MIMO即多天线技术,提供完备的绿色包装产品

通信行业的高速发展为人们的生活带来了便利,但同时通信网络的核心设备、动力系统、机房以及手机终端等设备也占据了越来越多的社会能耗。因此,降耗节能成为通信企业不可回避的社会责任。

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在物流产业中,传统的信息化管理只停留在节点的跟踪和管理上,随着物流企业对产品质量要求的提高,如何做到无缝信息流跟踪以及实时信息传输变得尤为重要。

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LTE系统物理层的基本构架建立在OFDM+MIMO的基础之上。MIMO即多天线技术,对于提高数据传输的峰值速率与可靠性、扩展覆盖、抑制干扰、增加系统容量、提升系统吞吐量有着重要作用。面对速率与频谱效率需求的不断提升,对MIMO技术的增强与优化始终是LTE系统演进的一个重要方向。

大唐移动作为致力于TDD领域的核心设备商,积极贯彻落实《“十二五“节能减排综合性工作方案》、《工业和信息化部关于进一步加强通信行业节能减排工作的指导意见》等文件要求。一手抓技术,一手促发展。根据企业实际情况,在降耗节能方面不断改进,提升企业的绿色服务能力,为社会打造高效能的绿色电信网络。

4G网络的商用给物流信息化发展奠定了更契合的信息传输基础。与传统网络相比,4G网络具有传输速率高、延时低、抗干扰能力强、覆盖区域广等优势。基于这些优势,不仅可以实现视频等大容量数据传输,也可提高其他数据的上报频率,真正做到实时监控。同时,随着4G网络和智能手机APP应用的广泛推广,更促使物流信息化向移动网络集成方向发展成为大势所趋。

多年来,大唐移动在TD-LTE多天线技术领域进行了全面布局,通过对3D
MIMO技术的产学研用一体化探索,力争引导产业界共同推进3D
MIMO系统的研究、验证、设计和标准化进程,扩大我国在多天线技术学术研究及相关产业发展领域中的影响力。

改善包装意识,树立绿色营销观念
目前国内不少企业在对产品进行包装时仍然较多地把注意力集中于对商品使用价值的保护上,而对环保问题却很少考虑。在“绿色浪潮”席卷全球的今天,企业应树立绿色营销观念,进一步认清绿色包装在国际流通领域中的地位和作用。应该清醒地认识到发展绿色包装不但可以降低能耗和物耗、降低成本、减少污染,而且可以提高企业形象,增加消费者对企业的认同感和信任感,从而提高产品的国际竞争力。
近年来,大唐移动全面推进“绿色工程”理念,在通信行业里率先展开了新型绿色包装材料试点工作,在保证大量供货的同时,提供完备的绿色包装产品。作为国内主要通信设备提供商,大唐移动所提供的产品绿色包装解决方案,以降耗减排工作为核心,为携手运营商共同打造移动通信绿色产业链提供了有力支撑。

“4G网络可以摆脱传统网络的局限性,覆盖物流的各个方面。我们可以采用移动网络集成,通过移动网络,实现车辆APP应用操作与跟踪、在途数据及图像的采集传递等功能。”大唐移动通信设备有限公司(以下简称为“大唐移动”)市场营销部副总经理杨波向《企业观察报》记者这样介绍。

一、3D MIMO技术为提升LTE传输性能提供更广阔的空间

升级包装材料,大幅减少木材使用量

实现信息串联

天线作为将承载信息的电磁波,是向无线信道馈送或是从无线信道中接收电磁信号的关键部件。天线子系统的设计方案对移动通信系统的构架、设备的尺寸以及网络部署都会带来影响。对于MIMO技术而言,更是要依赖于天线阵列所带来的空间自由度,才能展现其性能优势。

大唐移动在产品包装的设计上充分考虑到了包装材料的绿色环保及回收问题,对材料选用的标准和形式极其严格。
在产品包装形式上,由于原始的木箱包装无法重复使用,既浪费材料又产生了更多的能耗,因此大唐移动也采取了更为绿色的包装形式,即4个瓦楞纸箱+1/5个金属托盘的形式,其中金属托盘重复使用次数可高达50次。
大唐移动将新旧两种产品包装形式进行了比对,数据显示,木箱包装方式碳排放量为194.47kg,而升级后的绿色包装方式仅有70.01kg的碳排放量。因此,1套基站主设备绿色包装方式碳排放比木箱包装碳排放减少近70%。
在物料包装格式方面,大唐移动将原始的木托盘升级至金属托盘。升级后的金属托盘一个托盘承载5个基站,每个托盘可重复使用10次,而木质托盘在一个托盘承载5个基站的情况下,每个托盘使用1次就要丢弃。如按碳排放量计算,每个金属托盘0.33kg左右的碳排放量还不足每个木托盘的百分之一。

作为通信行业主流设备和服务供应商,近年来,大唐移动充分发挥自身在通信领域的技术优势,将最先进的通信技术引入行业信息化领域,先后为石油、煤炭、港口、电力等多行业客户提供了优质的信息化建设方案及服务。

受限于传统的基站天线构架,现有的MIMO传输方案一般只能在水平面实现对信号空间分布特性的控制,还没有充分利用3D信道中垂直维度的自由度,更没有深层地挖掘出MIMO技术对于改善移动通信系统整体效率与性能及最终用户体验的潜能。

专项推广绿色包装,节能降耗梦想照进现实

针对物流环节的特殊需求,大唐移动推出物流车GPS智能监控调度系统。该系统将4G通讯技术、GPS定位系统、GIS技术、计算机网络及多媒体技术、移动数字电视技术相融合,贯彻整个物流流程中的订单流、货物流、资金流,以信息软件为载体,整合包括移动信息网、移动数据网、移动物联网在内的三网信息一体化。通过采用4G技术,为车车之间、路车之间及智能监控调度系统提供高速无线通信服务,为车辆提供高速的数据传输,并确保通信链路的低延时和低干扰,保证系统的可靠性。

随着天线设计构架的演进,AAS技术的实用化发展已经对移动通信系统的底层设计及网络结构设计思路带来巨大影响,这一发展趋势必将推动MIMO技术由传统的针对2D空间的优化设计向着更高维度的空间扩展。

2013年7月,大唐移动陆续在浙江、山东等地开始金属托盘试点工作,形成发货凭证、绿包到货交接单等固定绿包回收流程。此外,大唐移动还引入了国内领先的循环利用模式,更加减少由于木质托盘的废弃物对环境产生的影响。

该系统已经在物流行业得到成功的推广与应用。
“大唐移动通过物流车GPS智能车辆管理系统的使用,成功的为客户解决了物流环节中的各种问题”杨波说。

通过天线和MIMO技术,基站对信号空间分布特性的调整大致可分为两个层面。第一个层面是扇区级赋形,是对公共信道与公共物理信号的扇区级进行调整,即根据网络优化目标调整扇区的覆盖参数,其赋形方式并不针对某个UE的小尺度信道进行优化,而且扇区赋形的调整是一个相对静态的过程;相对应的,用户级调整则是针对每个UE所进行的UE级的动态赋形或预编码,其目的在于使每个UE的业务信道的传输与其信道特性相匹配。

在产品包装的生产制造方面,大唐移动选用可重复使用的周转箱代替了一次性包装材料,用于生产场地或者外协厂到公司的产品周转。同时,根据生产订单的进度和产能需求,大唐移动会对生产装配和测试资源进行合理分配,关闭不需要的生产测试设备,进一步降低耗能。此外,大唐移动还积极推进测试设备接口的归一化工作,尽可能的使用相同的线缆,以减少浪费。在高温老化间,大唐移动专门配备了温度搜集功能,利用设备自身发热来进行老化工作。对于运输和仓储的消耗,大唐移动则采取加快物流周转,现场发货的机制,减少松江和外仓库间的周转。

以某物流公司为例,该公司面临的最大问题是车辆调度难掌控,因为在长途货运中无法实时掌握车辆情况,一旦车辆出现延时情况,将给整个调度造成障碍。

在现有的基站天线结构中,由于物理天线端口对应于一个水平方向上排列的线性阵列,调整各物理天线端口的幅度及物理天线端口间的相对相位等效于控制信号在水平维度的分布。因此无论对扇区赋形还是UE级动态赋形而言,都可以通过天线映射模块在基带实现相关操作。

通过大力推广绿色包装方案、,截至目前大唐移动已节约了木材31364立方米,减少碳排放近5500吨,回收率达79.814%。

大唐移动的物流车GPS智能车辆管理系统成功破解了用户难题。通过这个系统,当用户接到客户需求,调度中心在确定目标地址后,可自定义一定半径的监测范围,并在该范围内对最近或全部空载车辆进行调度。另外,物流车GPS智能车辆管理系统还可以对每辆车成功调度次数进行月统计,准确掌握司机的工作量。

但是对于每个天线端口内部所对应的一列阵子而言,由于没有相应的物理天线端口与之一一对应,因此无法在基带直接调整每个阵子的加权系数。这种情况下,信号功率在垂直维分布调整的灵活度受到了一定的限制。对于扇区赋形而言,尚可以通过对每个阵子所连接的射频电缆的时延和衰减的调节,在射频实现对下倾角的控制。或者,也可以通过机械方式调整基站天线面板的俯仰角。但是对于每个UE的业务传输而言,在垂直维就无法实现针对小尺度信道的动态优化了。

产品质量是企业的生命线,而降耗节能是企业质量优化、实现投入产出比最大化的有力武器。大唐移动作为TD产业的领导者及积极推动者,未来将继续深入开展降耗节能等质量管理措施,秉承“以诚致信,以责为任”的企业理念,把降耗节能放到公司质量管理的首位,以期实现企业健康良性、可持续发展的经营目标,并树立企业社会责任感行为典范。
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除此之外,物流车GPS智能车辆管理系统还可对司机驾驶进行指导,系统确定目标地址后,会根据车辆的当前位置和目的地自动计算出最佳路径,并描绘在电子地图上,调度人员可对驾车人员提出最佳行车路线指示。同时,系统还将车辆行使的路线分为缓行、拥堵和畅通,并针对性指导行使路线。如果前方出现事故,司机和调度人员将同步接收到这个消息,系统会规划出一条更合适的线路。

换言之,按照目前的基站天线结构,LTE的MIMO传输方案只能在水平维实现对传输过程的优化,还不能完全匹配实际的三维信道,因此没有能够充分地利用信号在垂直维的自由度。此外,小区分裂或进一步的扇区分裂也是扩展系统容量的重要手段,但是受限于传统的基站天线结构,在不增加天线与射频设备的前提下无法实现垂直维度扇区化(通过下倾角划分扇区)。对于具有不同垂直角度的区域,如高层建筑的不同高度范围,往往需要多面天线来分别覆盖。

在车辆运行途中,系统可通过高清视频传输功能,实现调度中心、驾驶员、车辆三方的实时交流。安装在车辆上的车载终端设备会将车辆行驶数据、车辆所载货物状态、人员驾驶状态实时回传给调度中心。调度中心通过车内传过来的数据和视频图像可以随时了解货车内的情况,当司机出现疲劳驾驶或身体不适时,可以通过语音、警报灯等方式进行提醒。

针对现有基站天线结构在垂直维赋形能力的缺陷,一种自然的想法便是增加垂直维度的物理天线端口,以实现在基带对每个阵子的独立控制。有源天线系统的兴起,解决了基于现有的被动天线结构实现垂直赋形的难题,其将天线阵列中的每个辐射单元与相应的射频/数字电路模块集成在一起所构成的,是能够通过数字接口独立控制每个阵子的主动式天线阵列。

物流车GPS智能车辆管理系统还具有遥控锁车功能。“对运送危险品的车辆来说,这项功能大大增加了其安全性。”杨波说。

在有源天线系统中,基站至天线系统之间不再需要射频电缆、塔放或RRU这样的中间环节,基站设备与天线系统之间可以直接通过光纤连接。这种情况下,射频电缆这一横亘在垂直维物理天线端口开放之路上的障碍随之迎刃而解。

此外,该系统对车辆保养也大有裨益,通过对发动机使用情况的统计,系统可自动生成报表,车的损耗情况一目了然,便于物流公司对车进行适时保养。

空间自由度是MIMO技术的安身立命之本。有了AAS技术的支撑,垂直维自由度的大门已悄然向MIMO技术开启,MIMO技术中已积蓄多年的向着3D化发展的势头从此将一发而不可收,在UE级实现对信号垂直维分布的控制,充分利用信道的垂直维自由度,这对于MIMO技术而言,将是一片广阔的研究领域。

据用户使用效果反馈,该系统帮助用户节约近15%人力成本,效率提高了近20%。

简单来说,3D
MIMO技术在不改变现有天线尺寸的条件下,可以将每个垂直的天线阵子分割成多个阵子,从而开发出MIMO的另一个垂直方向的空间维度,进而将MIMO技术推向一个更高的发展阶段,为LTE传输技术的性能提升开拓出更广阔的空间,使得进一步降低小区间干扰、提高系统吞吐量和频谱效率成为可能。但是在实现3D
MIMO技术的过程中还有很多研究工作。

特色定制服务

一直以来,3GPP/3GPP2均采用2D信道模型作为参考信道模型,电磁波仅通过水平方向传播。现有对3D
空间特性的建模过于理想化。需要进行3D MIMO信道建模的深入研究,通过对3D
MIMO信道进行测量,建立起科学可靠的3D
MIMO信道模型,一方面确定出合理正确的模型,另一方面基于中国的地形地貌实际给出更事宜中国场景的应用模型。

石油行业是大唐移动经营较为成熟的行业信息化市场,如何降低石油运输过程中的油耗问题是石油行业用户一个“剪不断,理还乱”的难题。在运输过程中人为盗油问题,不按照既定路线运输问题非常严重,此两项问题每年给用户造成的损失以百万计。

现有MIMO技术的研究仍主要针对2D信道,基于3D应用场景的反馈机制、传输方案以及相关的多用户调度算法、预编码算法、码本设计、链路自适应方案及控制信令都需要重新考虑,以充分地利用3D信道中垂直维度的自由度,更深层地挖掘出MIMO技术对于改善移动通信系统整体效率与性能及最终用户体验的巨大潜能。

针对面临此类问题的石油行业用户,大唐移动定制了一套物流车GPS智能车辆管理系统,在这套系统中,除了保留了系统原有功能外,还新增了油量实时监控装置,可以实时查询车辆耗油情况,如果超出预设值,系统将自动报警。

二、新天线新技术突破场景覆盖限制及网络覆盖质量

系统在投入使用中仍不断根据用户情况进行完善,例如,车辆行驶过程中出现异常断电情况使数据瞬间发生变化,会导致监测平台无法实时监控油量。为了杜绝这类情况,大唐移动对系统增加了原始纪录的储备,通过与之前的数据进行对比来判断是否存在异常,另外,系统也会对异常断电发出预警。

虽然3D
MIMO技术的天线产品和MIMO技术本身都还不是那么成熟,但是并不妨碍产业界对其的殷切关注目光。因为,新天线和新技术的引入对于现有网络天线技术应用场景着实是一个突破。

通过运用大唐移动为之定制的物流车GPS智能车辆管理系统近两年,油耗问题得到了有效控制。基本杜绝了人为盗油现象,运输过程中的油耗比使用该系统前降低近30%。

1、3D MIMO从室外覆盖高层楼宇更经济

“不同客户面对的问题五花八门,这就需要我们根据不同客户的需求量身定制系统,并不断改进和完善系统功能,以满足用户新需求。”杨波最后告诉记者。

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GPS智能车辆管理系统主要由车载终端、传输网络和监控调度中心三部分组成。该系统以GPS卫星定位系统、GIS、4G传输为核心技术,无缝集成计算机网络技术、物联网技术及汽车防盗报警灯技术,满足工作中所涉及的车流定位、监控、跟踪、报警、调度、管理和信息服务等功能需要,在调度中心的电子地图上可以实时监视车辆的位置和状态信息,并可通过视频、语音和文字消息等方式对车辆进行实时调度。

车载终端主要由GPS接收机、各种传感器、高清监控终端,4G终端等设备组成,负责实时采集车辆的各种信息。

传输网络中北斗/GPS卫星系统负责传输主任车辆位置信息、文字信息等小数据信息,4G移动网络负责传输高清视频监控信息等大数据信息。

监控调度中心是由短信网关、GIS监控调度、视频监控服务平台及信息服务平台、用户及车辆资料数据库等构成的计算机软硬件体系,是整个系统的核心,即整合移动数据,实现对车辆的管理调度和实时监控。
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