在围棋中,“先手”是一个十分重要的概念。谁先落子就具有颇大的优势,由此产生了“让先”“执先”等概念,也引申出了“敢于争先”这样的成语。

 

在科技产业中,也经常有一些关键的技术进化能带来“争先”的效果。18世纪后半叶,工业革命已经陆续在很多领域产生苗头,但一直不温不火。直到蒸汽机的发明和普及,突然为整个工业革命加速。这就是一个以技术进化,为产业争得先机的典范。交流电之于电气化,硅晶管之于半导体,都具有明显的技术加速与产业争先性质。

 

而在移动通信,这个我们每日与之相伴的产业中,也有一些“落子即争先”的代表。很多朋友有这样的感受,在4G时代后半段网络体验有了明显提升,在线观看直播、视频突然加速普及。这种体验升级,延绵到5G时代的今天,逐渐成为了不可缺少的日常资源。

 

在这样的产业升级背后,有一项至关重要的技术:Massive MIMO。

 

很多对移动通信有研究的朋友,都说Massive MIMO的应用和升级堪称“封神”事件,一举改变了4G到5G产业周期的真正价值和真实用户体验。

 

所谓Massive MIMO,是指大规模天线阵列技术。其基本原理是极大数量增加基站中的天线数量,从而对不同的用户形成独立的窄波束覆盖,基于用户的空间隔离系统同时传输不同用户的数据,从而数十倍提升系统吞吐量。可以通俗一点理解,Massive MIMO就是让移动基站中由原先的独唱,变成了一场大合唱。这样传输给用户的声量更大,信息更多,甚至十倍升级了用户的下载速度。

 

而更加值得注意的是,Massive MIMO技术始终没有停滞不前。在4G时代率先将其引入产业化的华为,在5G时代的变迁中,在移动通信走向“双碳”绿色的必经之路上,持续率先推动着Massive MIMO的进化。借用一些朋友的话说,Massive MIMO的“神作”不是一场电影,而是一部连续剧。

 

 

这部剧的最新剧情,是8月30日,在华为举办的无线首届媒体沙龙暨MBBF2021预沟通会上,华为无线产品线首席营销官甘斌发表了《华为持续引领,开辟5G Massive MIMO绿色新赛道》的主题发言,马上引发了业界的强烈关注。其原因在于,华为分享了Massive MIMO领域的下一个突破性创新方向——引领绿色5G网络建设。

 

甘斌表示:“面向双碳目标,华为通过超大规模天线阵列的突破性创新持续引领,通过对基带算法、天线等软硬件创新,实现超大规模天线阵列,最大化天面利用、绿色节能和体验覆盖,开辟5G Massive MIMO绿色新赛道。”

 

这次全新的技术升级,让原本为提升用户体验,拓展站点能力而生的Massive MIMO有了全新的身份:“双碳”时代的节能大使。

 

从4G的变革者,到5G的开拓者,再到绿色节能时代的先锋官。今天,咱们来分享这样一个故事——关于华为推动的Massive MIMO进化三部曲。

 

将Massive MIMO引入4G,为无线通信争一先

多天线阵列技术,其实在原理上讲并不复杂,也早就在移动通信学术界有过探讨。但在产业中真正落地却非常复杂。其原因在于,Massive MIMO需要数据传输能力、天线工程化、软硬件适配的综合保证,是一道完完全全的综合题。虽然业界都看到了它的可能性,但直到4G中期也无法将之产业化。

 

直到2014年,厚积薄发的华为出手了。基于信道互易性在多天线领域的研究,华为在Massive MIMO引入4G方面完成了创新突破。当年9月,华为联合中国移动推出了全球首台实验室样机,并在一年后推出了Massive MIMO商用样机。

 

随后,北京、上海、东京等城市分别在华为的产品赋能下开启了Massive MIMO测试与试运行,效果非常理想。当时,Massive MIMO条件下4G网络可以实现单载波实测速率超过650Mbps,数倍提升了运营商的频谱资源使用效率,并且将基站信号覆盖范围提升了近一倍。

 

与此同时,Massive MIMO还在城市环境中展现出了一种影响至今的关键优势,由于Massive MIMO的天线阵列呈现出立体的信号覆盖范围,非常适合城市立体空间中的用户分布,极大提升了城市用户的移动网络体验。在地形复杂、干扰极多的高楼、地铁、居民楼里能够痛快上网,Massive MIMO功不可没。

 

而对于运营商来说,华为引领的Massive MIMO变革还有一个巨大优势,就是其改造成本小,用户无需更换机型,业务提升力度却极大。并且Massive MIMO在当时被广泛认为可以面向5G演进,将进一步节省运营商长期成本。因此,Massive MIMO在4G时代后期形成了一股移动通信的升级风潮,间接推进了移动经济、数字化业态的到来。

 

而华为也确实践行了诺言,接下来的5G时代,Massive MIMO并未缺席。

 

5G到来,与大带宽协同出击

当5G到来之前,Massive MIMO已经被业界认为是必备方案。而华为又在此时提出了一个新的问题:Massive MIMO仅仅是应该跟进5G;还是要在5G时代完成进化,成为5G特性的放大器

 

后来的答案,是华为选择了后者。

 

5G的核心特性是大带宽,而Massive MIMO的多通道能力恰好可以成为5G特性的落地接口。但这个理论上的产业设想并不容易实现,需要多方面的技术积累与长期的产业实践。

 

在4G向5G的转化期,华为在加大重点技术研发的同时,陆续推出了多种商用设备,为5G进化完成产业准备。最终,华为推动了Massive MIMO的第二次进化,大带宽Massive MIMO成为产业现实。

 

2018年,华为在MWC发布了全系列场景化Massive MIMO AAU,深度匹配5G部署的多样化场景。为了兼容5G网络设备中多频段、多制式的网络特点,华为推出的Massive MIMO产品相对于4G复杂度提升了上百倍,并且加入了AI自动驾驶网络技术,极大程度提升了Massive MIMO设备的运维管理效率。

 

随后,华为的5G Massive MIMO在多个城市进行了落地。在产业实践中,华为的5G Massive MIMO设备集成度更好,基站尺寸更小更轻,降低了5G网络的更新部署成本,实现了相比4G的10倍以上体验升级。

 

2020年10月,华为与中国电信联手完成了地铁场景的5G室内分布式Massive MIMO技术试点,这一试点在室内数字化分布系统中引入Massive MIMO技术,有效解决室内5G的小区间干扰问题,用户速率提升40%以上。这一创新,不仅在室内实现了千兆体验,为商场、体育场、餐厅等场景带来了优质的5G升级,更为场景化需求极强的5GtoB业务探明了方向。

 

经过实践,华为证明了TDD Massive MIMO是5G成功的基础。甚至说,5G时代需要把多天线技术带入每个频段、每个场景,最大化释放大带宽的潜能。除TDD频段外,华为也在推进FDD向Massive MIMO演进,毫米波向超大规模阵列演进,全频段走向Massive MIMO,为5G的极致体验打通最后一公里。

 

而在5G进行时的今天,低碳绿色的社会责任逐渐成为通信产业必修课。此时华为又极具前瞻性地提出了新的问题:5G仅仅需要体验升级吗?Massive MIMO是否能为环境和社会贡献更多?

 

“双碳”时代,走向绿色Massive MIMO

可能很多身在通信产业之中的朋友,也不会想到Massive MIMO在无线通信产业的第三次升级,竟然是向着绿色节能、低环保的新方向。

 

数十年来,无线通信产业都是向着“更快、更强、更高效”奔跑,似乎带宽和速率是永远的方向。但在“双碳”目标明确上升为国家战略的今天,无线通信肩头也迎来了更多责任。从来身处时代潮汐最前沿的无线通信,似乎也应该在节能环保的大势所趋下完成一次“争先”。

 

为此,华为推动了Massive MIMO的第三次进化:面向资源利用与节能减排需求的全新升级。

 

事实上,华为一直在Massive MIMO领域推动节能减排的持续优化。但以往的方案更对是对中射频、功放等有源部分的持续优化,使能每比特能效实现渐进式提升。而这次升级之所以能被称为突破式进化,是因为华为通盘考虑了Massive MIMO的多重资源消耗与能源节约,推进了面向“双碳”目标的质变式升级。

 

具体而言,新的绿色Massive MIMO在资源利用上践行了三重“最大化”:

 

一、面向站点空间,推动天面利用最大化:以往,Massive MIMO的迎风面积只有0.3平方米,站点天面空间没有被充分利用。而新型绿色版的Massive MIMO可以实现无障碍部署,充分利用空间,最大化天面资源利用率。

 

 

二、面向能耗问题,推动绿色节能最大化。在站点最为核心的能耗问题上,新型Massive MIMO可以实现更窄的业务信道波束,进而推动基站可以配置更低的发射功率,降低基站能耗。新型绿色版Massive MIMO配置了160W的发射功率,即可达到传统320W的覆盖范围。在边缘用户覆盖体验相同的前提下,新型绿色版Massive MIMO可以降低50%以上能耗。

 

三、面向建站成本,推动体验覆盖最大化。在不增加基站发射功率的前提下,新型绿色版Massive MIMO能够提升下行覆盖3dB,上行覆盖也会相应增强。以此方案,可以让边缘用户平均体验提升30%,从而可以降低基站建设数量与综合成本。

 

华为推动的新型绿色Massive MIMO,可以说是在站点、功率、体验等多方面进行了突破式创新,既确保了运营商效益与成本优化,同时也令用户体验得到保证。只有这种多赢局面下,“双碳”目标才能切实推动和发展,无线通信产业才有实际的价值进化可言。

 

在媒体采访中,甘斌解释了华为能够数次引领Massive MIMO进行行业升级,背后的原因究竟是什么。

 

首先,技术升级背后是对技术趋势、产业方向的洞察。华为很早就看到了Massive MIMO面向未来发展的一系列必然性。诸如大带宽、低功耗,既是无线通信的必经之路,也是Massive MIMO的确定方向。把握这一洞见,华为始终坚持早布局、早准备,进而成为了每次升级的引领者。

 

其次,华为在技术上进行了多路径的准备,确保大量关键技术都已就绪。否则在洞察出来之后,想法会无法与技术升级相适配。只有高强度的研发投入,始终坚持对大量基础方向的布局与推进,才能确保华为始终走在引领者的轨迹上。

 

最后也是最根本的,是面向客户需求的产品创新精神。运营商客户需要什么,华为就钻研和准备什么。这种直接但始终不变的供需逻辑,让华为往往能“执先”而行,为产业担当探索者。

 

在刻不容缓的双碳时代,Massive MIMO或许将又一次成为争先的胜负手。

 

Massive MIMO的三次进化,也在某种程度上注解了“华为”精神:忠于为需求而创新,敢于为天下争一先。