芯耀
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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)合開展的人工介質圓柱透鏡天線在高鐵、高速等線狀縱深領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，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的第一個吃螃蟹精神。移動研究院的新聞內容很短，欣喜之余，對該文予以解讀，讓大家對該技術更深入的了解。
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標準，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 基站的建設規(guī)模將數(shù)倍于 4G 基站。運營商不堪重負。
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，根據(jù)實際的 5G 基站負荷情況，對 5G 基站進行智能化關閉。
功耗之所以如此之高，與 MIMO 天線（64T/64R）有很大關系。
透鏡天線技術具有高增益、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。
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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。
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)絡質量提升明顯，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)絡質量，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)應用，主要是它解決了現(xiàn)階段市場主流設備商無法解決的痛點。高鐵和高速公路通信網(wǎng)絡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，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，導致數(shù)據(jù)丟包。高鐵和高速公路場景是網(wǎng)絡覆蓋中難啃的“骨頭”。從應用結果看，西安海天天線公司的新型介質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，擁抱先進技術，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)幾大領域的市場潛力不可小覷。
天線技術一百年來技術路線并無變革， 人工介質透鏡技術是一種革命性的技術，為中國乃至世界的通信行業(yè)提供了全新的解決方案。
