无线网络发展趋势与天线技术发展方向

由天线系统产业联盟主办的2013中国天线系统与无线通信大会于近期在北京召开。来自产业界各专家及嘉宾出席了大会，针对产业发展与研究趋势及LTE发展与天线创新应用等焦点话题展开深入交流。本次会议中，中国联通黄晓明发表了题目为“无线网络发展趋势与天线技术发展方向”的演讲，论述了无线网络发展趋势和天线存在的问题，并对天线技术未来发展方向进行了预测。

无线网络发展趋势

黄晓明指出，移动通信经过近代20年发展，已发生了很大变化。从需求上来讲，从原来的简单语音通信发展到现在的高速数据通信，从户外紧急联系的通话需求，发展到现在随时随地通信要求。移动通信成为一个生活的必需品，因此，无处不在的无线网络成为发展的必然要求，完善无缝的网络覆盖成为网络建设的最大问题。

从通信发生地看，通信业务越来越多发生在室内，移动通信从户外转向室内，因此，无线网络重心在逐步向室内转移。从无线网络的复杂程度看，由于用户规模大，业务越来越多，通信技术在加速发展，每个运营商同时运营2、3G多张移动网，多代多网络将长期共存，所以出现了多张无线网络重叠覆盖的现象，而且，因用户规模和通信容量越来越大，无线网络工作频率不断向高端发展，已经从800兆到了2.5GHz，高低频比超过3倍频，因此，无线网络越来越复杂。

从移动蜂窝网络架构演进看，在城市尤其在密集城区，由于建筑和人的活动向空中延伸，无线网络覆盖目标不再仅仅是地平面了，更重要的是高耸如云的高大建筑，现在的网线网络架构已不完全是蜂窝结构，在城区呈现出与建筑结构特点相应的立体分层结构，因此，无线网络架构产生了根本性的变化，呈现出多样性，从简单平面蜂窝结构演进为城区立体分层网络架构。

从无线网络能力看，原来是简单覆盖型网络，对容量要求不高，现在无线网络不仅要求覆盖，网络承载能力要求在快速提高，尤其是LTE、4G之后，高速数据业务将爆炸式增长，网络容量和承载能力将面临新的挑战，今后网络承载能力可能成为网架构设计的重点之一。但从现网运营数据来看，容量分布呈现非常的不均匀性和突发性，网络容量和承载能力不像网络覆盖，呈现点状和局部热点特性，因此，网络承载能力设计需充分考虑网络效率，容量均衡，一定要热点和非热点组合相加。

从网络设备演进看，设备形态开始多样化、小型化和分布化了。此外，黄晓明强调，无线设备低功率化也是一个非常重要的演进方向，值得关注。

移动通信的发展演进给做无线网络的技术人员带来了诸多挑战和新的发展趋势，黄晓明列举了四点：

1、需要重新思考如何构建无线网络。原来无线网络无线网络都在室外，室内至多是简单的补充延伸，但现在，无线网络重心在向室内转移，室内电磁环境复杂，室内无线网络结构迥异，而重要性在不断提高，甚至以后将超过室外，现在已经在城市超过室外了。
2、设备分布化和形态多样化后，网络复杂程度将成倍增加，这将对网络质量带来很大隐患，对网络运维带来困难和运维成本上升。网络成本在增加，网络通信资费在下降，整个电信行业都面临这一个问题和矛盾。
3、基础电信资源及其有效利用问题。随着网络分布化和规模越来越大，天线分布越来越散，室分越来越多，因此，架设天线的天面资源和室内分布天馈资源逐步转化为基础电信，而且是受建筑客观条件和业主物业主观要求双重限制资源，是非常宝贵的基础资源。现在这种资源的争夺越来越激烈，代价越来越高，如何共建共享和有效利用是运营商面临的另一问题。
4、网络复杂化、分布化以后，必然带来网络维护困难和运维成本高等问题，因此，网络智能化势在必行，网络自愈、自维护、自组网、自优化等一系列的技术，将作为网络技术发展非常重要的方向。

天线存在的问题

黄晓明表示，所有无线信号源自于天线，所以天线是构建无线网络的基点，做无线网络目的就是要满足用户随时随地通信的需求。现代无线速率和带宽越来越高，网络越来越复杂，信号越来越多。天线技术发展适应网络发展的要求，天线的性能和质量与网络质量直接相关。

对无线网络而言，天线是低价格、高价值的设备，天线投资不足无线网络总投资的3~5%，但决定了无线网络的整体效率和质量。天线具有技术复杂产品简单、设计门槛高制造门槛低、想到很难做到很容易等特点，导致天线厂家鱼龙混杂，尤其是量大价格低的室内天线，竞争十分激烈。

针对天线存在的问题，黄晓明分析了以下几点：
· 质量：近两年已经有很大的进步，整体来讲天线质量在改善，但国产天线质量总体还不高。
· 计量标准：测试场地差异很大，测试误差很大，导致测试结果不可信。
· 技术标准：原来的国家标准有很多已经不适用了，凯尔实验室牵头在制订行业标准，但由于种种考虑，也存在一些问题。
· 专利保护困难：天线技术上创新很难，但仿造却非常简单，导致天线原创性很少，简单模仿现象普遍。

天线技术未来发展方向

移动通信已经进入了多代多网路共存的时代，网络互补、融合和有效的利用是必然的技术选择，学术界提出了无线网络异构融合的演进思路，我们从实用的角度提出了无线网络室内外综合覆盖的概念，逐步构建立体分层结构的多网络协同互补无线网络体系，从不同的角度和层面探索研究既符合网络实际情况和需要，又适应无线网络未来发展要求的网络建设模式和演进路线。无线网络的演进对天线技术和形态提出了新的要求，呈现出以下几大趋势：多样化、小型化、智能化、有源化，低功率化、一体化、宽带化，还有多制式、多天线技术。

无论是室外基站还是室内分布系统，用光纤替代长距离的铜轴电缆是发展的一个趋势，因此，天线的一体化和有源化是必然的。网络容量的提升后，无线小区越来越小，很小的信号功率即可满足覆盖，同时也利用干扰控制，因此，天线低功率化是最佳选择。对我们室内分布系统天线，宽带化是多代多系统适应性的需要，低功率化甚至微功率化是缓解室内电磁辐射水平的重要手段。