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补足5G短板 透镜天线纳入行业标准

铁流 · 2020-05-03 · 来源:铁君
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  日期,相关部门批复同意将透镜天线纳入行业标准。在经过2年时间,透镜天线终于冲破利益集团设置的重重阻碍,获得相关部门的认可纳入行业标准。整个历程堪称前往西天取经,历经九九八十一难。实践证明,真正先进的技术是拦不住的,利益集团的阻扰虽然使透镜天线纳入行业标准是时间被拉长,但使技术更加成熟。我们有理由相信,随着透镜天线被纳入行业标准,透镜天线将获得越来越广阔的市场空间。

  

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  现有5G存在功耗 成本 覆盖 三大问题

  当下,就效率而言,5G和4G是相差无几的,因而采用高频扩容、暴力堆料的方式提升网速,以天线为例,从4G时代的4根天线(2T/2R)提升到128根、192根天线。在MIMO天线暴力堆料,进而需要配属大量尖端射频芯片和配套天馈系统、散热系统,导致成本、功耗飙升。

  

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  在行业内,5G基站的短板被调侃为“覆盖、成本、功耗三个3”,也就是3倍成本,3倍功耗、1/3覆盖。

  以覆盖来说,当下5G(中频)基站的覆盖只有200至300米,由于覆盖太差,一些通信厂商呼吁清理2G、3G频谱,用低频部署5G以提升覆盖。

  就成本来说,当下的5G基站是4G基站的3倍。

  就功耗来说,5G基站是4G基站功耗的3倍左右。中国移动董事长杨杰就在GTI国际产业峰会表示,“当前5G基站价格是4G基站投资的2倍,功耗约为2.5-3倍”。

  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。

  即便不计算供电改造和站点租用成本,仅基站的电费和采购成本就4G的9倍以上。这对于利润下滑的运营商而言,着实是不小的负担。如果普及采用MIMO天线的5G基站,会导致全年利润还不够支付电费。

  正是因为5G单基站覆盖范围有限,基建成本、维护费用过于高昂,因而运营商正在积极探索5G低成本部署方式。为了削减成本,过去一直奉行自建网络的运营商开始抱团取暖,移动与广电合作,电信则与联通合作,这些合作的背后根源是采用MIMO天线暴力堆料路线的5G网络,其基建和维护成本太过昂贵。

  低频5G是歧途  5G的信号4G的网速

  由于要实现同样的覆盖水平,其建设成本和功耗会是4G的9倍以上。运营商正在探索低成本、低功耗组网模式。也就是放弃中频、高频,采用700Mhz这样的低频来部署5G,由于低频电磁波覆盖范围较中高频更好,这样就可以弥补现阶段5G覆盖只有200至300米的不足。同时,设备商对MIMO天线进行阉割,将64T/64R阉割为8T/8R,4T/4R或2T/2R。

  这样一来,天线的功耗是降下来了。但又产生一个问题,5G走的就是高频扩容路线,性能就是靠大带宽、MIMO天线等暴力堆料堆上去的,相对于中频500兆左右的带宽,以及高频1000兆以上的带宽,低频的带宽只有几十兆,和4G的带宽差不多,4T/4R或2T/2R则基本就是4G的规格。这种为了降低成本又搞阉割,就导致阉割之后的5G性能和4G差不多。

  从实践上看,广电就在700M低频上部署这种低成本、低功耗组网模式,消耗40M带宽,理论下行网速为220—440Mbps。爱立信在20MHz带宽、2T2R情况下,5G终端实测下载速率为163Mbps。

  

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  作为参照,早期的4G Cat 4标准理论下行网速为150Mbps,4G Cat 6标准理论下行网速为300Mbps,4G Cat 12、Cat 13标准理论下行网速600Mbps,联通在雄安4G实测网速则达到1.2Gbps。

  

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  可以说,广电和爱立信的低频5G方案是5G的信号标志,4G的网速。采用所谓的“中低频、低成本、低功耗5G方案”,其网速和4G是差不多的。此前4G被限速,原因就在于此,否则5G网速和满血版4G差不多,月租更贵,谁会为这种4G网速的5G买单呢?

  

  透镜天线能够补足现阶段5G的短板

  龙勃透镜原理是将入射的特定波长的电磁波汇聚,汇聚到球面上的某一个点。同样的,它也可以将电磁波沿着原方向反射回去。龙勃透镜的的结构有一点像洋葱,由N层特殊材料构成,由于每层材料的折射率不一样,从而导致了电磁波折射,进而可以将电池波向固定方向发射出去。因此,透镜天线在覆盖范围上相对于MIMO天线具有先天优势。

  

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  ( 透镜天线的辐射效果演示)

  

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  (美国Giant Eyeball )

  如果把使用透镜天线把MIMO天线替换,可以把5G信号覆盖范围提升1倍以上,这样一来,就可以把基站数量削减一半以上,这样可以大幅降低站址租用成本和基站采购成本。

  基站换装透镜天线后,RRU可以直接砍掉一半,BBU、天馈系统、散热系统等也可以简化......进而使整个5G基站“瘦身”和简单化,降低5G基站的成本。

  由于透镜天线比传统天线电费节约30%,加上RRU、BBU、天馈系统、散热系统等简化后又能大幅降低能耗,这会造成使用透镜天线的新型5G基站能耗大幅降低,有望降低到与4G基站相差不大的水平。另外,能耗大幅降低后,又可以免去大规模的电网改造成本。

  这样一来,采用透镜天线后,能够克服现阶段5G覆盖、成本、功耗三大难题,补足现阶段5G的短板。

  

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  口说无凭,用运营商测试数据说话。

  运营商在兰新高铁、高速上在站间距为1200米的12个站的路段上,实现“隔站闭站”技术,关闭6个站,使站间距扩展至2400米,在保留的6个站中,用透镜天线替代原站的板状天线,用户在线感知度不仅没有恶化,还优于原网,实现全面提升。

  这套透镜天线升级方案相较于MIMO天线方案而言,在用户体验更好的情况下,把基站数量削减了50%,把天线和RRU数量削减了75%,基站的运营成本(租金、电费、人工维护费)减少了一半以上,而且撤下的设备还可再利用。

  

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  (拆卸下来的传统天线)

  从测试结果上课,透镜天线相对于MIMO天线在多个方面具有明显优势。

  透镜天线利用现有4G站址部署5G基站设备(包括5G基站天线),将5G与4G共站建设的解决方案,使用5G透镜天线,可减少独立新建5G基站。既可节约大量建设资金,显著降低能耗、减少环境污染,在技术上,又能提高现网信息传输速率、提升感知度,做到双网互补、增加网络的可靠性。

  在“5G隔站闭站”达到感知度百分比更优的条件下关闭一半基站,对新建5G基站投资可减少一半;对建成基站每年可减少运营开支50%;在4G基站上闭站的设备还可用于优化4G弱覆盖地区,再省一笔开支;上述节省的费用,运营商可贡献国家、降低流量费、提高大流量门限反馈网民;若少建设半数5G基站,意味着能耗减半,电磁污染减半。

  

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  (铁塔上的透镜天线)

  历经九九八十一难  成为行业标准

  既然透镜天线这么好,为何只是运营商比较关心,进行各种测试,设备商却无动于衷呢?

  根源还是利益。必须说明的是,透镜天线将会重构现有的5G产业链。

  现阶段的5G思路是高频扩容,把系统搞的非常复杂,进而产生了成本和功耗问题。

  而采用透镜天线后,5G基站会“瘦身”,变得简单化,比如天线、RRU、BBU、天馈系统、散热系统等都会简单化,一些厂商64T/64R的MIMO天线,高性能RRU、BBU等都会失去用武之地。

  更加可怕的是,采用透镜天线的5G基站相对于现阶段5G基站可以实现相同范围内,5G基站数量至少减少一半,这对于设备商而言,是直接把市场规模削减一半,通信设备大厂自然对透镜天线恨得咬牙切齿。部署透镜天线后,在覆盖相当的情况下,可以将RRU减少75%,对于供应商而言无疑是噩梦。

  何况,诸多大厂在把5G系统“复杂化”方面申请了海量专利,透镜天线一下子把方向引向系统简单化之后,会导致大量专利变成废纸,不仅无法收取高额专利费,反而使数以亿计的研发成本全部打水漂。

  断人财路如杀人父母,垄断寡头对透镜天线自然是没有什么好眼色。

  事实上,1年多前中移动就牵线搭桥,试图说服国内通信龙头企业采用透镜天线,但基于自身商业利益,最后不仅没有能达成合作,反而政商关系火力全开,各种设卡阻扰透镜天线的推广和应用。

  从历史上看,类似的事情曾经发生过多次,比如柯达发明了数码相机,但为了自己的商业利益阻扰新技术的推广。又比如IBM的工程师最先发明了关系型数据库,但因为IBM被自身传统数据库庞大的商业利益绑架,最后被甲骨文抓住机会率先商用关系型数据库一举逆袭。还有美国无线电公司(RCA)最早应用液晶显示技术,但因RCA是彩色显像管行业的龙头老大,历史包袱太重,于是被日本企业采用液晶显示技术重构行业格局。

  国内设备商只是在走柯达、IBM、RCA等公司的老路。幸好运营商慧眼识珠,积极试用和推广,透镜天线终于被批准成为行业标准。

  透镜天线对当下时局恰逢其时

  虽然一些厂商及其支持者在一些会议上对透镜天线非常酸,但面对运营商的测试数据,也只能无奈的承认透镜天线的优越性。按照常理说,推广新型天线,应当是整机企业的事情,结果现实却是天线厂商和运营商积极推进,整机厂商非常冷淡,甚至动用力量进行阻扰,透镜天线研发团队领头人肖老爷子甚至被一些人视为是骗子。这导致原本2年前就可以推广应用的透镜天线,就是因为利益集团阻扰,耽搁了2年时间。

  在国内受阻的同时,一些外商倒是前来洽谈合作。然而,肖老爷子是一位抗美援朝参军的老兵,自然是不愿意把技术卖给外国公司。

  

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  (肖良勇教授,身穿白衬衫的长者)

  正所谓祸福相依,虽然被刁难了2年,但经过2年时间的磨练,透镜天线也更加成熟,现在的透镜天线已经实现了4G、5G共站通用,而且直接把透镜天线插现有4G、5G基站就能用。新一代的透镜天线重量只有6KG,非常轻巧,而MIMO天线则高达45KG至60KG,到铁塔上挂个天线必须2人以上才能完成。

  正是因为透镜天线能够弥补现阶段5G覆盖、成本、功耗的短板,且体积小、重量轻,维护方便,才使运营商对这项技术非常热衷,即便设备商态度冷淡,也依然不依不饶推进这项技术落地。目前,国内已经有多个省份正在进行或要求进行小规模部署测试。据测算,一旦完成部署,可以大幅降低运营成本。

  

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  历史证明,真正的高科技是拦不住的,新技术虽然会损害一些厂商的利益,但运营商可以降低组网成本,最终受益的是老百姓。

  相反,如果继续央妈放水印钱投资5G的模式,将会进一步加剧通胀,变成稀释全民财富向通信行业输血,这些热钱最终会流向房地产并推高房价。

  当下,房价已经是老百姓共同的痛,何况受疫情和贸易摩擦影响,国家财力并没有充裕到可以挥霍的地步,透镜天线这种可以大幅降低成本的技术,有什么理由拒之门外呢?难不成个别垄断寡头的利益比全民福祉更加重要?比中国通信产业整体进步更加重要?

  不仅中国需要透镜天线,外国更加需要透镜天线。相对于国内会受到很多技术和产品以外的因素影响,国外运营商更加注重技术本身和性价比,更加追求低能耗,追求利润,在这方面,透镜天线优势明显,外商会比国内运营商更有动力去部署。

  总而言之,透镜天线对当下的新基建而言是恰逢其时,历经九九八十一难,成为行业标准后前程似锦。

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