如何看待移动220万面基站天线集采？

无线深海 2022-03-28 22:39

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2022年3月11日，中国移动发布《2022年至2023年444天线及单4天线（含700M）》集采公告，其中，“4+4+4”700/900/1800独立电调天线采购规模为46.5万面，700M单频天线为3.5万面。

早在2021年，中国移动已集采约174万面多频段（含700M）天线，包括4+4+4天线(700/900/1800MHz)、4+4+4+8天线(700/900/1800/FA)和单4天线(700MHz)，其中，4448天线需求为114万面，444等其余型号天线需求为60万面。

“444”、“4448”这些神秘代码到底是什么意思？中国移动为什么要采购这些天线？两次采购规模不同又意味着什么？

本文有点啰嗦，要从基站天线演进史说起。

基站天线演进史

早期的 GSM 基站天线仅支持900MHz或1800MHz频段，采用空间分集技术，在基站的每个扇区部署2根具有一定间隔距离的单极化天线，每根天线提供一个端口通过馈线连接基站主设备，其中一根负责接收/发送无线信号，另一根只负责接收信号。

2G早期单极化天线

空间分集技术将两根接收天线在物理位置上分开，可改善上行链路质量，提升小区上行覆盖短板，但这种方式的弊端是显而易见的，不仅占用更多的天面空间，而且影响美观。

所以，后来基站天线技术发生了重大改进——采用一根包含两个端口（对应两组极化分集的天线阵列）的双极化天线取代了以前的两根单极化天线，以极化分集技术替代了原来的空间分集技术。

双极化天线

常见的双极化天线为±45度交叉极化天线，即两个端口分别对应两组相互正交的、分别采用+45度和-45度偏振的天线阵列。

理论上讲，空间分集的性能略好于极化分集，但考虑极化分集更省天面空间，加之随着2G基站越来越密集，每个站点的覆盖范围要求越来越小，空间分集那点微弱的优势就变得不那么重要了。因此，随着时间推移，双极化天线成为了基站天线的首选方案。

但进入3G时代，新的问题又来了。

每一代移动网络都会分配新频段，天线作为无线信号收发的关键器件，当然也需支持新频段。3G使用1.9GHz、2GHz、2.1GHz等新频段，需新增支持3G频段的天线，会导致铁塔天面上2G和3G基站天线共存，让运营商再次面临节省天面空间和运营成本的问题。

在此背景下，双频段或多频段天线应运而生。

3G时代四端口双频段天线

通常，多频段天线将支持多个频段的多个天线阵列集成在一个天线罩里，每个频段对应一组双极化天线阵列，以及对应两个天线端口。支持的频段越多，内部阵列和辐射单元布局设计越复杂，天线的体积和重量可能越大，对应的天线端口也越多。

走过了从单极化天线向双极化天线、多频段天线的演进历程，一根物理天线的内部阵列和端口变得越来越多，那接下来进入4G时代，天线技术又将如何演进呢？

众所周知，为提升频谱效率、容量和覆盖能力，4G LTE引入了核心技术——MIMO多天线技术，其在基站侧和终端侧部署多个天线，每个天线使用相同的频率资源独立传输数据流，既能通过发射分集改善小区边缘覆盖，也能通过空间复用并行传输2个或多个数据流来提升数据速率。

3GPP在LTE规范中定义了多种传输模式，以适应不同的信道条件、MIMO天线配置。比如，LTE-Advanced规范定义了9 种不同的传输模式 (TM) ，可适用于1/2/4/8个基站发射天线和2/4个终端接收天线，从而形成1x2、2x2、4x2、4x4、8x2、8x4等多种MIMO天线配对。

MIMO越高阶，天线数目越多，小区容量和覆盖性能越强。比如，在下行方向要形成4x2 MIMO，基站侧需配置4根发射天线；要形成8x2 MIMO，基站侧需配置8根发射天线。正因如此，我们在4G时代经常看到4T4R（基站侧配置4根发射天线和4根接收天线），甚至8T8R的基站天线配置。

通常，一根带两个端口的双极化天线可支持2T2R，将两个双极化阵列（四天线）封装在一个天线罩中可支持4T4R。为支持多流波束赋形，更大地提升小区容量和边缘覆盖能力，TD-LTE还采用了8通道（8T8R）天线规格，这要求将四个双极化阵列（8个端口）封装在一个天线罩里。

于是，一方面由于要支持更高阶MIMO，另一方面4G再次引入了新频段，为节省天面空间，要求多频段天线收编的频段更多，4G时代的天线端口数量又上了一个新台阶。

4G时代多通道天线

以中国移动为例，4G时代的室外宏站点存在GSM900、FDD900、GSM1800、FDD1800、TD-FA、TD-D多个频段多种制式，为了让一个天线系统收编多个频段，并支持TD-LTE 8通道天线，业界就推出了4488天线。

4488天线，即4端口支持900M，4端口支持1800M，8端口支持F&A频段，8端口支持D频段，其中，900M和1800M的接头类型为DIN头，FA和D频段的接口类型为四芯和五芯集束接头。

4488天线

迈入5G时代，由于5G采用RRU+天线一体化的AAU单元，无法与现有的2/3/4G共天线，同时三大运营商共享铁塔资源进一步加剧天面空间紧张，于是以4488天线收编现有2/3/4G频段，并与5G AAU形成“1+1”双天面架构，成为了最省天面空间、最省铁塔租金的理想方案。

但接下来700M 5G来了，如何进一步简化天面？答案就是中国移动集采的这一批4448天线和444天线。

4448天线，指支持700M、900M、1800M和FA频段的多频段天线，4端口支持700M、4端口支持900M、4端口支持1800M、8端口支持FA频段。

其中，NR 700M频段支持4T4R，TDD-FA支持8通道天线，对于共享4天线通道的GSM900/FDD900或GSM1800/FDD1800，GSM和FDD可通过分享天线通道各占2通道，FDD开启2T2R，后期GSM退网后，还能升级到FDD 4T4R。

444天线，指4端口支持700M，4端口支持900M，4端口支持1800M。

那4448天线与4488天线有什么区别呢？关键在TDD-D频段。

5G时代中国移动主要用于室外覆盖的频段包括NR 700M、GSM900、FDD900、GSM1800、FDD1800、TDD-FA、TDD-D和 NR 2.6G。

其中，原来的TDD-D频段与新分配的NR 2.6G组成连续的160MHz大带宽。由于160MHz宽频AAU既支持5G NR 2.6G，也支持TDD-D频段3D-MIMO，两者可共天馈，所以可以将原TDD-D频段迁移至5G AAU。

这样一来，新增NR 700M频段后，可以通过一个4448天线收编所有NR 700M、GSM900、FDD900、GSM1800、FDD1800和TDD-FA，并与支持2.6G 160MHz宽频的AAU形成“1+1”双天面架构。

简而言之，从2G到5G时代，随着频段不断新增，MIMO技术发展，以及铁塔天面空间越来越紧张，运营商为了提升网络效率、降低铁塔租金，推动了天线技术不断向更多端口/天线阵列演进。

那最后的问题是，中国移动2021年集采了约114万面4448多频段多端口天线，而本次没有采购4448天线，只采购了46.5万面444天线和3.5万面700M单频天线，原因何在？

“每一块钱要花在刀刃上”。天线收编的频段越多、支持通道越多，内部设计越复杂，成本越高。为了实现精准投资，并不是所有的场景都会采用4448天线。

对于城镇覆盖场景，用户更密集，对网络容量、边缘速率等要求更高，需要NR 700M与2.6G统筹部署，且天面空间可能更紧张，因此更需要4448天线。

而对于农村场景，可能只需采用444天线，用NR 700M对齐GSM900/FDD900或GSM1800/FDD1800实现5G广覆盖即可。

从这个角度看，中国移动两次基站天线集采表明其700M 5G部署正从城市向农村扩展，逐步实现全覆盖。

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