Nanocell入門(mén)

　　Mindspeed科技和中國移動(dòng)研究院(CMRI)于今年9月簽署了一項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(yíng)銷(xiāo)副總裁 Rupert Baines

　　Nanocell到底是什么?

　　據市場(chǎng)研究公司Infonetics research的研究稱(chēng)：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(cháng)近40倍，以應對數據連接的持續增長(cháng)的需求。Small Cell在移動(dòng)領(lǐng)域中面臨最大的挑戰之一是：對流量持續增長(cháng)的需求。許多預測預計在未來(lái)十年中，通過(guò)電波傳輸的數據將出現增長(cháng)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(mǎn)足為更多基站、更貼近用戶(hù)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、小區干擾、頻譜可用范圍以及監管限制，但是在過(guò)去幾年中這些難題已經(jīng)被克服。在該領(lǐng)域中，來(lái)自于中國移動(dòng)的Nanocell成為最新出現的技術(shù)之一。

　　中國移動(dòng)研究院對Nanocell的定義如下：“一種集成了支持GSM/TD-SCDMA/TD-LTE標準的Smallcell和WLAN(Wi-Fi)的解決方案。憑借支持雙無(wú)線(xiàn)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、以及高容量熱點(diǎn)區域中部署。它也能夠使用標準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)限定區域以及集成運營(yíng)商級WLAN接入點(diǎn)。它們經(jīng)常用于為非常密集的數據使用區域增強網(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2千米，但在大多數情況下，它的覆蓋范圍不超過(guò)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)運動(dòng)會(huì )或者音樂(lè )會(huì )場(chǎng)地中的部署，以期處理比平常時(shí)期更多的手機使用?？傊?，就像Small cell一樣，部署nanocell的原因是為了提升用戶(hù)的體驗。將基站與用戶(hù)間更接近，降低了每個(gè)基站的用戶(hù)數量。這樣使得服務(wù)供應商通過(guò)一個(gè)固定的無(wú)線(xiàn)接入頻譜可承載更多的通信量。這樣做反過(guò)來(lái)又增加了網(wǎng)絡(luò )的總容量。

　　然而容量(在諸如購物中心、火車(chē)站、機場(chǎng)或者繁忙的街道等鬧市區)是最主要的應用，還有一個(gè)是針對農村地區。如在一個(gè)村莊或農村游覽勝地，利用傳統的宏蜂窩提供服務(wù)并非最經(jīng)濟的。在這種情況下，nanocell的覆蓋范圍將增加，但它沒(méi)有象一個(gè)完整的宏蜂窩那么多用戶(hù)而已：正是因為人口稀疏，那些地區就沒(méi)有必要花更高代價(jià)了。

　　之所以與Wi-Fi卸載或宏蜂窩相對而應用nanocell的原因是對網(wǎng)絡(luò )可完全控制的優(yōu)勢，以及nanocell實(shí)現了更加與終端用戶(hù)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(lái)的一個(gè)特性，也一直是網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商如何能夠提升容量的一個(gè)重要的方式之一。在數字網(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(guò)小區分裂并創(chuàng )建更多的蜂窩以便為高密度區域服務(wù)，一家移動(dòng)運營(yíng)商能夠確保他們能夠將使用中的頻譜得以?xún)?yōu)化。這與以前的模擬系統不同，模擬系統有固定等級的蜂窩小區，小區分裂會(huì )造成干擾達到不可接受的程度。

　　據Vision Mobile調查顯示，一個(gè)nanocell標準范圍小于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(yǔ)nanocell最近才被發(fā)明出來(lái)，還會(huì )有一些其他更改，但確切的名稱(chēng)還是依靠運營(yíng)商來(lái)定義，然而，涵蓋范圍最廣的觀(guān)點(diǎn)是nanocell是比集成了運營(yíng)商級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)更為準確的描述。比先前的Small cell的設計優(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)濟優(yōu)勢

　　還有其他的解決方案以應對高密度的網(wǎng)絡(luò )流量，包括提高Wi-Fi回程和引入增加數量的較大宏蜂窩基站。確保為消費者提供更快的數據速度并非是Nanocell正越來(lái)越流行的全部原因，另一原因是運營(yíng)商也必須考慮到經(jīng)濟優(yōu)勢。

　　要部署一個(gè)新的宏蜂窩需要花費數十萬(wàn)英鎊。部署包括尋找一個(gè)適合的地點(diǎn)、采購設備、支付供應商、建筑工程、電纜、電源、場(chǎng)地租賃以及維護與支持。部署一個(gè)宏基站很可能涉及某些群體關(guān)注的局部問(wèn)題。宏蜂窩的安裝費用和后勤保障的缺乏可能減緩基礎架構的部署。

　　另一方面，nanocell能夠與類(lèi)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(xiàn)桿上安裝組件相比容易的多。大多數的建筑工程、電纜、天線(xiàn)、與空氣調節相關(guān)的功耗、場(chǎng)地租賃的費用大幅度的降低或削減。Nanocell安裝的缺點(diǎn)是為同一區域提供服務(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，其可成為運營(yíng)商設法提高網(wǎng)絡(luò )容量的一個(gè)高性?xún)r(jià)比策略。隨著(zhù)消費者需求更多的數據及更長(cháng)的時(shí)間，運營(yíng)商清楚地知道如果想要在這個(gè)激烈的市場(chǎng)競爭，他們必須降低數據的成本。

　　Mindspeed和中國移動(dòng)就Nanocell研究開(kāi)展合作

　　2012年9月，在一項中國移動(dòng)基礎設施開(kāi)發(fā)的開(kāi)創(chuàng )性項目中，小蜂窩基站半導體解決方案領(lǐng)導者M(jìn)indspeed與在北京的中國移動(dòng)研究院(CMRI)簽署了一項備忘錄以持續加快建設中國移動(dòng)的異構網(wǎng)絡(luò )(HetNet)。實(shí)施這一計劃將是通過(guò)開(kāi)發(fā)和利用Mindspeed的基于其TD-SCDMA 和Transcede® LTE系統級芯片(SoC)解決方案的小蜂窩基站平臺。

　　中國擁有比世界上其他任何國家更多的移動(dòng)用戶(hù)，開(kāi)發(fā)一種小蜂窩網(wǎng)絡(luò )以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )上日益增長(cháng)的數據與流量需求至關(guān)重要。

　　Mindspeed和中國移動(dòng)研究院展開(kāi)合作旨在加快整個(gè)中國移動(dòng)通信集團公司(CMCC)國內網(wǎng)絡(luò )的TD-LTE小蜂窩系統現場(chǎng)測試。此外，公司還將在諸如SON技術(shù)、同步方法以及網(wǎng)絡(luò )拓撲結構等關(guān)鍵問(wèn)題上密切合作。

　　Mindspeed被選中參與此開(kāi)創(chuàng )性的項目源于其在當前小蜂窩基站市場(chǎng)中的領(lǐng)導地位及其未來(lái)的產(chǎn)品路線(xiàn)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nanocell的定義可以描述成為“small cell 2.0”。有各種不同的架構增強，但有如下兩點(diǎn)尤其值得描述出來(lái)。

　　首先是與Wi-Fi的集成。有些人天真地認為small cell和Wi-Fi是競爭對手。但是一個(gè)更為明智的做法是將它們結合在一起，以充分利用經(jīng)濟措施(單一電源供電、共享回程、成本更低的物品供應和運營(yíng)成本)并充分使用兩個(gè)承載網(wǎng)絡(luò )的協(xié)同效應(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(lái)自于移動(dòng)電話(huà)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。對大多數運營(yíng)商重要的一個(gè)方面是nanocell在一個(gè)節點(diǎn)上支持多種蜂窩標準。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，它們之間的結合顯著(zhù)地分擔其費用，并充分使用頻譜。

　　中國移動(dòng)在蜂窩技術(shù)上非常獨特。與世界上大多數國家一樣，GSM作為2G使用，但是針對3G，則使用TD-SCDMA(由3GPP標準化，并作為3G技術(shù)的選項之一)。針對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(hù)中估計會(huì )有20%-40%，未來(lái)將最終使用它。CMRI nanocell必須支持這些技術(shù)：與 Mindspeed 結為合作伙伴關(guān)系的原因之一就是他們的這些SoC很獨特地支持這些標準。

　　未來(lái)

　　讓我們回到最開(kāi)始的地方，預計在2016年小蜂窩基站的部署量將超過(guò)40倍。隨著(zhù)4G 的部署席卷美國和歐洲用戶(hù)，對一致性服務(wù)和越來(lái)越高的數據速率的需求將持續增長(cháng)，small cell，尤其是nanocell將成為未來(lái)LTE網(wǎng)絡(luò )最主要的組成部分。

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

　　據《全球通信行業(yè)》近期評論道：基站已經(jīng)走向滅亡。文章提出，想法是在無(wú)線(xiàn)接入設計中將引入一個(gè)幾乎平坦的體系結構，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準單元堆疊在一起。

　　阿爾卡特朗訊實(shí)際上已經(jīng)開(kāi)始研究將來(lái)可能的發(fā)展前景， 即采用軟件定義無(wú)線(xiàn)電的方式可使運營(yíng)商只使用一個(gè)基站，并且憑借一個(gè)易于調整的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現2G、3G或4G間的切換。

　　更多的在該領(lǐng)域已開(kāi)展的研究表明，移動(dòng)運營(yíng)商的全球基礎設施將在未來(lái)五年中經(jīng)歷一個(gè)巨大的轉變，從而實(shí)現更好的覆蓋、提升數據傳輸速度以及用戶(hù)體驗的整體改善。不過(guò)，值得一提的是，這還歸因于運營(yíng)商與正確的合作伙伴和設備供應商去開(kāi)發(fā)下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )。