中移动完成透镜天线试点 解决5G功耗覆盖问题_风闻

日前，中国移动研究院在官微上正式发布了《新型透镜天线进行首次高铁覆盖实验》一文。中国移动研究院、中国移动甘肃公司与西安海天天线科技股份有限公司联合开展的人工介质圆柱透镜天线在高铁、高速等线状纵深领域的长距覆盖取得突破性进展。两年以来，铁流多次推介透镜天线新技术，终于在今日见到项目落地。首先感谢中国移动管理层敢为人先拥抱新技术的第一个吃螃蟹精神。移动研究院的新闻内容很短，欣喜之余，对该文予以解读，让大家对该技术更深入的了解。

 

该次高铁覆盖实验中，中国移动甘肃公司使用了西安海天天线公司生产的透镜天线，通过“隔站闭站”的方式减少了一半基站，其效果达到甚至优于移动集团要求的技术标准，从而实现“降本增效”（ 即降低50%的运营费用及50%的新基站建设投资）节能降耗的目的。目前中国移动总部向各省公司已经下发了《关于开展新型天线最佳实践推广的通知》。之所以中移动对透镜天线如此青睐，主要是透镜天线有助于解决现阶段基站存在的功耗、覆盖、成本这三大短板，尤其是无比头疼的功耗问题，透镜天线起到了药到病除的效果。

从运营商公布的数据看，现阶段5G技术存在着两个不可回避的短板，功耗与覆盖。

以覆盖来说，相比4G基站800至1000米的覆盖距离，5G（中频）基站的覆盖距离只有200至300米。要想达到4G的广义覆盖水平，5G基站的建设规模将数倍于4G基站。运营商不堪重负。

就功耗来说，5G基站是4G基站功耗的3倍左右。中国电信技术创新中心副主任杨峰义指出，5G基站典型功耗在3500瓦左右。同样覆盖目标情况下，5G基站数量将达到4G的3-4倍，这样5G移动网络的整体能耗将是4G的9倍以上。2018年全年三家运营商的移动基站共耗电约270亿度，总电费约240亿元，在同样覆盖情况下，5G网络的能耗将达到2430亿度，电费将达到2160亿元。

根据2019年财报，三大运营商营收总和为1.4万亿元，总利润为1384亿元。换言之，就是5G基站的功耗会达到三大运营商的总利润的1.5倍。因此，中国联通宣布在每天（21:00-次日9:00）时间段内，根据实际的5G基站负荷情况，对5G基站进行智能化关闭。

功耗之所以如此之高，与MIMO天线（64T/64R）有很大关系。

透镜天线技术具有高增益、垂直波瓣宽、损耗小、天线效率高的优势，使用介质圆柱透镜天线基站的覆盖面积是使用传统板状天线基站的覆盖面积4倍以上。就功耗来说，采用透镜天线后，可以大幅简化基站的天馈系统，RUU可以直接减少一半，使系统能耗下降50%至70%。因此，基站的数量可大幅减少，这对后期减少站址、节省铁塔租赁费、电费、维护费等运营成本提供了技术支撑及可行性。据甘肃移动的营运数据表明，综合成本节省约50%以上。

近年来，中移动与西安海天天线联合在甘肃、陕西、广东、福建、天津、江西、云南、江苏等地完成了多场景的实地联网测试，从测试结果看，透镜天线达到了提升覆盖，降低功耗、以及节约成本的目标。

举例：

中移动在甘肃兰新高铁使用透镜天线对站点进行改造，将目标小区6个站点中的3个站点进行了替换，然后对高速运行中的高铁进行测试。从结果看，完全满足了对高铁覆盖各项参数的要求，并且感知度（优良率）比原天线状态（不闭站、原板状天线）更好。

中移动在江西、天津等地的测试也表明，利用透镜天线对站点进行改造后，高铁和高速公路整体网络质量提升明显，透镜天线相对于常规平板天线有效提升了覆盖水平和网络质量，改善了用户体验。

之所以透镜天线能在铁路和公路率先联网应用，主要是它解决了现阶段市场主流设备商无法解决的痛点。高铁和高速公路通信网络的覆盖一直是老大难问题，原因有以下两点。首先，高铁车厢是一个封闭的金属盒子，电磁波要进入车厢内，对信号强度有较高要求。

其次，高铁在高速移动中，势必频繁变换基站，导致数据丢包。高铁和高速公路场景是网络覆盖中难啃的“骨头”。从应用结果看，西安海天天线公司的新型介质透镜天线为运营商提供了圆满的解决方案。

 

此外，透镜天线的适用范围远不止铁路和公路场景，在城乡广域覆盖和城市CBD等场景也有广阔的前景。就城市CBD场景而言，透镜天线也具有不可撼动的优势，中移动《关于开展新型天线最佳实践推广的通知》里提到：“多波束天线可部署于演唱会、展览、体育赛事等重保场景，进一步提升网络容量、改善客户体验”，“后续计划引入F频段多波束天线，建议部署在5G基站反向开通3D-MIMO后仍无法满足的极端高容量需求场景”。

（兰州西客站透镜天线覆盖前后对比图）

事实上城市CBD场景属于市场中的“肥肉”，目前通信大厂牢牢把持着这块市场。在过去2年多时间里，虽然中移动希望某些大厂能够从我国通信行业的整体发展的高度出发，不局限于通信大厂自身利益，抛弃落后技术，拥抱先进技术，推进整体行业进步。但理想很丰满，现实很骨感，传统大厂对新技术一直采用封闭保守的态度。

由于透镜天线在功耗和覆盖方面相对于传统天线有着无与伦比的优势，在未来新型wifi、无人驾驶与SpaceX的星链系统几大领域的市场潜力不可小觑。

天线技术一百年来技术路线并无变革， 人工介质透镜技术是一种革命性的技术，为中国乃至世界的通信行业提供了全新的解决方案。