小型蜂窝网络与 5G 的演进（第 1 部分）

本博客文章是小型蜂窝基站系列的第 1 部分。该系列共分为两部分：第 1 部分介绍小型蜂窝的基础知识及其如何适应 4G 和 5G 的演进；第 2 部分介绍小型蜂窝市场的最新趋势及其在设计方面所面临的挑战。

目前，无线基础设施包括宏基站、城市蜂窝、室内外分布式天线系统 (DAS)、小型蜂窝等诸多组成部分，它们在同一个 异构网络 (HetNet) 中协同工作（请参见下图）。

Wireless Infrastructure: A Heterogeneous Network

移动设备用户正逐渐从使用较小的数据包信息（图片、电子邮件、网页浏览等）向需要更大数据包的媒介（例如，视频、游戏和现场直播）转变。这无论对于小型网络还是大型网络而言，都意味着需要提高塔间的数据交换与上行/下行 (UL/DL) 速度。小型蜂窝密集化提供了一种经济高效的解决方案，为创造 5G 的未来奠定了基础。

什么是小型蜂窝？

从根本上说，小型蜂窝是指一种将蜂窝站点拆分为更小单元的微型基站，从术语层面上涵盖微微蜂窝、微蜂窝和 毫微微蜂窝，可以由室内外系统构成。宏基站只有一条通往网络的管道，而小型蜂窝可将其拆分成多条管道。小型蜂窝的主要目标是提高宏蜂窝的边缘数据容量、速度和整体网络效率。

小型蜂窝在 2008 年被纳入第 9 版 3GPP LTE 规范，并成为网络密集化的一部分，换句话说就是为现有无线基础设施增添了更多的基站连接。

深入了解
欲了解有关小型蜂窝的更多信息，请参阅以下内容：

小型蜂窝通常应用在人群非常密集的市区场所，例如购物中心、体育场馆、机场和火车站，这些地方基本上都会出现某一时间点有大量的人在使用数据的情况。目前，大多数的小型蜂窝基础设施是面向室外应用部署。相比之下，室内的小型蜂窝系统不一定包含 Wi-Fi 或未许可 LTE 频段 (LTE-U)/许可辅助访问 (LAA)，具体取决于服务提供商想要提供怎样的功能支持。

可参见下图大致了解从小型蜂窝到宏蜂窝各类基站的输出功率、蜂窝半径大小及其他特性。

Base Station Types - Macro Cells, Micro Cells & Pico Cells

小型蜂窝如何适应 5G 演进？

简单来说，5G 将提供更大的数据容量、更低的延迟以及更长的电池寿命。

  • 5G 不会替代 4G；它仅仅是在 4G 的基础之上适应更加多样化的应用。4G 网络（例如，小型蜂窝）将与 5G 网络并驾齐驱，共同发展。（请参见下图。）
  • 5G NR（新型无线电）网络预计至少要到 2020 年才能够投入使用，这意味着 5G 移动设备也要等到那时才能够面世。
The Evolution of 5G

小型蜂窝之所以能够助力 pre-5G/LTE-Advanced Pro (LTE-A Pro) 过渡，主要体现在以下几点：

  • 提供更大的数据容量
  • 帮助服务提供商免去安装或租用屋顶系统的高昂成本，从而降低总成本
  • 有助于提升手机性能。当您的手机接近小型蜂窝基站时，将以更低的功率发射信号，有效降低手机功率输出的同时也极大地延长了电池寿命。

目前展开的大量讨论表明，真正意义上的 5G 将采用更高的频率带宽，例如 28 GHz 或 39 GHz。而对于这些毫米波 (mmWave) 频率而言，信号无法穿透墙壁或建筑物，蜂窝的覆盖半径也不到 500 米，因此小型蜂窝再一次显得至关重要。目前已存在适用于小型蜂窝的系统，而在未来的几年里，可能还会有面向 5G 网络的系统问世。

想要了解有关小型蜂窝的更多信息吗？请关注我们下一期的博客文章，届时将为大家介绍小型蜂窝的最新趋势及设计技巧。