在圍棋中,“先手”是一個十分重要的概念。誰先落子就具有頗大的優(yōu)勢,由此產生了“讓先”“執(zhí)先”等概念,也引申出了“敢于爭先”這樣的成語。
在科技產業(yè)中,也經常有一些關鍵的技術進化能帶來“爭先”的效果。18世紀后半葉,工業(yè)革命已經陸續(xù)在很多領域產生苗頭,但一直不溫不火。直到蒸汽機的發(fā)明和普及,突然為整個工業(yè)革命加速。這就是一個以技術進化,為產業(yè)爭得先機的典范。交流電之于電氣化,硅晶管之于半導體,都具有明顯的技術加速與產業(yè)爭先性質。
而在移動通信,這個我們每日與之相伴的產業(yè)中,也有一些“落子即爭先”的代表。很多朋友有這樣的感受,在4G時代后半段網(wǎng)絡體驗有了明顯提升,在線觀看直播、視頻突然加速普及。這種體驗升級,延綿到5G時代的今天,逐漸成為了不可缺少的日常資源。
在這樣的產業(yè)升級背后,有一項至關重要的技術:Massive MIMO。
很多對移動通信有研究的朋友,都說Massive MIMO的應用和升級堪稱“封神”事件,一舉改變了4G到5G產業(yè)周期的真正價值和真實用戶體驗。
所謂Massive MIMO,是指大規(guī)模天線陣列技術。其基本原理是極大數(shù)量增加基站中的天線數(shù)量,從而對不同的用戶形成獨立的窄波束覆蓋,基于用戶的空間隔離系統(tǒng)同時傳輸不同用戶的數(shù)據(jù),從而數(shù)十倍提升系統(tǒng)吞吐量??梢酝ㄋ滓稽c理解,Massive MIMO就是讓移動基站中由原先的獨唱,變成了一場大合唱。這樣傳輸給用戶的聲量更大,信息更多,甚至十倍升級了用戶的下載速度。
而更加值得注意的是,Massive MIMO技術始終沒有停滯不前。在4G時代率先將其引入產業(yè)化的華為,在5G時代的變遷中,在移動通信走向“雙碳”綠色的必經之路上,持續(xù)率先推動著Massive MIMO的進化。借用一些朋友的話說,Massive MIMO的“神作”不是一場電影,而是一部連續(xù)劇。
這部劇的最新劇情,是8月30日,在華為舉辦的無線首屆媒體沙龍暨MBBF2021預溝通會上,華為無線產品線首席營銷官甘斌發(fā)表了《華為持續(xù)引領,開辟5G Massive MIMO綠色新賽道》的主題發(fā)言,馬上引發(fā)了業(yè)界的強烈關注。其原因在于,華為分享了Massive MIMO領域的下一個突破性創(chuàng)新方向——引領綠色5G網(wǎng)絡建設。
甘斌表示:“面向雙碳目標,華為通過超大規(guī)模天線陣列的突破性創(chuàng)新持續(xù)引領,通過對基帶算法、天線等軟硬件創(chuàng)新,實現(xiàn)超大規(guī)模天線陣列,最大化天面利用、綠色節(jié)能和體驗覆蓋,開辟5G Massive MIMO綠色新賽道?!?/p>
這次全新的技術升級,讓原本為提升用戶體驗,拓展站點能力而生的Massive MIMO有了全新的身份:“雙碳”時代的節(jié)能大使。
從4G的變革者,到5G的開拓者,再到綠色節(jié)能時代的先鋒官。今天,咱們來分享這樣一個故事——關于華為推動的Massive MIMO進化三部曲。
將Massive MIMO引入4G,為無線通信爭一先
多天線陣列技術,其實在原理上講并不復雜,也早就在移動通信學術界有過探討。但在產業(yè)中真正落地卻非常復雜。其原因在于,Massive MIMO需要數(shù)據(jù)傳輸能力、天線工程化、軟硬件適配的綜合保證,是一道完完全全的綜合題。雖然業(yè)界都看到了它的可能性,但直到4G中期也無法將之產業(yè)化。
直到2014年,厚積薄發(fā)的華為出手了?;谛诺阑ヒ仔栽诙嗵炀€領域的研究,華為在Massive MIMO引入4G方面完成了創(chuàng)新突破。當年9月,華為聯(lián)合中國移動推出了全球首臺實驗室樣機,并在一年后推出了Massive MIMO商用樣機。
隨后,北京、上海、東京等城市分別在華為的產品賦能下開啟了Massive MIMO測試與試運行,效果非常理想。當時,Massive MIMO條件下4G網(wǎng)絡可以實現(xiàn)單載波實測速率超過650Mbps,數(shù)倍提升了運營商的頻譜資源使用效率,并且將基站信號覆蓋范圍提升了近一倍。
與此同時,Massive MIMO還在城市環(huán)境中展現(xiàn)出了一種影響至今的關鍵優(yōu)勢,由于Massive MIMO的天線陣列呈現(xiàn)出立體的信號覆蓋范圍,非常適合城市立體空間中的用戶分布,極大提升了城市用戶的移動網(wǎng)絡體驗。在地形復雜、干擾極多的高樓、地鐵、居民樓里能夠痛快上網(wǎng),Massive MIMO功不可沒。
而對于運營商來說,華為引領的Massive MIMO變革還有一個巨大優(yōu)勢,就是其改造成本小,用戶無需更換機型,業(yè)務提升力度卻極大。并且Massive MIMO在當時被廣泛認為可以面向5G演進,將進一步節(jié)省運營商長期成本。因此,Massive MIMO在4G時代后期形成了一股移動通信的升級風潮,間接推進了移動經濟、數(shù)字化業(yè)態(tài)的到來。
而華為也確實踐行了諾言,接下來的5G時代,Massive MIMO并未缺席。
5G到來,與大帶寬協(xié)同出擊
當5G到來之前,Massive MIMO已經被業(yè)界認為是必備方案。而華為又在此時提出了一個新的問題:Massive MIMO僅僅是應該跟進5G;還是要在5G時代完成進化,成為5G特性的放大器?
后來的答案,是華為選擇了后者。
5G的核心特性是大帶寬,而Massive MIMO的多通道能力恰好可以成為5G特性的落地接口。但這個理論上的產業(yè)設想并不容易實現(xiàn),需要多方面的技術積累與長期的產業(yè)實踐。
在4G向5G的轉化期,華為在加大重點技術研發(fā)的同時,陸續(xù)推出了多種商用設備,為5G進化完成產業(yè)準備。最終,華為推動了Massive MIMO的第二次進化,大帶寬Massive MIMO成為產業(yè)現(xiàn)實。
2018年,華為在MWC發(fā)布了全系列場景化Massive MIMO AAU,深度匹配5G部署的多樣化場景。為了兼容5G網(wǎng)絡設備中多頻段、多制式的網(wǎng)絡特點,華為推出的Massive MIMO產品相對于4G復雜度提升了上百倍,并且加入了AI自動駕駛網(wǎng)絡技術,極大程度提升了Massive MIMO設備的運維管理效率。
隨后,華為的5G Massive MIMO在多個城市進行了落地。在產業(yè)實踐中,華為的5G Massive MIMO設備集成度更好,基站尺寸更小更輕,降低了5G網(wǎng)絡的更新部署成本,實現(xiàn)了相比4G的10倍以上體驗升級。
2020年10月,華為與中國電信聯(lián)手完成了地鐵場景的5G室內分布式Massive MIMO技術試點,這一試點在室內數(shù)字化分布系統(tǒng)中引入Massive MIMO技術,有效解決室內5G的小區(qū)間干擾問題,用戶速率提升40%以上。這一創(chuàng)新,不僅在室內實現(xiàn)了千兆體驗,為商場、體育場、餐廳等場景帶來了優(yōu)質的5G升級,更為場景化需求極強的5GtoB業(yè)務探明了方向。
經過實踐,華為證明了TDD Massive MIMO是5G成功的基礎。甚至說,5G時代需要把多天線技術帶入每個頻段、每個場景,最大化釋放大帶寬的潛能。除TDD頻段外,華為也在推進FDD向Massive MIMO演進,毫米波向超大規(guī)模陣列演進,全頻段走向Massive MIMO,為5G的極致體驗打通最后一公里。
而在5G進行時的今天,低碳綠色的社會責任逐漸成為通信產業(yè)必修課。此時華為又極具前瞻性地提出了新的問題:5G僅僅需要體驗升級嗎?Massive MIMO是否能為環(huán)境和社會貢獻更多?
“雙碳”時代,走向綠色Massive MIMO
可能很多身在通信產業(yè)之中的朋友,也不會想到Massive MIMO在無線通信產業(yè)的第三次升級,竟然是向著綠色節(jié)能、低環(huán)保的新方向。
數(shù)十年來,無線通信產業(yè)都是向著“更快、更強、更高效”奔跑,似乎帶寬和速率是永遠的方向。但在“雙碳”目標明確上升為國家戰(zhàn)略的今天,無線通信肩頭也迎來了更多責任。從來身處時代潮汐最前沿的無線通信,似乎也應該在節(jié)能環(huán)保的大勢所趨下完成一次“爭先”。
為此,華為推動了Massive MIMO的第三次進化:面向資源利用與節(jié)能減排需求的全新升級。
事實上,華為一直在Massive MIMO領域推動節(jié)能減排的持續(xù)優(yōu)化。但以往的方案更對是對中射頻、功放等有源部分的持續(xù)優(yōu)化,使能每比特能效實現(xiàn)漸進式提升。而這次升級之所以能被稱為突破式進化,是因為華為通盤考慮了Massive MIMO的多重資源消耗與能源節(jié)約,推進了面向“雙碳”目標的質變式升級。
具體而言,新的綠色Massive MIMO在資源利用上踐行了三重“最大化”:
一、面向站點空間,推動天面利用最大化:以往,Massive MIMO的迎風面積只有0.3平方米,站點天面空間沒有被充分利用。而新型綠色版的Massive MIMO可以實現(xiàn)無障礙部署,充分利用空間,最大化天面資源利用率。
二、面向能耗問題,推動綠色節(jié)能最大化。在站點最為核心的能耗問題上,新型Massive MIMO可以實現(xiàn)更窄的業(yè)務信道波束,進而推動基站可以配置更低的發(fā)射功率,降低基站能耗。新型綠色版Massive MIMO配置了160W的發(fā)射功率,即可達到傳統(tǒng)320W的覆蓋范圍。在邊緣用戶覆蓋體驗相同的前提下,新型綠色版Massive MIMO可以降低50%以上能耗。
三、面向建站成本,推動體驗覆蓋最大化。在不增加基站發(fā)射功率的前提下,新型綠色版Massive MIMO能夠提升下行覆蓋3dB,上行覆蓋也會相應增強。以此方案,可以讓邊緣用戶平均體驗提升30%,從而可以降低基站建設數(shù)量與綜合成本。
華為推動的新型綠色Massive MIMO,可以說是在站點、功率、體驗等多方面進行了突破式創(chuàng)新,既確保了運營商效益與成本優(yōu)化,同時也令用戶體驗得到保證。只有這種多贏局面下,“雙碳”目標才能切實推動和發(fā)展,無線通信產業(yè)才有實際的價值進化可言。
在媒體采訪中,甘斌解釋了華為能夠數(shù)次引領Massive MIMO進行行業(yè)升級,背后的原因究竟是什么。
首先,技術升級背后是對技術趨勢、產業(yè)方向的洞察。華為很早就看到了Massive MIMO面向未來發(fā)展的一系列必然性。諸如大帶寬、低功耗,既是無線通信的必經之路,也是Massive MIMO的確定方向。把握這一洞見,華為始終堅持早布局、早準備,進而成為了每次升級的引領者。
其次,華為在技術上進行了多路徑的準備,確保大量關鍵技術都已就緒。否則在洞察出來之后,想法會無法與技術升級相適配。只有高強度的研發(fā)投入,始終堅持對大量基礎方向的布局與推進,才能確保華為始終走在引領者的軌跡上。
最后也是最根本的,是面向客戶需求的產品創(chuàng)新精神。運營商客戶需要什么,華為就鉆研和準備什么。這種直接但始終不變的供需邏輯,讓華為往往能“執(zhí)先”而行,為產業(yè)擔當探索者。
在刻不容緩的雙碳時代,Massive MIMO或許將又一次成為爭先的勝負手。
Massive MIMO的三次進化,也在某種程度上注解了“華為”精神:忠于為需求而創(chuàng)新,敢于為天下爭一先。
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