下一代蜂窝网络逐渐建成

全球网络支持移动设备体系结构及其底层技术面临很大的挑战。在蜂窝电话自己巨大成功的推动下，移动客户设备数量以及他们对带宽的要求在不断增长。但是分配给移动运营商的带宽并没有增长。网络中某一通道的使用效率也保持平稳不变。下一代射频接入网必须要解决这些难题，这似乎很难。 

难以满足的需求

几乎所有人都要求提高移动带宽。不太明显的是，这种增长是多方面的：三种因素结合在一起产生了很大的需求。一个因素是熟悉的基础设施的构建，以及客户基础的增长。其次是设备本质的变化。第三是应用结构的改变。

客户增长可能是三种因素中影响最小的。发达国家移动设备已经接近饱和了。很多有钱人有多台同时使用的移动设备。农村地区还有很多潜在的用户，但是他们的基本问题是接入而不是带宽。

如果蜂窝设备的绝对数量开始趋于平稳，那么，用户所选择的设备类型会倾向于高端市场。Intel 移动和通信部副总裁兼总经理 Hermann Eul 在最近的一次 DesignCon 主题演讲中指出，人们平均每 18 个月就会换一部新手机。智能电话是其选择。即使是最节省的用户也希望更新。Eul 说， "从今年开始，智能电话市场一半的投资是在价值、入场以及超低成本领域。"

人们的电话越智能，使用的就越多。Eul 说， "我们看到人们每星期平均要使用 26 小时。" 电话对数据要求的越来越多，同时使用的时间越来越长，这些都导致更大的数据流量。

在这 26 个小时中，用户通常会运行应用程序，其带宽需求要比以前大很多。Eul 注意到， "目前的应用程序与 5 到 10 年前的纯计算机程序一样复杂。" 有趣的是，这些应用程序不仅对 CPU 的要求高了，而且还要求更大的带宽，它们从云端获得数据，有时候共享计算负载。即使是语音命令输入和地图导航等看起来简单的应用程序也会在调用远程计算和存储资源时，向空中传送大量的数据。

更多的用户，更多的智能电话，要求更高的应用程序：产品对带宽的需要增长非常快。有些分析人士预测，到 2017 年，无线数据量年度累计增长会维持在 66%。到那时，传送的数据流会达到令人难以置信的每月 11 艾字节。运营商会怎样呢？

寻找带宽

运营商问题最简单的答案是让他们提供更多的带宽。实际上，全球射频通信大会 (WRC) 确定了一些额外的频谱 — 称之为候选带宽，能够显著扩展可用总带宽 (参见 图1)。但是新带宽也有自己的问题。

图1. 移动服务现有以及建议的频谱分配。

很多难题都不是技术性的。例如，WRC 是一个协会，工作起来像一个单位。但是，它必须要处理多方面的问题：联系全世界国家政府，所有的遗留问题，不同的决策过程，还有我们要说的是，隐藏的利润目标，同意对频谱的分配等。即使是达成了协议，在每个国家修改其规章，把频谱分配给运营实体之前还是有很长的时间间隔。分配过程是公开拍卖，秘密交易，还是法律强制，这都非常耗时，而且有争议。由于某些需要的频谱属于现有用户，因此，以上问题尤其突出。例如，在美国和欧洲，500-800 MHz 附近的某些候选频带一直属于电视广播公司。

这涉及到钱的问题。所有人，从政府到现有用户都希望从带宽获得收益。在大多数情况下，运营公司会不得不拿出一大笔钱来支付牌照费用。但是有很严重的问题，用户是否愿意每月支付更多的费用，即满足新频谱牌照费用同时又支持昂贵的新网络基础设施建设费用。很多小运营公司会落在后面，最终被收购或者退出。

与现有频谱距离很远的频带意味着手机和射频前端的新天线以及 RF 设计。同时还有网络级问题。随着频率的提高，传播特性发生了很大的变化，这并不是移动无线电的优势。800 MHz 非常适合用于大空间宏单元塔，2.5 到 3 GHz — 靠近微波炉的频率，适用于中距离气象雷达或者树叶探测器。越接近 5 GHz，建筑材料就越不透明。

而且，其他的候选频谱，如果都将其交给移动运营商，实际可用范围只可能增加三倍。这当然有所帮助，但是仍然跟不上每年 66% 的增长。业界还需要其他措施。因此，运营商除了使用更多的频率域之外，还尝试更高效的使用地理区域。

空域效率

提高通道数量有限的接入网容量一种最明显的方法是提供更多的小区。这是老的想法：半导体供应商多年以来一直在为微小区、微微小区、毫微微小区提供设计。分析公司 Forward Concepts 负责人 Will Strauss 注意到， "不会再出现很小的小区了。"

Altera 客户市场经理 James Lie 也同意， "两年前还有较小的小区。可能在两年内，我们会看到本地小区，但是我不认为这会有广泛应用。"

Lie 的怀疑是有原因的。原理上，小区应该