将塔高从 30 米升到 250 米,再挂上伦伯透镜天线,把传统 3 扇区劈裂为 36 扇区 ... 这样一个基站就能实现超广覆盖,且还能保障一定的容量需求,解决网络覆盖可以另辟捷径吗?

 

日前,Facebook Connectivity 宣布,在与电信行业合作伙伴完成了多次试验和验证分析后,正在开发 SuperCell,以用于解决农村地区的网络覆盖。

 

什么叫 SuperCell?顾名思义,就是一种广域覆盖解决方案,一个基站可覆盖超广的范围,并能保障一定的容量。

 

 

在解决广覆盖方面,很简单,就是将传统 30-40 来米的通信铁塔高度提升到 180-250 米,将天线挂高升高。

 

天线升高了,自然覆盖范围就广了,但这也意味着单站要连接更多的手机,容量怎么解决?在频谱资源有限的情况下,只能提升频谱效率。为了提升频谱效率,他们采用了多扇区方案,也就是将传统的 3 扇区劈裂为最多 36 扇区,来提升容量。

 

但问题又来了,这么多扇区,扇区间的干扰如何解决?任何物理天线都会产生旁瓣,旁瓣会导致相邻扇区干扰,同时,在多天线系统中还会产生角度散射,这些都会影响通过多扇区扩展容量。

 

从 Facebook Connectivity 的宣传片上看,该团队采用了神秘的伦伯透镜(luneburg lens)天线。

 

 

伦伯透镜天线其实也不神秘,几年前就开始有运营商应用于大型集会的通信保障。

 

 

 

伦伯透镜(luneburg lens)是伦伯(R K. Luneberg)于 1944 提出的一种介质球,这种介质球由介电常数连续变化的对称球体组成。理想伦伯透镜能将入射的平面波汇聚于球体焦点处的馈源上,相反,也能将焦点处的馈源发出的电磁球面波经折射转变为平面波。

 

 

伦伯透镜整个球面上的任意一点都可以是焦点,因此只需控制天线馈源在球面上的位置,波束就可以指向任意方向。同时,还可以在透镜表面放置多个馈源,来实现多波束通信。伦伯透镜当然也能通过改变波束的宽度来增加整个天线系统的增益。

 

Facebook Connectivity 在 600MHz 至 2.7GHz 频段范围内测试结果显示,将天线挂高从 30 米提升到 250 米,可提升增益 18dB,而更窄的指向性天线波束可提升增益 11dB,两者结合,可获得 29dB 的无线传播优势。

 

同时,他们还特别强调,这个 29dB 的增益提升包含了上行链路和下行链路,也就是说,没有上下行不平衡,或者说上行覆盖短板问题。

 

SuperCell(250 米塔高+36 扇区)与传统标准宏基站(30 米塔高+3 扇区)覆盖范围对比

 

Facebook Connectivity 表示,现场路测发现,250 米塔高+36 扇区的 SuperCell 基站的覆盖范围是传统 30 米塔高+3 扇区宏基站的 65 倍。这相当于一个 SuperCell 可顶替 15 到 25 个传统宏基站,或者数百个 Small Cells,同时,SuperCell 部署可降低 TCO 33%以上。

 

对于解决农村地区覆盖而言,看起来是个不错的方案。不过,能不能落地商用?什么时候能商用?只能拭目以待了。

 

本文参考:

SuperCell: Reaching new heights for wider connectivity

 

SuperCell: A Wide-Area Coverage Solution UsingHigh-Gain, High-Order Sectorized Antennas on Tall Towers