9月27日,而立之年的北京通信展第一天,华为就放了一个大招:华为无线产品线总裁杨超斌发布了引入超大规模天线阵列技术的MetaAAU,这是一条Massive MIMO创新的新方向,也是5G向着更强、更绿色进化的新路径。
Massive MIMO的新突破
熟悉5G的人们都知道,Massive MIMO(大规模天线技术)是5G的一项关键技术,通过波束赋形和波束管理来实现网络性能的最优。我国的5G频段基本都集中在中频,比起4G的低频段来覆盖能力较弱,为了增强覆盖,一般就需要加大射频发射功率,这样带来的结果就是功耗增加。
显然,这与当下绿色节能、降碳的大方向是相悖的,是否有可能在5G性能增强与绿色节能之间找到一种更好的平衡呢?答案是肯定的,华为推出的MetaAAU就是为此而生,其中的关键技术即是超大规模天线阵列。
华为新推出的MetaAAU拥有比传统AAU更大数量的天线阵列,这样带来的好处,是不增加发射功率的情况下,大幅提升上行和下行覆盖的体验。杨超斌透露,测试表明,相比传统方案MetaAAU可以同时提升小区30%上行覆盖和30%下行覆盖,边缘用户平均体验可以提升25%。
另一大好处就是降低能耗,实现绿色节能。数据可以说明:在小区边缘覆盖指标不变的情况下,基站可配置更低的发射功率,从而降低基站能耗,相比传统AAU,能耗降低高达30%。
为什么能取得如此大的性能提升、降低如此大的能耗?这就是技术创新的价值所在。用一个词可以形容,那就是“独辟蹊径”。可以说,这是Massive MIMO的一条进化的新赛道。为了方便理解,可以将天线阵列的扩大和射电望远镜口径的扩大做一个类比,我们都知道贵州天眼是全球最大口径的射电望远镜,比起第二名的美国阿雷西博的口径要大64%,就是因为如此大口径的提升,导致贵州天眼的灵敏度是第二名的2.5倍,综合性能是其10倍之多。
虽然移动网络的碳排放只占到全球碳排放总量的0.3%,但是其节能减排具有重要意义。一方面,是顺应中国乃至全球降碳的大趋势;另一方面,也能帮助运营商降低5G的OPEX,助力其尽早实现5G网络的盈利。
无疑,Massive MIMO的这一步突破,将是5G走向绿色节能的重要一步。
中国5G领先全球的秘密
工信部副部长辛国斌在今年北京通信展开幕论坛上表示,截至2021年8月,我国建成5G基站超过100万个,占全球的70%以上,5G终端连接数超过4亿。中国在5G上已经成为绝对的世界领先者。
不仅5G用户多,而且用户真正用了起来。数据显示,中国的5G用户在视频上每个月消耗的流量由4G时代的不到10Gb,上升到了14.4Gb,提升了50%。在行业端也是这样,目前三大云原生在全国已经有1万多个5GtoB的创新应用案例。杨超斌甚至预测:2030年,蜂窝网承载的互联网流量将超过有线,由此可见5G之深远影响。
中国5G领先全球的秘密到底是什么?笔者认为其中一个重要因素就藏在华为发布的MetaAAU里,那就是:技术创新。
5G网络,是5G发展的底座,中国5G之所以能够蓬勃发展,很大程度上是因为在技术创新的驱动和不断进化下,中国构建起一张世界上最好的5G网络。
例如,Massive MIMO技术就在中国5G发展过程中立下了汗马功劳。正如杨超斌所说,“中频大带宽配合Massive MIMO技术,能够有效提升小区容量,应对流量增长,降低网络比特成本,这是中国建设最好的5G网络的基础。”
现在,MetaAAU的发布,再一次让Massive MIMO技术进化,为5G发展开启性能增强与能耗降低的新路。这背后,同样是技术创新。可别认为MetaAAU只是简单的天线阵列数量增加,背后的技术非常复杂。杨超斌表示,这对技术的要求很高,要求窄波束宽幅扫描,对得准;自适应波束寻优,跟得快;高分辨波束域降噪,配对好。
据了解,超大规模天线阵列的诞生来自于多学科融合创新,其中蕴含了算法、材料等软硬件和系统级的创新。杨超斌透露,华为引入了一些新的材料,新材料相比传统材料减重20%,这样带来的结果是,虽然阵列数翻倍,但是整个设备的重量基本保持不变。同时,新材料的引入也大幅降低了设备内部的信号传输损耗。
同样,中国在5G面向未来5.5G的演进上也走到了全球最前列。华为在去年提出5.5G的概念,其不仅对5G的三种场景(eMBB、mMTC和URLLC)进行升级,更是增加了新的场景(UCBC,RTBC,HCS),在上行大带宽、宽带实时交互、通信与感知融合等方面具有独特优势,支撑起超高清沉浸式体验、远程医疗、自动驾驶等场景应用。今年8月,国际电信标准组织3GPP正式确定5G演进技术标准为5G-Advanced,即5.5G。中国再一次实现了技术的引领。
杨超斌认为,未来的5G网络是“1+N”,即未来的5G网络首先是“1”张连续覆盖宽管道的基础网络,同时又能基于不同行业、不同场景的需求,带来“N”维能力的持续增强。显然,在持续的技术创新下,未来的5G网络更加值得期待。
后记:5G频段之争可以休矣
最后来说说5G频段之争。
在今年的浦江创新论坛上,华为轮值董事长徐直军曾谈起了5G频段之争:在5G标准之初,业界曾就5G用中频还是毫米波部署,进行了大量的讨论。中国的移动通信产业界对频谱和技术的认识更加彻底,认为中频连续大带宽频谱是5G网络的基础保障,毫米波频谱部署5G条件尚不成熟。在这种背景下,中国工信部及时发布了5G频谱政策、发放了5G牌照,选择中频作为5G频谱,而美国则选择毫米波作为5G频谱。
现在回过头来看,不得不说,中国做了正确的选择。目前全球已经有68个国家的162个运营商进行了5G商用部署,其中90%的国家选择了中频频段部署,而毫米波只有不到5个国家选择,而且至今不具备规模部署的条件。
这首先是中国的产业政策及时、正确,其次是中国在技术创新上给力,华为最新推出的MetaAAU是这样,围绕5GtoB领域进行的5G切片、URLLC、5G大上行乃至整个5.5G的演进也是如此。这一切,都对中国5G今天的全球领先、产业化具有至关重要的作用。
“我们一直在强调作为新一代技术,和上一代技术相比体验至少要能够提升10倍,每比特的成本至少降低10倍,如果性能只能提升30-40%,那不叫新一代技术。” 杨超斌这样说。
这让我想起2013年,徐直军在当时的全球移动宽带论坛上分享的华为关于5G的愿景:彼时,华为提出5G要实现比4G提升1000倍的网络容量,要能够联接1000亿的物联网设备,提供10Gbps的用户速率,和极低时延。
现在,这些愿景正在华为等公司对新一代技术的探索、创新的支撑下逐步实现。可以预计,未来还会有更多的下一代技术不断涌现,未来的网络将更强大,而在这个数字化的底座支撑下,无论是消费端的体验,还是产业端的体验,都将值得期待。