Nanocell入门

　　Mindspeed科技和中国移动研究院(CMRI)于今年9月签署了一项合作备忘录为在中国Nanocell的研究铺平道路，但是，什么是Nanocell?它与电信行业有什么关系?



Mindspeed科技有限公司市场营销副总裁 Rupert Baines

　　Nanocell到底是什么?

　　据市场研究公司Infonetics research的研究称：基于广泛引入的4G技术，小蜂窝基站(Small Cell)出货量在2016年将增长近40倍，以应对数据连接的持续增长的需求。Small Cell在移动领域中面临最大的挑战之一是：对流量持续增长的需求。许多预测预计在未来十年中，通过电波传输的数据将出现增长1000倍的惊人水平。而更大频谱范围及具有其他先进技术的LTE将有助于满足为更多基站、更贴近用户的关键需求，以提供所需容量。

　　Small Cell部署还有许多难题，包括回传链路质量、成本承受能力、小区干扰、频谱可用范围以及监管限制，但是在过去几年中这些难题已经被克服。在该领域中，来自于中国移动的Nanocell成为最新出现的技术之一。

　　中国移动研究院对Nanocell的定义如下：“一种集成了支持GSM/TD-SCDMA/TD-LTE标准的Smallcell和WLAN(Wi-Fi)的解决方案。凭借支持双无线网络和WLAN(Wi-Fi)服务的关键特性，它能够在企业、室内、以及高容量热点区域中部署。它也能够使用标准的宽带连接作为一个低成本的网络回传，因此在降低部署及维护的成本的同时提供先进的、可靠的安全功能。”

　　Nanocell提供移动覆盖到一个限定区域以及集成运营商级WLAN接入点。它们经常用于为非常密集的数据使用区域增强网络容量。在某些方面，它们也是small-cell演进的下一个迭代。

　　尽管一个nanocell在理论上的覆盖范围可达2千米，但在大多数情况下，它的覆盖范围不超过这个值：也许只有100 米-500 米。同样，一个nanocell使得诸如在一场运动会或者音乐会场地中的部署，以期处理比平常时期更多的手机使用。总之，就像Small cell一样，部署nanocell的原因是为了提升用户的体验。将基站与用户间更接近，降低了每个基站的用户数量。这样使得服务供应商通过一个固定的无线接入频谱可承载更多的通信量。这样做反过来又增加了网络的总容量。

　　然而容量(在诸如购物中心、火车站、机场或者繁忙的街道等闹市区)是最主要的应用，还有一个是针对农村地区。如在一个村庄或农村游览胜地，利用传统的宏蜂窝提供服务并非最经济的。在这种情况下，nanocell的覆盖范围将增加，但它没有象一个完整的宏蜂窝那么多用户而已：正是因为人口稀疏，那些地区就没有必要花更高代价了。

　　之所以与Wi-Fi卸载或宏蜂窝相对而应用nanocell的原因是对网络可完全控制的优势，以及nanocell实现了更加与终端用户贴近连接的事实。

　　蜂窝尺寸的灵活性一直是自2G网络以来的一个特性，也一直是网络运营商如何能够提升容量的一个重要的方式之一。在数字网络上采用功率控制能够更容易地防止工作在同频率的临近的蜂窝之间的干扰。通过小区分裂并创建更多的蜂窝以便为高密度区域服务，一家移动运营商能够确保他们能够将使用中的频谱得以优化。这与以前的模拟系统不同，模拟系统有固定等级的蜂窝小区，小区分裂会造成干扰达到不可接受的程度。

　　据Vision Mobile调查显示，一个nanocell标准范围小于2km，一个picocell范围小于200m，一个femtocell大约为10m。正如与电信行业相关的术语nanocell最近才被发明出来，还会有一些其他更改，但确切的名称还是依靠运营商来定义，然而，涵盖范围最广的观点是nanocell是比集成了运营商级WLAN的其他small cell范围更广的small cell。

　　一些人把“picocell 2.0”描述为nanocell，尽管“small cell 2.0”也许是一个更为准确的描述。比先前的Small cell的设计优越之处是，包括了与Wi-Fi的紧密集成(“集成small cell与Wi-Fi”)，以及固有的多模特性。

　　经济优势

　　还有其他的解决方案以应对高密度的网络流量，包括提高Wi-Fi回程和引入增加数量的较大宏蜂窝基站。确保为消费者提供更快的数据速度并非是Nanocell正越来越流行的全部原因，另一原因是运营商也必须考虑到经济优势。

　　要部署一个新的宏蜂窝需要花费数十万英镑。部署包括寻找一个适合的地点、采购设备、支付供应商、建筑工程、电缆、电源、场地租赁以及维护与支持。部署一个宏基站很可能涉及某些群体关注的局部问题。宏蜂窝的安装费用和后勤保障的缺乏可能减缓基础架构的部署。

　　另一方面，nanocell能够与类似的基站完美匹配，一个nanocell的安装使用了一个包含有一个基站、电源、传输和交换的集成单元，与在一根电线杆上安装组件相比容易的多。大多数的建筑工程、电缆、天线、与空气调节相关的功耗、场地租赁的费用大幅度的降低或削减。Nanocell安装的缺点是为同一区域提供服务，将需求比宏蜂窝更多的蜂窝，不管怎样，与单个宏蜂窝成本相比，每个nanocell的成本仅为宏蜂窝的几千分之一。

　　考虑到目前集成的nanocell成本，其可成为运营商设法提高网络容量的一个高性价比策略。随着消费者需求更多的数据及更长的时间，运营商清楚地知道如果想要在这个激烈的市场竞争，他们必须降低数据的成本。

　　Mindspeed和中国移动就Nanocell研究开展合作

　　2012年9月，在一项中国移动基础设施开发的开创性项目中，小蜂窝基站半导体解决方案领导者Mindspeed与在北京的中国移动研究院(CMRI)签署了一项备忘录以持续加快建设中国移动的异构网络(HetNet)。实施这一计划将是通过开发和利用Mindspeed的基于其TD-SCDMA 和Transcede® LTE系统级芯片(SoC)解决方案的小蜂窝基站平台。

　　中国拥有比世界上其他任何国家更多的移动用户，开发一种小蜂窝网络以满足网络上日益增长的数据与流量需求至关重要。

　　Mindspeed和中国移动研究院展开合作旨在加快整个中国移动通信集团公司(CMCC)国内网络的TD-LTE小蜂窝系统现场测试。此外，公司还将在诸如SON技术、同步方法以及网络拓扑结构等关键问题上密切合作。

　　Mindspeed被选中参与此开创性的项目源于其在当前小蜂窝基站市场中的领导地位及其未来的产品路线图。Mindspeed是唯一一家拥有TD-SCDMA产品的公司，也是唯一一家已证明在其小蜂窝SoC中可同时支持高速分组接入(HSPA)和LTE 双模的SoC公司，也是唯一能够展示同时支持频分双工(FDD)LTE和时分双工LTE(TD-LTE)解决方案的公司。

　　正如前面所提到的，CMRI对nanocell的定义可以描述成为“small cell 2.0”。有各种不同的架构增强，但有如下两点尤其值得描述出来。

　　首先是与Wi-Fi的集成。有些人天真地认为small cell和Wi-Fi是竞争对手。但是一个更为明智的做法是将它们结合在一起，以充分利用经济措施(单一电源供电、共享回程、成本更低的物品供应和运营成本)并充分使用两个承载网络的协同效应(如：在两个网络间传输切换，利用Wi-Fi额外的容量及来自于移动电话的更大范围、最佳服务质量)。Small Cell 论坛致力于此，也成为CMRI的nanocell重要的一部分。

　　其次是多模。对大多数运营商重要的一个方面是nanocell在一个节点上支持多种蜂窝标准。大部分的成本实际是每个组成部分(场地、安装、OAMP、电源、回程)的成本，因此，它们之间的结合显著地分担其费用，并充分使用频谱。

　　中国移动在蜂窝技术上非常独特。与世界上大多数国家一样，GSM作为2G使用，但是针对3G，则使用TD-SCDMA(由3GPP标准化，并作为3G技术的选项之一)。针对4G，则使用LTE，但是TDD制式的(TD-LTE)：还尚未普及。然而，在全部LTE用户中估计会有20%-40%，未来将最终使用它。CMRI nanocell必须支持这些技术：与 Mindspeed 结为合作伙伴关系的原因之一就是他们的这些SoC很独特地支持这些标准。

　　未来

　　让我们回到最开始的地方，预计在2016年小蜂窝基站的部署量将超过40倍。随着4G 的部署席卷美国和欧洲用户，对一致性服务和越来越高的数据速率的需求将持续增长，small cell，尤其是nanocell将成为未来LTE网络最主要的组成部分。

　　3G网络使用small cell从宏蜂窝卸载数据，然而，随着4G的兴起，small cell将发挥出更大的作用。在4G网络中，运营商已经推出与中国移动和Mindspeed当前正在研究的异构网络类似的异构网络(HetNet)基本架构。一个HetNet由多层包括nanocell在内的小的和大的蜂窝组成。这些蜂窝将能够自组织无缝地为用户提供一个更高质量和一致性连接的网络。

　　据《全球通信行业》近期评论道：基站已经走向灭亡。文章提出，想法是在无线接入设计中将引入一个几乎平坦的体系结构，而该体系中small cell 与宏蜂窝不同，而且还要看是如何将小的多标准单元堆叠在一起。

　　阿尔卡特朗讯实际上已经开始研究将来可能的发展前景， 即采用软件定义无线电的方式可使运营商只使用一个基站，并且凭借一个易于调整的开关来实现2G、3G或4G间的切换。

　　更多的在该领域已开展的研究表明，移动运营商的全球基础设施将在未来五年中经历一个巨大的转变，从而实现更好的覆盖、提升数据传输速度以及用户体验的整体改善。不过，值得一提的是，这还归因于运营商与正确的合作伙伴和设备供应商去开发下一代移动网络。