當前移動通訊正極大的改變著人們的生活方式，不管是視頻聊天、電子購物，還是交通出行等，無線網(wǎng)絡都在隨時隨地為用戶提供便利。蜂窩移動通信已經發(fā)展到第四代（4G），對于運營商而言同時建設著2G、3G及4G三張網(wǎng)絡，基站和天線的數(shù)量越來越多，原有的站點空間面臨著挑戰(zhàn)，無法承載數(shù)量眾多的基站設備。舉個例子，歐洲當前主流頻譜有800M/900M/1800M/2100M/2600M，未來可能還有LTE700M，3.5G等其他頻譜，按照傳統(tǒng)的建網(wǎng)模式，必然需要大量的基站設備和天線，使得站點施工無比復雜，甚至無可用空間進行加站。與此同時，隨著城市現(xiàn)代化改造的進行，城市原有的站點每年都在不斷流失，新的站點獲取也越來越困難，以北京、上海為例每年站址流失都超過10%，無法獲取站址建設基站就意味著無法提供更好的覆蓋和更大的容量給終端用戶，用戶體驗將受到挑戰(zhàn)。如何能夠減少站點復雜度，節(jié)省站點空間資源，并提供更廣的覆蓋和更大的容量，是通信基站發(fā)展不得不面對的難題，也是MBB時代下保障容量和體驗的關鍵。
回顧基站發(fā)展歷程，通信基站形態(tài)需要再次創(chuàng)新
回顧移動通信的發(fā)展歷史，基站的形態(tài)在不斷創(chuàng)新發(fā)展。其中，作為無線網(wǎng)絡覆蓋和容量的主要解決手段，室外宏基站主要經歷了兩個階段的變化。
第一階段是傳統(tǒng)宏基站階段，所有基帶和射頻單元都必須放在機房中，通過饋線連接到發(fā)射塔的天線端。這種形態(tài)的基站不僅占地空間大，租金費用高，站址獲取也越來越困難，施工周期也非常長，建站非常不便，而且由于過長的饋線帶來的較大損耗，會損失掉大量有效功率，使得覆蓋范圍變小。
第二階段是分布式基站階段，以射頻拉遠為特征，基帶單元（BBU）與射頻單元（RRU）分開安裝，RRU不再限于安裝在機房內，可節(jié)省室內機房空間。同時RRU靠近天線端安裝，大大降低饋線帶來的功率損耗。分布式基站從2004年后開始逐漸引入，目前分布式基站已經成為各大運營商建網(wǎng)的主流方式。
從當前現(xiàn)有的基站形態(tài)看，天線和基站是獨立設計安裝，通過饋線連接傳輸射頻信號。在2G和3G時代，主流頻譜為3頻（900M/1800M/2100M），每扇區(qū)只需要3個RRU和2面天線，到了4G以及未來5G時代頻譜數(shù)量進一步增加（比如700M/800M/2300M/2600M，甚至3.5GHz等高頻），站點上RRU的數(shù)量將非常龐大，同時天線數(shù)量也會相應增加，將射頻上移到天線端會極大減少站點RRU模塊的數(shù)量。同時，大規(guī)模天線陣列技術（Massive MIMO）發(fā)展方興未艾，利用有限的頻譜提供更大的帶寬及更快的速率，是業(yè)界公認的提高容量的最有效手段。要支持Massive MIMO必然要求有更多的發(fā)射和接收通道（比如4T4R、8T8R、16T16R等），如果采用RRU+天線組網(wǎng)方式，需要進行大量的饋線連接，站點安裝空間和施工復雜度都是無法接受的。
綜上所述，當前基站形態(tài)逐漸變得無法滿足MBB時代下多頻多模的建網(wǎng)要求，以及未來海量連接下Massive MIMO技術對基站提出的訴求，有必要在當前基站形態(tài)進行再次演進，將射頻技術與天線技術進行融合，一體化設計安裝，更高的集成度簡化站點復雜度。
創(chuàng)新AAS技術助力運營商破解MBB時代站點建設難題
有源天線系統(tǒng)（Active Antenna System）是一種全新地將射頻TRX通道和天線發(fā)射單元融合的無線基站形態(tài)。按照當前分布式基站RRU與天線分離的組網(wǎng)方式，AAS可以理解為將RRU的功能進行上移，與天線進行一體化設計。這種形態(tài)的基站有2大優(yōu)點：第一是有效減少站點基站設備數(shù)量，原有安裝天線的空間同時集成了射頻功能，不再需要單獨安裝RRU基站，這在多頻多模（比如5頻3模）的站點組網(wǎng)場景可以明顯減少設備數(shù)量，有效降低站點租金，并且?guī)?0%的安裝工時節(jié)省；第二是可以完美支持Massive MIMO技術，對于大量的發(fā)射接收通道不再需要用饋線連接射頻單元和天線，而是在數(shù)字域進行運算直接驅動天線的陣子，可以支持4*4等高階MIMO，提供數(shù)倍網(wǎng)絡容量。
圖1：AAS基站
AAS已逐漸成為市場主流基站形態(tài)
全球主流設備廠商愛立信、華為、諾基亞等，在多年前就開始研究AAS相關技術，已經相繼推出AAS商用產品。比如愛立信的AIR（Antenna Integrated Radio）系列基站、華為AAU（Active Antenna Unit）系列基站等就是基于AAS技術，將射頻與天線一體化設計的新形態(tài)基站，在全球多個運營商網(wǎng)絡進行商用服務。
全球多家主流運營商對AAS給予了認可。沃達豐集團表示AAS是簡化站點的必由之路，認為AAS不僅僅可以有效簡化站點復雜性，同時可以快速提升熱點區(qū)域的小區(qū)容量。沙特Mobily表示AAS覆蓋效果好，部署像天線一樣簡單，其智能天線波束賦型特性還能解決內外區(qū)域用戶分布不均、帶寬需求不均等問題，提升用戶體驗。
截至目前，部分運營商已經大規(guī)模部署了AAS基站，例如美國T-Mobile、秘魯Nextel、加拿大Telus等運營商已規(guī)模部署AAS基站，沃達豐在西班牙、埃及、土耳其、意大利、英國、南非等多個子網(wǎng)啟動AAS基站部署。
隨著AAS基站在國內外的大規(guī)模應用，AAS技術代表未來基站發(fā)展方向的趨勢越發(fā)明顯。AAS基站相比于傳統(tǒng)的宏基站和分布式基站，具有更加靈活的配置和部署方式，這使得AAS基站有更加廣泛的應用場景，將解決移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)帶來的流量壓力，也為5G處理海量數(shù)據(jù)和連接提供了有效的技術手段。
作者簡介：
潘峰，高級工程師，信息工程專業(yè)碩士，現(xiàn)任中國信息通信研究院規(guī)劃設計研究所副總工程師 ，有近14年電信業(yè)研究經驗，主要從事無線網(wǎng)規(guī)劃、無線網(wǎng)測評優(yōu)化、無線新技術和產業(yè)發(fā)展方面的重大問題研究。
曹磊，北京郵電大學博士，通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)任中國信息通信研究院規(guī)劃與設計研究所高級工程師，主要從事無線和移動通信及移動互聯(lián)網(wǎng)等咨詢、規(guī)劃和設計研究。
