小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)與 5G 的演進(jìn)（第 1 部分）

本博客文章是小型蜂窩基站系列的第 1 部分。該系列共分為兩部分：第 1 部分介紹小型蜂窩的基礎(chǔ)知識(shí)及其如何適應(yīng) 4G 和 5G 的演進(jìn)；第 2 部分介紹小型蜂窩市場(chǎng)的最新趨勢(shì)及其在設(shè)計(jì)方面所面臨的挑戰(zhàn)。

目前，無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施包括宏基站、城市蜂窩、室內(nèi)外分布式天線系統(tǒng) (DAS)、小型蜂窩等諸多組成部分，它們?cè)谕粋€(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNet) 中協(xié)同工作（請(qǐng)參見(jiàn)下圖）。

移動(dòng)設(shè)備用戶(hù)正逐漸從使用較小的數(shù)據(jù)包信息（圖片、電子郵件、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等）向需要更大數(shù)據(jù)包的媒介（例如，視頻、游戲和現(xiàn)場(chǎng)直播）轉(zhuǎn)變。這無(wú)論對(duì)于小型網(wǎng)絡(luò)還是大型網(wǎng)絡(luò)而言，都意味著需要提高塔間的數(shù)據(jù)交換與上行/下行 (UL/DL) 速度。小型蜂窩密集化提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，為創(chuàng)造 5G 的未來(lái)奠定了基礎(chǔ)。

什么是小型蜂窩？

從根本上說(shuō)，小型蜂窩是指一種將蜂窩站點(diǎn)拆分為更小單元的微型基站，從術(shù)語(yǔ)層面上涵蓋微微蜂窩、微蜂窩和 毫微微蜂窩，可以由室內(nèi)外系統(tǒng)構(gòu)成。宏基站只有一條通往網(wǎng)絡(luò)的管道，而小型蜂窩可將其拆分成多條管道。小型蜂窩的主要目標(biāo)是提高宏蜂窩的邊緣數(shù)據(jù)容量、速度和整體網(wǎng)絡(luò)效率。

小型蜂窩在 2008 年被納入第 9 版 3GPP LTE 規(guī)范，并成為網(wǎng)絡(luò)密集化的一部分，換句話(huà)說(shuō)就是為現(xiàn)有無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施增添了更多的基站連接。

深入了解
欲了解有關(guān)小型蜂窩的更多信息，請(qǐng)參閱以下內(nèi)容：

HetNet/小型蜂窩 (3GPP)

5G Exposed!（Electronic Design，2017 年 4 月）

什么是網(wǎng)絡(luò)密集化？為什么 5G 需要它？ （RCR Wireless，2016 年 11 月）

小型蜂窩通常應(yīng)用在人群非常密集的市區(qū)場(chǎng)所，例如購(gòu)物中心、體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)和火車(chē)站，這些地方基本上都會(huì)出現(xiàn)某一時(shí)間點(diǎn)有大量的人在使用數(shù)據(jù)的情況。目前，大多數(shù)的小型蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施是面向室外應(yīng)用部署。相比之下，室內(nèi)的小型蜂窩系統(tǒng)不一定包含 Wi-Fi 或未許可 LTE 頻段 (LTE-U)/許可輔助訪問(wèn) (LAA)，具體取決于服務(wù)提供商想要提供怎樣的功能支持。

可參見(jiàn)下圖大致了解從小型蜂窩到宏蜂窩各類(lèi)基站的輸出功率、蜂窩半徑大小及其他特性。

小型蜂窩如何適應(yīng) 5G 演進(jìn)？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，5G 將提供更大的數(shù)據(jù)容量、更低的延遲以及更長(zhǎng)的電池壽命。

5G 不會(huì)替代 4G；它僅僅是在 4G 的基礎(chǔ)之上適應(yīng)更加多樣化的應(yīng)用。4G 網(wǎng)絡(luò)（例如，小型蜂窩）將與 5G 網(wǎng)絡(luò)并駕齊驅(qū)，共同發(fā)展。（請(qǐng)參見(jiàn)下圖。）

5G NR（新型無(wú)線電）網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)至少要到 2020 年才能夠投入使用，這意味著 5G 移動(dòng)設(shè)備也要等到那時(shí)才能夠面世。

小型蜂窩之所以能夠助力 pre-5G/LTE-Advanced Pro (LTE-A Pro) 過(guò)渡，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

提供更大的數(shù)據(jù)容量

幫助服務(wù)提供商免去安裝或租用屋頂系統(tǒng)的高昂成本，從而降低總成本

有助于提升手機(jī)性能。當(dāng)您的手機(jī)接近小型蜂窩基站時(shí)，將以更低的功率發(fā)射信號(hào)，有效降低手機(jī)功率輸出的同時(shí)也極大地延長(zhǎng)了電池壽命。

目前展開(kāi)的大量討論表明，真正意義上的 5G 將采用更高的頻率帶寬，例如 28 GHz 或 39 GHz。而對(duì)于這些毫米波 (mmWave) 頻率而言，信號(hào)無(wú)法穿透墻壁或建筑物，蜂窩的覆蓋半徑也不到 500 米，因此小型蜂窩再一次顯得至關(guān)重要。目前已存在適用于小型蜂窩的系統(tǒng)，而在未來(lái)的幾年里，可能還會(huì)有面向 5G 網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)問(wèn)世。

想要了解有關(guān)小型蜂窩的更多信息嗎？請(qǐng)關(guān)注我們下一期的博客文章，屆時(shí)將為大家介紹小型蜂窩的最新趨勢(shì)及設(shè)計(jì)技巧。

審核編輯黃昊宇