當(dāng)前移動(dòng)通訊正極大的改變著人們的生活方式，不管是視頻聊天、電子購(gòu)物，還是交通出行等，無線網(wǎng)絡(luò)都在隨時(shí)隨地為用戶提供便利。蜂窩移動(dòng)通信已經(jīng)發(fā)展到第四代（4G），對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言同時(shí)建設(shè)著2G、3G及4G三張網(wǎng)絡(luò)，基站和天線的數(shù)量越來越多，原有的站點(diǎn)空間面臨著挑戰(zhàn)，無法承載數(shù)量眾多的基站設(shè)備。舉個(gè)例子，歐洲當(dāng)前主流頻譜有800M/900M/1800M/2100M/2600M，未來可能還有LTE700M，3.5G等其他頻譜，按照傳統(tǒng)的建網(wǎng)模式，必然需要大量的基站設(shè)備和天線，使得站點(diǎn)施工無比復(fù)雜，甚至無可用空間進(jìn)行加站。與此同時(shí)，隨著城市現(xiàn)代化改造的進(jìn)行，城市原有的站點(diǎn)每年都在不斷流失，新的站點(diǎn)獲取也越來越困難，以北京、上海為例每年站址流失都超過10%，無法獲取站址建設(shè)基站就意味著無法提供更好的覆蓋和更大的容量給終端用戶，用戶體驗(yàn)將受到挑戰(zhàn)。如何能夠減少站點(diǎn)復(fù)雜度，節(jié)省站點(diǎn)空間資源，并提供更廣的覆蓋和更大的容量，是通信基站發(fā)展不得不面對(duì)的難題，也是MBB時(shí)代下保障容量和體驗(yàn)的關(guān)鍵。
回顧基站發(fā)展歷程，通信基站形態(tài)需要再次創(chuàng)新
回顧移動(dòng)通信的發(fā)展歷史，基站的形態(tài)在不斷創(chuàng)新發(fā)展。其中，作為無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量的主要解決手段，室外宏基站主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段的變化。
第一階段是傳統(tǒng)宏基站階段，所有基帶和射頻單元都必須放在機(jī)房中，通過饋線連接到發(fā)射塔的天線端。這種形態(tài)的基站不僅占地空間大，租金費(fèi)用高，站址獲取也越來越困難，施工周期也非常長(zhǎng)，建站非常不便，而且由于過長(zhǎng)的饋線帶來的較大損耗，會(huì)損失掉大量有效功率，使得覆蓋范圍變小。
第二階段是分布式基站階段，以射頻拉遠(yuǎn)為特征，基帶單元（BBU）與射頻單元（RRU）分開安裝，RRU不再限于安裝在機(jī)房?jī)?nèi)，可節(jié)省室內(nèi)機(jī)房空間。同時(shí)RRU靠近天線端安裝，大大降低饋線帶來的功率損耗。分布式基站從2004年后開始逐漸引入，目前分布式基站已經(jīng)成為各大運(yùn)營(yíng)商建網(wǎng)的主流方式。
從當(dāng)前現(xiàn)有的基站形態(tài)看，天線和基站是獨(dú)立設(shè)計(jì)安裝，通過饋線連接傳輸射頻信號(hào)。在2G和3G時(shí)代，主流頻譜為3頻（900M/1800M/2100M），每扇區(qū)只需要3個(gè)RRU和2面天線，到了4G以及未來5G時(shí)代頻譜數(shù)量進(jìn)一步增加（比如700M/800M/2300M/2600M，甚至3.5GHz等高頻），站點(diǎn)上RRU的數(shù)量將非常龐大，同時(shí)天線數(shù)量也會(huì)相應(yīng)增加，將射頻上移到天線端會(huì)極大減少站點(diǎn)RRU模塊的數(shù)量。同時(shí)，大規(guī)模天線陣列技術(shù)（Massive MIMO）發(fā)展方興未艾，利用有限的頻譜提供更大的帶寬及更快的速率，是業(yè)界公認(rèn)的提高容量的最有效手段。要支持Massive MIMO必然要求有更多的發(fā)射和接收通道（比如4T4R、8T8R、16T16R等），如果采用RRU+天線組網(wǎng)方式，需要進(jìn)行大量的饋線連接，站點(diǎn)安裝空間和施工復(fù)雜度都是無法接受的。
綜上所述，當(dāng)前基站形態(tài)逐漸變得無法滿足MBB時(shí)代下多頻多模的建網(wǎng)要求，以及未來海量連接下Massive MIMO技術(shù)對(duì)基站提出的訴求，有必要在當(dāng)前基站形態(tài)進(jìn)行再次演進(jìn)，將射頻技術(shù)與天線技術(shù)進(jìn)行融合，一體化設(shè)計(jì)安裝，更高的集成度簡(jiǎn)化站點(diǎn)復(fù)雜度。
創(chuàng)新AAS技術(shù)助力運(yùn)營(yíng)商破解MBB時(shí)代站點(diǎn)建設(shè)難題
有源天線系統(tǒng)（Active Antenna System）是一種全新地將射頻TRX通道和天線發(fā)射單元融合的無線基站形態(tài)。按照當(dāng)前分布式基站RRU與天線分離的組網(wǎng)方式，AAS可以理解為將RRU的功能進(jìn)行上移，與天線進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。這種形態(tài)的基站有2大優(yōu)點(diǎn)：第一是有效減少站點(diǎn)基站設(shè)備數(shù)量，原有安裝天線的空間同時(shí)集成了射頻功能，不再需要單獨(dú)安裝RRU基站，這在多頻多模（比如5頻3模）的站點(diǎn)組網(wǎng)場(chǎng)景可以明顯減少設(shè)備數(shù)量，有效降低站點(diǎn)租金，并且?guī)?0%的安裝工時(shí)節(jié)省；第二是可以完美支持Massive MIMO技術(shù)，對(duì)于大量的發(fā)射接收通道不再需要用饋線連接射頻單元和天線，而是在數(shù)字域進(jìn)行運(yùn)算直接驅(qū)動(dòng)天線的陣子，可以支持4*4等高階MIMO，提供數(shù)倍網(wǎng)絡(luò)容量。
圖1：AAS基站
AAS已逐漸成為市場(chǎng)主流基站形態(tài)
全球主流設(shè)備廠商愛立信、華為、諾基亞等，在多年前就開始研究AAS相關(guān)技術(shù)，已經(jīng)相繼推出AAS商用產(chǎn)品。比如愛立信的AIR（Antenna Integrated Radio）系列基站、華為AAU（Active Antenna Unit）系列基站等就是基于AAS技術(shù)，將射頻與天線一體化設(shè)計(jì)的新形態(tài)基站，在全球多個(gè)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行商用服務(wù)。
全球多家主流運(yùn)營(yíng)商對(duì)AAS給予了認(rèn)可。沃達(dá)豐集團(tuán)表示AAS是簡(jiǎn)化站點(diǎn)的必由之路，認(rèn)為AAS不僅僅可以有效簡(jiǎn)化站點(diǎn)復(fù)雜性，同時(shí)可以快速提升熱點(diǎn)區(qū)域的小區(qū)容量。沙特Mobily表示AAS覆蓋效果好，部署像天線一樣簡(jiǎn)單，其智能天線波束賦型特性還能解決內(nèi)外區(qū)域用戶分布不均、帶寬需求不均等問題，提升用戶體驗(yàn)。
截至目前，部分運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)大規(guī)模部署了AAS基站，例如美國(guó)T-Mobile、秘魯Nextel、加拿大Telus等運(yùn)營(yíng)商已規(guī)模部署AAS基站，沃達(dá)豐在西班牙、埃及、土耳其、意大利、英國(guó)、南非等多個(gè)子網(wǎng)啟動(dòng)AAS基站部署。
隨著AAS基站在國(guó)內(nèi)外的大規(guī)模應(yīng)用，AAS技術(shù)代表未來基站發(fā)展方向的趨勢(shì)越發(fā)明顯。AAS基站相比于傳統(tǒng)的宏基站和分布式基站，具有更加靈活的配置和部署方式，這使得AAS基站有更加廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，將解決移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)帶來的流量壓力，也為5G處理海量數(shù)據(jù)和連接提供了有效的技術(shù)手段。
作者簡(jiǎn)介：
潘峰，高級(jí)工程師，信息工程專業(yè)碩士，現(xiàn)任中國(guó)信息通信研究院規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所副總工程師 ，有近14年電信業(yè)研究經(jīng)驗(yàn)，主要從事無線網(wǎng)規(guī)劃、無線網(wǎng)測(cè)評(píng)優(yōu)化、無線新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的重大問題研究。
曹磊，北京郵電大學(xué)博士，通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)任中國(guó)信息通信研究院規(guī)劃與設(shè)計(jì)研究所高級(jí)工程師，主要從事無線和移動(dòng)通信及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等咨詢、規(guī)劃和設(shè)計(jì)研究。
