型介質(zhì)透鏡天線為運營商提供了圓滿的解決方案。
此外，透鏡天線的適用范圍遠不止鐵路和公路場景，在城鄉(xiāng)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(yōu)勢，中移動《關(guān)于開展新型天線最佳實踐推廣的通知》里提到：“多波束天線可部署于演唱會、展覽、體育賽事等重保場景，進一步提升網(wǎng)絡(luò)容量、改善客戶體驗”，“后續(xù)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后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后對比圖)
事實上城市CBD場景屬于市場中的“肥肉”，目前通信大廠牢牢把持著這塊市場。在過去2年多時間里，雖然中移動希望某些大廠能夠從我國通信行業(yè)的整體發(fā)展的高度出發(fā)，不局限于通信大廠自身利益，拋棄落后技術(shù)，擁抱先進技術(shù)，推進整體行業(yè)進步。但理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感，傳統(tǒng)大廠對新技術(shù)一直采用封閉保守的態(tài)度。
由于透鏡天線在功耗和覆蓋方面相對于傳統(tǒng)天線有著無與倫比的優(yōu)勢，在未來新型wifi、無人駕駛與SpaceX的星鏈系統(tǒng)幾大領(lǐng)域的市場潛力不可小覷。
天線技術(shù)一百年來技術(shù)路線并無變革， 人工介質(zhì)透鏡技術(shù)是一種革命性的技術(shù)，為中國乃至世界的通信行業(yè)提供了全新的解決方案。
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