智能天線-超級(jí)回程從家庭基站到超大型基站

在智能手機(jī)和平板電腦高歌猛進(jìn)的同時(shí)，另一個(gè)大型的移動(dòng)市場(chǎng)正在經(jīng)歷著轉(zhuǎn)變。這個(gè)四百多億的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)面臨著來(lái)自多方面的侵蝕。

　　在發(fā)展中的小型基站的一個(gè)新級(jí)別會(huì)重塑當(dāng)前蜂窩網(wǎng)絡(luò)的格局。實(shí)際上，市場(chǎng)觀察者預(yù)期到2016年絕大部分新裝基站將會(huì)是各種版本的小型蜂窩。

　　與此同時(shí)，中國(guó)移動(dòng)則在相反方向掌握了主動(dòng)權(quán)，推廣類似數(shù)據(jù)中心的大型基站的建設(shè)。英特爾公司支持中國(guó)移動(dòng)的這個(gè)舉動(dòng)，并計(jì)劃在下一年借助其用在自家Xeon服務(wù)器CP上的一個(gè)類似DSP的協(xié)同處理器來(lái)進(jìn)入擠占市場(chǎng)。

　　從家庭基站到超大型基站

　　到目前為止，基站通常都是一個(gè)類型，被放置在室外天線塔下面的密封盒子里面。這些無(wú)線世界的大型主機(jī)從幾年前開(kāi)始就受到一些被稱作“家庭基站”的小型住宅終端的攻擊，這些終端逐漸應(yīng)用到蜂窩服務(wù)不能覆蓋的獨(dú)立住宅的范圍。

　　作為下一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的一部分的家庭基站正處在緩慢穩(wěn)步上升階段。同時(shí)，這個(gè)概念迅速占領(lǐng)了傳統(tǒng)基站和家庭基站之間的空白區(qū)域。這些被叫做小型蜂窩的基站將會(huì)被一些運(yùn)輸公司和私人公司應(yīng)用，以形成第二層無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在城市里面提供更大的容量和擴(kuò)展在農(nóng)村的覆蓋范圍。

　　幾種不同類型的小型蜂窩將要面世，類似百萬(wàn)分之一、兆份之一等概念和Metrocells仍舊在演變。有些將會(huì)集中在室內(nèi)安裝去服務(wù)相關(guān)的小部分人，當(dāng)他們坐或行走在辦公室和商店之間，將會(huì)逐漸被信號(hào)覆蓋。而另一些則需要牢固的安裝在室外服務(wù)大部分的移動(dòng)用戶。

　　阿爾卡特朗訊在移動(dòng)世界大會(huì)展示了其幾個(gè)小蜂窩基站，包括了圖左所示連接到博通參考設(shè)計(jì)的Metrocel而搭建的小型LTE網(wǎng)絡(luò)。西班牙電信在移動(dòng)世界大會(huì)的演示網(wǎng)絡(luò)里同樣使用到了阿爾朗特朗訊的小型基站。

　　各方都認(rèn)為基站必須同時(shí)支持3G、LTE和WIFI網(wǎng)絡(luò)。它們?cè)谌W(wǎng)的相互間和新舊基站間做到無(wú)縫切換。

　　這些要求涉及到的軟件和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正在研發(fā)。例如第三代合作伙伴這個(gè)團(tuán)體正在設(shè)計(jì)一個(gè)IP流可移動(dòng)性技術(shù)規(guī)格去把蜂窩的認(rèn)證、安全、管理能力嫁接到WIFI上面。

　　運(yùn)營(yíng)商希望促進(jìn)小型基站的合作，旨在分?jǐn)偨⑿聼o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的巨額花費(fèi)。在某些情況下，他們被逼和另一些運(yùn)營(yíng)商、政府和商家去共享安裝在街燈或者公共建筑上面的基站。

　　博通基礎(chǔ)設(shè)施部門(mén)的首席技術(shù)官Nick IIyadis聲稱：這三種途徑都可能會(huì)出現(xiàn)。有一些運(yùn)營(yíng)商會(huì)疊加一些小型基站到他們的大型基站網(wǎng)絡(luò)上。通過(guò)電信設(shè)備的控制平臺(tái)協(xié)議IUB直接連接小型基站和大型基站。一部分則應(yīng)用在獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的家庭基站和大型基站。剩下的那些則會(huì)采用中國(guó)移動(dòng)定義的云無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)途徑。

　　“他們都有正反兩方面，我希望到最后這三者能夠共存。”IIyadis這樣說(shuō)道。

　　對(duì)那些基站搭建商來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)很好的機(jī)遇。
基站供應(yīng)商的壓力

　　飛思卡爾半導(dǎo)體無(wú)線接入部門(mén)的市場(chǎng)經(jīng)理Stephen Turnbull說(shuō)到：“運(yùn)營(yíng)商在尋找不同的方法去覆蓋信號(hào)，這給基站供應(yīng)商添加了不少的壓力。”他同樣提到：“在同一時(shí)間有很多的協(xié)議和形狀系數(shù)給到基站OEM廠家，所以在價(jià)格和效率方面他們面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。”

飛思卡爾半導(dǎo)體無(wú)線接入部門(mén)的市場(chǎng)經(jīng)理Stephen Turnbull說(shuō)到：“運(yùn)營(yíng)商在尋找不同的方法去覆蓋信號(hào)，這給基站供應(yīng)商添加了不少的壓力。”

　　目前市場(chǎng)上的大型基站供應(yīng)商有阿爾卡特朗訊、愛(ài)立信、華為、諾西，下年他們和如Airvana、IP.Acess和Ubiquisys等家庭基站供應(yīng)商之間應(yīng)該會(huì)有一場(chǎng)惡戰(zhàn)。

　　在低端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)尤其激烈。凱為半導(dǎo)體基礎(chǔ)設(shè)施部門(mén)的總經(jīng)理Y.J.KIM認(rèn)為在路由公司進(jìn)入之后，公司間的交火會(huì)更加多。而一些小供應(yīng)商可能會(huì)被那些已經(jīng)供應(yīng)家庭基站的巨頭收購(gòu)。

　　僅服務(wù)于64到128個(gè)用戶的室外基站市場(chǎng)也是一個(gè)需要關(guān)注的領(lǐng)域。“從字面上看，目前在那里沒(méi)有任何部署，但運(yùn)營(yíng)商在這個(gè)方面沒(méi)有處理好，我認(rèn)為這一切將會(huì)變得異常有趣。”ABI Research 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)部門(mén)的業(yè)務(wù)主管Aditya Kaul說(shuō)道。“他們過(guò)去租用屋頂或者土地去安置信號(hào)塔和大型基站。”

　　Kaul堅(jiān)信大型OEM廠家會(huì)主要集中在室外基站和室內(nèi)模式的小基站。但隨著運(yùn)營(yíng)商將他們的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)這兩者整合到一起，他認(rèn)為“大供應(yīng)商會(huì)掌控局面，同時(shí)在接下來(lái)的兩三年里會(huì)逐漸收購(gòu)那些小供應(yīng)商。”
從專用集成電路到片上系統(tǒng)

　　系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是逐漸集成化，小到半導(dǎo)體設(shè)計(jì)者可以用手拿著。傳統(tǒng)的大型基站通過(guò)應(yīng)用不同的ASIC、DSP和FPGA，經(jīng)過(guò)不同廠商設(shè)計(jì)，得到不同的產(chǎn)品。

　　在另一方面，小型基站由于SOC的價(jià)格、尺寸和功率優(yōu)勢(shì)等原因，它們向著多芯異相SOC發(fā)展。

　　由于到這個(gè)轉(zhuǎn)變，飛思卡爾、LSI和TI等基站硅提供者在今年早些時(shí)候?yàn)榛局圃炝?8nm的SOC。

　　Kaul認(rèn)為“他們的策略就是依靠一個(gè)單芯片架構(gòu)控制小基站大基站的每一個(gè)細(xì)節(jié)。”

　　博通的IIyadis認(rèn)為片上基站是一個(gè)完美作品。這個(gè)公司現(xiàn)在仍然通過(guò)其最近收購(gòu)Net Logic Microsystems和其他公司所獲得的內(nèi)部核心和IP技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)這些產(chǎn)品。

　　“把DSP、硬件加速核心、數(shù)據(jù)包處理器和回程功能加到單獨(dú)設(shè)備上是非常普遍的。”IIyadis如此說(shuō)道。他同時(shí)拒絕評(píng)論任何未曾發(fā)布的產(chǎn)品。“到最后，一旦市場(chǎng)團(tuán)結(jié)在一起，WIFI也許會(huì)被集成到基站SOC，但現(xiàn)在說(shuō)這個(gè)還為時(shí)過(guò)早。”

　　TI集成了一個(gè)32核心到期最新的Keystone II芯片上，其中包括了四個(gè)ARM 的A15處理器和他自家的C66X DSP和數(shù)據(jù)包處理器、一個(gè)RapidIO接口和天線電路。其主要競(jìng)爭(zhēng)者飛思卡爾用e6500電源核心和128位AltiVec SIMD單元和SC3900 StarCore數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)制造了QorIQ Qonverge芯片。

　　LSI則用了一個(gè)1GHZ以上的PowerPC核心和新的嵌入式安全性能在其最新的AXM2500芯片上。這公司在未來(lái)將逐漸過(guò)渡到ARM核心。

　　“最重要的是有大量的芯片集成，因此板會(huì)變得更便宜更小。同時(shí)耗費(fèi)會(huì)更加少。”TI無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施部門(mén)的技術(shù)策略部主管Tom Flanagan如此說(shuō)。

　　Cavium聲稱其通過(guò)將6個(gè)未定義的第三方DSP和四個(gè)64位MIPS核與其Octeon Fusion SOC集成到一起來(lái)占領(lǐng)市場(chǎng)。

　　“這就意味著我們可以處理更多的用戶資料，其上下行處理速度可以去到150M每秒。”Cavium的KIM說(shuō)道。

　　KIM聲稱其網(wǎng)絡(luò)處理器應(yīng)用在十大OEM廠家中八間廠商的大型基站上面。但那些芯片不能在下一代設(shè)計(jì)中將其部分集成。

　　與此同時(shí)，Cavium也被吸引去制造這最新的小基站，并通過(guò)OEM系統(tǒng)抽樣傳遞給運(yùn)營(yíng)商。最新的Fusion SOCs將會(huì)在秋天量產(chǎn)。

　　PMC-Sierra同樣是一個(gè)供應(yīng)商，它目前有一系列的數(shù)據(jù)包處理器應(yīng)用在大基站、小基站和回程系統(tǒng)上面。
智能天線，超級(jí)回程

　　有些大基站OEM廠商注意到了密集移動(dòng)線路處理區(qū)域的轉(zhuǎn)變。相對(duì)于部署更多的小型蜂窩去處理通話，他們更傾向于提供有波束陣列的天線去捕捉更多的信號(hào)。

　　諾基亞西門(mén)子網(wǎng)絡(luò)收購(gòu)了摩托羅拉在天線陣列方面有影響力的技術(shù)。據(jù)聞阿爾卡特朗訊和愛(ài)立信也在研究相同的技術(shù)。

　　一個(gè)類似的波束系統(tǒng)原型已經(jīng)應(yīng)用在用戶的家用路由器上面。“我家里面有一個(gè)這樣的路由，一旦其發(fā)現(xiàn)我在有效范圍出現(xiàn)，就會(huì)將信號(hào)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)。”博通的IIyadis如此說(shuō)。“但當(dāng)有很多用戶的時(shí)候，其效率就沒(méi)那么高，因?yàn)樗ＷC覆蓋整個(gè)范圍。”

　　ABI的Kaul說(shuō)：“我個(gè)人對(duì)此有點(diǎn)懷疑。帶有智能天線的小型蜂窩會(huì)有效率增益，但當(dāng)你按比例放大網(wǎng)絡(luò)并將其引入到WIFI中來(lái)，這對(duì)一個(gè)系統(tǒng)處理來(lái)說(shuō)，就會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜了。”

　　當(dāng)智能手機(jī)用戶從一個(gè)應(yīng)用程序轉(zhuǎn)移到另一個(gè)應(yīng)用程序，在天線線路模式里面的轉(zhuǎn)變將會(huì)變得更難控制。“這演示的是一個(gè)偉大的技術(shù)，但在現(xiàn)實(shí)世界里面，但我不知道部署好之后它怎么才能發(fā)揮出來(lái)一樣的效果。”Kaul補(bǔ)充說(shuō)道。

　　TI的Flanagan說(shuō)：“好消息就是這些陣列可以使用更小尺寸、更低價(jià)的功率放大器，這會(huì)減小屋頂?shù)碾娮用芗潭取Ｗ罱K，一些運(yùn)營(yíng)商會(huì)采用天線陣列和小型蜂窩混合的解決方案。”

　　“無(wú)論怎么說(shuō)，基站和天線從3G到LTE的發(fā)展方向促使蜂窩網(wǎng)絡(luò)的回程部分的數(shù)據(jù)速率由千兆位向萬(wàn)兆位轉(zhuǎn)變。”PMC-Sierra移動(dòng)和寬頻部門(mén)的市場(chǎng)部副總裁Robert O’Dell如是說(shuō)。

　　Cavium說(shuō)：“縱觀全球，運(yùn)營(yíng)商們應(yīng)用至少六種不同的的光纖和無(wú)線去連接基站線路回程到中心機(jī)房。 Cavium盡力去維持與每個(gè)技術(shù)領(lǐng)域芯片制造商之間的聯(lián)系去幫助他們?cè)诨爻滔到y(tǒng)的設(shè)計(jì)里面獲得成功。”

　　無(wú)線選擇的工作范圍覆蓋從工作在6GHZ頻段的近視距解決方案到極高頻領(lǐng)域的詩(shī)句連接。在某些情況下，運(yùn)營(yíng)商甚至?xí)肳IFI這種低成本的方案去滿足其擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的需求。

　　IIyadis說(shuō)：“從小型蜂窩的分布式網(wǎng)絡(luò)中找到一種經(jīng)濟(jì)的回程方案是非常困難的。”

在移動(dòng)世界大會(huì)，諾基亞西門(mén)子通信展示其主動(dòng)的波束天線，將其吹捧為小型蜂窩的替代品

　　在移動(dòng)世界大會(huì)，諾基亞西門(mén)子通信展示其主動(dòng)的波束天線，將其吹捧為小型蜂窩的替代品。

補(bǔ)充：中國(guó)和英特爾能否定義移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施？

　　即使有小型、微型和家用基站的出現(xiàn)。一些學(xué)派仍然認(rèn)為有些基站會(huì)變得更大，架構(gòu)裝配也如PC一樣簡(jiǎn)單。

　　中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)在正在計(jì)劃用一個(gè)相當(dāng)于一個(gè)小型數(shù)據(jù)中心的X86架構(gòu)的服務(wù)器區(qū)取代大部分的基站。Intel，IBM，華為和中興已經(jīng)在云無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入的概念驗(yàn)證設(shè)計(jì)方面有了合作。Intel已經(jīng)在研發(fā)配對(duì)其自家Xeon服務(wù)器芯片的下一代SOC，這能夠處理基站的的大部分DSP功能。

　　中國(guó)移動(dòng)研究所的總經(jīng)理BILL HUANG說(shuō)：“如果要把云無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入投入商業(yè)領(lǐng)域還需要幾年的時(shí)間，而將他們廣泛使用則需要上十年的時(shí)間。”中國(guó)移動(dòng)是世界上最大的運(yùn)營(yíng)商，它們擁有6.5億的用戶。

　　HUANG承認(rèn)云無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入需要大量的回程管道。中國(guó)擁有異常龐大的光纖將偏遠(yuǎn)的天線連接到數(shù)據(jù)中心。但這需要一軍隊(duì)的機(jī)器人去安裝足夠的光纖以滿足全國(guó)的實(shí)際應(yīng)用個(gè)。Huang開(kāi)玩笑道。

　　然而，支持者們已經(jīng)研發(fā)出了演示系統(tǒng)，執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和計(jì)劃在2013年中將其商業(yè)產(chǎn)品投入市場(chǎng)。“很明顯這不是一個(gè)技術(shù)很完善的產(chǎn)品，但我們用現(xiàn)代處理器去展示其潛力，這是可行的。”Huang如此說(shuō)。

　　相對(duì)于目前分散的3G網(wǎng)絡(luò)，如此集中的系統(tǒng)理論上可以減少15%的投資費(fèi)用、50%的生產(chǎn)費(fèi)用和70%的電源損耗。中國(guó)的幾個(gè)城市已經(jīng)對(duì)這個(gè)系統(tǒng)實(shí)施試運(yùn)行。有些已經(jīng)朝著更集中化的蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，但這并不包含云無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入的概念。

　　云無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入的在小型基站方面有很大的上升潛力，透過(guò)它可以擴(kuò)大蜂窩覆蓋的成本效益，尤其是相對(duì)于最新的LTE網(wǎng)絡(luò)的城市范圍覆蓋。

　　Huang說(shuō)：“我的觀點(diǎn)是小基站將會(huì)越來(lái)越小，而大基站則會(huì)越來(lái)越大。以后的世界就是一個(gè)基站可以處理上萬(wàn)個(gè)收發(fā)，而另一個(gè)則是一個(gè)單芯的基站SOC。”

我的觀點(diǎn)是小基站將會(huì)越來(lái)越小，而大基站則會(huì)越來(lái)越大。以后的世界就是一個(gè)基站可以處理上萬(wàn)個(gè)收發(fā)，而另一個(gè)則是一個(gè)單芯的基站SOC

　　實(shí)際上，人們對(duì)蜂窩和WIFI的混合應(yīng)用期待已久。Huang說(shuō)他早與硅晶片供應(yīng)商合作去鼓勵(lì)廠家去設(shè)計(jì)蜂窩和WIFI芯片套裝，這個(gè)套裝也應(yīng)該服務(wù)于手持設(shè)備和小型蜂窩基站。他認(rèn)為當(dāng)前蜂窩站點(diǎn)迫切需求需要被緩和，因此我們可以用手持設(shè)備芯片去建造。

　　“中國(guó)和Huang在驅(qū)動(dòng)大型移動(dòng)創(chuàng)造方面實(shí)際上有了展示業(yè)績(jī)記錄。”Marvell移動(dòng)研發(fā)部門(mén)的副總裁Ivan Lee強(qiáng)調(diào)。“這就使建造大基站去減少其數(shù)量的安裝講得通了，現(xiàn)在這就快失控了。”

　　在Marvell，LEE也提到Huang在中國(guó)移動(dòng)搞出來(lái)的杰出創(chuàng)造TD-SCAMA。“我們從零開(kāi)始，但我們現(xiàn)在是排名第一的智能手機(jī)TS-SCDMA芯片供應(yīng)商，占領(lǐng)80%的市場(chǎng)份額。“lee強(qiáng)調(diào)。

　　Marvell在其下一代手持設(shè)備芯片與其客戶廣泛合作，這款芯片是LTE的時(shí)分復(fù)用版本，是緊跟著TD-SCDMA而產(chǎn)生的，LEE認(rèn)為T(mén)D-SCDMA的商業(yè)價(jià)值目前來(lái)說(shuō)還是未知之?dāng)?shù)。

　　但是TD-SCDMA的用戶量在這一年會(huì)明顯增長(zhǎng)，中國(guó)擁有世界上最多的智能手機(jī)用戶。LEE說(shuō)。他補(bǔ)充道到年末，中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)模會(huì)超過(guò)其中國(guó)內(nèi)應(yīng)用西方GSM和CDMA標(biāo)準(zhǔn)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

　　與此同時(shí)，Intel計(jì)劃在下一年發(fā)布一個(gè)應(yīng)用在其Xeon服務(wù)器上的系統(tǒng)處理器，這回幫助Xeon處理DSP任務(wù)，應(yīng)用得像一個(gè)基站。“我們將來(lái)也許會(huì)看到Intel在基站套裝與飛思卡爾和TI展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。”ABI研究說(shuō)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)主管說(shuō)道。

　　博通的Nick IIyadis說(shuō)道：“Intel已經(jīng)開(kāi)始擴(kuò)大其市場(chǎng)份額，他們是一個(gè)財(cái)大氣粗的強(qiáng)勁對(duì)手。”博通聲稱他們?cè)僭谟?jì)劃他們自身的基站SOC。

　　但Tom Flangan認(rèn)為對(duì)于“云無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入理論”，Intel希望透過(guò)次進(jìn)入基站領(lǐng)域。例如，光纖回程的需求對(duì)大部分運(yùn)營(yíng)商是毫無(wú)意思的。

　　Intel的XEON處理器有著不可忽略的問(wèn)題，相對(duì)于TI和飛思卡爾等公司，他們?cè)谔岣唠娫葱史矫孢€有一段很長(zhǎng)的路要走。我們添加了很多特別的功能，例如專用硬件的無(wú)線電處理，這甚至不會(huì)在DSP中編程。”——Rick Merritt