Nanocell入門

　　Mindspeed科技和中國移動(dòng)研究院(CMRI)于今年9月簽署了一項(xiàng)合作備忘錄為在中國Nanocell的研究鋪平道路，但是，什么是Nanocell?它與電信行業(yè)有什么關(guān)系?



Mindspeed科技有限公司市場(chǎng)營銷副總裁 Rupert Baines

　　Nanocell到底是什么?

　　據(jù)市場(chǎng)研究公司Infonetics research的研究稱：基于廣泛引入的4G技術(shù)，小蜂窩基站(Small Cell)出貨量在2016年將增長(zhǎng)近40倍，以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)連接的持續(xù)增長(zhǎng)的需求。Small Cell在移動(dòng)領(lǐng)域中面臨最大的挑戰(zhàn)之一是：對(duì)流量持續(xù)增長(zhǎng)的需求。許多預(yù)測(cè)預(yù)計(jì)在未來十年中，通過電波傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將出現(xiàn)增長(zhǎng)1000倍的驚人水平。而更大頻譜范圍及具有其他先進(jìn)技術(shù)的LTE將有助于滿足為更多基站、更貼近用戶的關(guān)鍵需求，以提供所需容量。

　　Small Cell部署還有許多難題，包括回傳鏈路質(zhì)量、成本承受能力、小區(qū)干擾、頻譜可用范圍以及監(jiān)管限制，但是在過去幾年中這些難題已經(jīng)被克服。在該領(lǐng)域中，來自于中國移動(dòng)的Nanocell成為最新出現(xiàn)的技術(shù)之一。

　　中國移動(dòng)研究院對(duì)Nanocell的定義如下：“一種集成了支持GSM/TD-SCDMA/TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的Smallcell和WLAN(Wi-Fi)的解決方案。憑借支持雙無線網(wǎng)絡(luò)和WLAN(Wi-Fi)服務(wù)的關(guān)鍵特性，它能夠在企業(yè)、室內(nèi)、以及高容量熱點(diǎn)區(qū)域中部署。它也能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的寬帶連接作為一個(gè)低成本的網(wǎng)絡(luò)回傳，因此在降低部署及維護(hù)的成本的同時(shí)提供先進(jìn)的、可靠的安全功能。”

　　Nanocell提供移動(dòng)覆蓋到一個(gè)限定區(qū)域以及集成運(yùn)營商級(jí)WLAN接入點(diǎn)。它們經(jīng)常用于為非常密集的數(shù)據(jù)使用區(qū)域增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)容量。在某些方面，它們也是small-cell演進(jìn)的下一個(gè)迭代。

　　盡管一個(gè)nanocell在理論上的覆蓋范圍可達(dá)2千米，但在大多數(shù)情況下，它的覆蓋范圍不超過這個(gè)值：也許只有100 米-500 米。同樣，一個(gè)nanocell使得諸如在一場(chǎng)運(yùn)動(dòng)會(huì)或者音樂會(huì)場(chǎng)地中的部署，以期處理比平常時(shí)期更多的手機(jī)使用。總之，就像Small cell一樣，部署nanocell的原因是為了提升用戶的體驗(yàn)。將基站與用戶間更接近，降低了每個(gè)基站的用戶數(shù)量。這樣使得服務(wù)供應(yīng)商通過一個(gè)固定的無線接入頻譜可承載更多的通信量。這樣做反過來又增加了網(wǎng)絡(luò)的總?cè)萘俊?/p>

　　然而容量(在諸如購物中心、火車站、機(jī)場(chǎng)或者繁忙的街道等鬧市區(qū))是最主要的應(yīng)用，還有一個(gè)是針對(duì)農(nóng)村地區(qū)。如在一個(gè)村莊或農(nóng)村游覽勝地，利用傳統(tǒng)的宏蜂窩提供服務(wù)并非最經(jīng)濟(jì)的。在這種情況下，nanocell的覆蓋范圍將增加，但它沒有象一個(gè)完整的宏蜂窩那么多用戶而已：正是因?yàn)槿丝谙∈?，那些地區(qū)就沒有必要花更高代價(jià)了。

　　之所以與Wi-Fi卸載或宏蜂窩相對(duì)而應(yīng)用nanocell的原因是對(duì)網(wǎng)絡(luò)可完全控制的優(yōu)勢(shì)，以及nanocell實(shí)現(xiàn)了更加與終端用戶貼近連接的事實(shí)。

　　蜂窩尺寸的靈活性一直是自2G網(wǎng)絡(luò)以來的一個(gè)特性，也一直是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商如何能夠提升容量的一個(gè)重要的方式之一。在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上采用功率控制能夠更容易地防止工作在同頻率的臨近的蜂窩之間的干擾。通過小區(qū)分裂并創(chuàng)建更多的蜂窩以便為高密度區(qū)域服務(wù)，一家移動(dòng)運(yùn)營商能夠確保他們能夠?qū)⑹褂弥械念l譜得以優(yōu)化。這與以前的模擬系統(tǒng)不同，模擬系統(tǒng)有固定等級(jí)的蜂窩小區(qū)，小區(qū)分裂會(huì)造成干擾達(dá)到不可接受的程度。

　　據(jù)Vision Mobile調(diào)查顯示，一個(gè)nanocell標(biāo)準(zhǔn)范圍小于2km，一個(gè)picocell范圍小于200m，一個(gè)femtocell大約為10m。正如與電信行業(yè)相關(guān)的術(shù)語nanocell最近才被發(fā)明出來，還會(huì)有一些其他更改，但確切的名稱還是依靠運(yùn)營商來定義，然而，涵蓋范圍最廣的觀點(diǎn)是nanocell是比集成了運(yùn)營商級(jí)WLAN的其他small cell范圍更廣的small cell。

　　一些人把“picocell 2.0”描述為nanocell，盡管“small cell 2.0”也許是一個(gè)更為準(zhǔn)確的描述。比先前的Small cell的設(shè)計(jì)優(yōu)越之處是，包括了與Wi-Fi的緊密集成(“集成small cell與Wi-Fi”)，以及固有的多模特性。

　　經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

　　還有其他的解決方案以應(yīng)對(duì)高密度的網(wǎng)絡(luò)流量，包括提高Wi-Fi回程和引入增加數(shù)量的較大宏蜂窩基站。確保為消費(fèi)者提供更快的數(shù)據(jù)速度并非是Nanocell正越來越流行的全部原因，另一原因是運(yùn)營商也必須考慮到經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

　　要部署一個(gè)新的宏蜂窩需要花費(fèi)數(shù)十萬英鎊。部署包括尋找一個(gè)適合的地點(diǎn)、采購設(shè)備、支付供應(yīng)商、建筑工程、電纜、電源、場(chǎng)地租賃以及維護(hù)與支持。部署一個(gè)宏基站很可能涉及某些群體關(guān)注的局部問題。宏蜂窩的安裝費(fèi)用和后勤保障的缺乏可能減緩基礎(chǔ)架構(gòu)的部署。

　　另一方面，nanocell能夠與類似的基站完美匹配，一個(gè)nanocell的安裝使用了一個(gè)包含有一個(gè)基站、電源、傳輸和交換的集成單元，與在一根電線桿上安裝組件相比容易的多。大多數(shù)的建筑工程、電纜、天線、與空氣調(diào)節(jié)相關(guān)的功耗、場(chǎng)地租賃的費(fèi)用大幅度的降低或削減。Nanocell安裝的缺點(diǎn)是為同一區(qū)域提供服務(wù)，將需求比宏蜂窩更多的蜂窩，不管怎樣，與單個(gè)宏蜂窩成本相比，每個(gè)nanocell的成本僅為宏蜂窩的幾千分之一。

　　考慮到目前集成的nanocell成本，其可成為運(yùn)營商設(shè)法提高網(wǎng)絡(luò)容量的一個(gè)高性價(jià)比策略。隨著消費(fèi)者需求更多的數(shù)據(jù)及更長(zhǎng)的時(shí)間，運(yùn)營商清楚地知道如果想要在這個(gè)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，他們必須降低數(shù)據(jù)的成本。

　　Mindspeed和中國移動(dòng)就Nanocell研究開展合作

　　2012年9月，在一項(xiàng)中國移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)的開創(chuàng)性項(xiàng)目中，小蜂窩基站半導(dǎo)體解決方案領(lǐng)導(dǎo)者M(jìn)indspeed與在北京的中國移動(dòng)研究院(CMRI)簽署了一項(xiàng)備忘錄以持續(xù)加快建設(shè)中國移動(dòng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNet)。實(shí)施這一計(jì)劃將是通過開發(fā)和利用Mindspeed的基于其TD-SCDMA 和Transcede® LTE系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)解決方案的小蜂窩基站平臺(tái)。

　　中國擁有比世界上其他任何國家更多的移動(dòng)用戶，開發(fā)一種小蜂窩網(wǎng)絡(luò)以滿足網(wǎng)絡(luò)上日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)與流量需求至關(guān)重要。

　　Mindspeed和中國移動(dòng)研究院展開合作旨在加快整個(gè)中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司(CMCC)國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的TD-LTE小蜂窩系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。此外，公司還將在諸如SON技術(shù)、同步方法以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等關(guān)鍵問題上密切合作。

　　Mindspeed被選中參與此開創(chuàng)性的項(xiàng)目源于其在當(dāng)前小蜂窩基站市場(chǎng)中的領(lǐng)導(dǎo)地位及其未來的產(chǎn)品路線圖。Mindspeed是唯一一家擁有TD-SCDMA產(chǎn)品的公司，也是唯一一家已證明在其小蜂窩SoC中可同時(shí)支持高速分組接入(HSPA)和LTE 雙模的SoC公司，也是唯一能夠展示同時(shí)支持頻分雙工(FDD)LTE和時(shí)分雙工LTE(TD-LTE)解決方案的公司。

　　正如前面所提到的，CMRI對(duì)nanocell的定義可以描述成為“small cell 2.0”。有各種不同的架構(gòu)增強(qiáng)，但有如下兩點(diǎn)尤其值得描述出來。

　　首先是與Wi-Fi的集成。有些人天真地認(rèn)為small cell和Wi-Fi是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。但是一個(gè)更為明智的做法是將它們結(jié)合在一起，以充分利用經(jīng)濟(jì)措施(單一電源供電、共享回程、成本更低的物品供應(yīng)和運(yùn)營成本)并充分使用兩個(gè)承載網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同效應(yīng)(如：在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間傳輸切換，利用Wi-Fi額外的容量及來自于移動(dòng)電話的更大范圍、最佳服務(wù)質(zhì)量)。Small Cell 論壇致力于此，也成為CMRI的nanocell重要的一部分。

　　其次是多模。對(duì)大多數(shù)運(yùn)營商重要的一個(gè)方面是nanocell在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上支持多種蜂窩標(biāo)準(zhǔn)。大部分的成本實(shí)際是每個(gè)組成部分(場(chǎng)地、安裝、OAMP、電源、回程)的成本，因此，它們之間的結(jié)合顯著地分擔(dān)其費(fèi)用，并充分使用頻譜。

　　中國移動(dòng)在蜂窩技術(shù)上非常獨(dú)特。與世界上大多數(shù)國家一樣，GSM作為2G使用，但是針對(duì)3G，則使用TD-SCDMA(由3GPP標(biāo)準(zhǔn)化，并作為3G技術(shù)的選項(xiàng)之一)。針對(duì)4G，則使用LTE，但是TDD制式的(TD-LTE)：還尚未普及。然而，在全部LTE用戶中估計(jì)會(huì)有20%-40%，未來將最終使用它。CMRI nanocell必須支持這些技術(shù)：與 Mindspeed 結(jié)為合作伙伴關(guān)系的原因之一就是他們的這些SoC很獨(dú)特地支持這些標(biāo)準(zhǔn)。

　　未來

　　讓我們回到最開始的地方，預(yù)計(jì)在2016年小蜂窩基站的部署量將超過40倍。隨著4G 的部署席卷美國和歐洲用戶，對(duì)一致性服務(wù)和越來越高的數(shù)據(jù)速率的需求將持續(xù)增長(zhǎng)，small cell，尤其是nanocell將成為未來LTE網(wǎng)絡(luò)最主要的組成部分。

　　3G網(wǎng)絡(luò)使用small cell從宏蜂窩卸載數(shù)據(jù)，然而，隨著4G的興起，small cell將發(fā)揮出更大的作用。在4G網(wǎng)絡(luò)中，運(yùn)營商已經(jīng)推出與中國移動(dòng)和Mindspeed當(dāng)前正在研究的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)類似的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNet)基本架構(gòu)。一個(gè)HetNet由多層包括nanocell在內(nèi)的小的和大的蜂窩組成。這些蜂窩將能夠自組織無縫地為用戶提供一個(gè)更高質(zhì)量和一致性連接的網(wǎng)絡(luò)。

　　據(jù)《全球通信行業(yè)》近期評(píng)論道：基站已經(jīng)走向滅亡。文章提出，想法是在無線接入設(shè)計(jì)中將引入一個(gè)幾乎平坦的體系結(jié)構(gòu)，而該體系中small cell 與宏蜂窩不同，而且還要看是如何將小的多標(biāo)準(zhǔn)單元堆疊在一起。

　　阿爾卡特朗訊實(shí)際上已經(jīng)開始研究將來可能的發(fā)展前景， 即采用軟件定義無線電的方式可使運(yùn)營商只使用一個(gè)基站，并且憑借一個(gè)易于調(diào)整的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)2G、3G或4G間的切換。

　　更多的在該領(lǐng)域已開展的研究表明，移動(dòng)運(yùn)營商的全球基礎(chǔ)設(shè)施將在未來五年中經(jīng)歷一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)更好的覆蓋、提升數(shù)據(jù)傳輸速度以及用戶體驗(yàn)的整體改善。不過，值得一提的是，這還歸因于運(yùn)營商與正確的合作伙伴和設(shè)備供應(yīng)商去開發(fā)下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。