利用可持续无源天线优化网络性能

Sam Bowling ， 研究分析师 Dimitris Mavrakis ， 高级研究总监 执行摘要 执行摘要 … … … … … … … … … … … … 15G网络对更高数据速度和容量的需求不断上升，以及物联网（IoT）设备的普及，导致基站因高频传输所需的高度能源密集型过程而能耗显著增加。绿色天线通过结合高性能与较低的能耗提供了有望的解决方案，这不仅为运营商带来了成本节约，还促进了电信行业向更加可持续的未来迈进。 简介 … … … … … … … … … …… … … 2被动式天线市场概述. 2 现在为什么需要可持续性 ？ … … … … …… … … … … … … … … … … 被动式天线的未来前景 … … …… … … … … … … … … … …… … … … … … … … … … 56… … … … … … … … … … …… … … … … … … … … … …… … … … … … … … … 4 为了开发这些绿色天线，当前的研发工作集中在材料学和人工智能（AI）等领域，以开发高效节能的被动天线。这些创新旨在通过提高性能、降低能耗以及实现智能天线系统来解决天线尺寸、信号方向性、频率优化和网络管理等方面的挑战。通过优化天线设计并整合AI能力，供应商正在创造更加可持续和高效的无线通信解决方案。 PROSE 的可持续解决方案....... 7 文本格式如下：prose概览................................................7 材料技术.................................7 天线设计............................................7 风载减少..................................8 成本与环境效益............8 prose的天线产品组合.........................9 PROSE 的新 PROTREEM （PROSE exT ra E nergyE效率M天线系列的提升范围专注于通过设计和制造过程实现可持续性。其天线采用创新设计以提高效率和耐用性，包括无缆解决方案、模块化、优化的波束模式以及集成可更换远程电气倾斜（RET）技术。通过流线型设计和高级工程，实现了风荷载减少。这些因素共同作用，降低了能耗，同时提升了网络性能。 使用案例....... 10 绿色天线采用的挑战和建议。......10 高效天线在电信、医疗健康和智慧城市等多个领域提供了显著优势。在电信领域，它们能够增强网络覆盖范围、降低运营成本并减少环境影响。医疗健康领域可利用其低延迟特性提升远程设备性能，而智慧城市则得益于其高能效以及处理复杂城市环境的能力，支持广泛的物联网应用。 尽管广泛采用绿色天线需要供应商在标准化、研发投资和生命周期考虑方面作出努力，运营商可以通过案例研究、战略合作伙伴关系和消费者意识提升活动来促进这一过渡。 INTRODUCTION 被动天线市场正处于一个转型期，这一时期的特点是对可持续性和技术创新日益重视。尽管近期面临挑战提供了优化的机会，但行业表现出韧性与创新以应对这些挑战。随着对环保解决方案需求的加剧，供应商正在大力投资研发围绕可持续材料和工艺。向更绿色技术的转变有望主导该行业，重新定义市场标准并塑造电信基础设施的未来。 被动式天线市场概述被动天线是电信网络中的关键组件，负责高效地传输和接收无线电信号。它们的战略布局和设计对网络性能影响重大，确保连接的可靠性和高质量。尽管其作用至关重要，但被动天线市场目前正经历一段动荡时期。以下分析探讨导致市场下滑的因素，并探索未来增长的潜力。 被动天线对于电信网络至关重要，它们通过高效地捕获和传输无线信号，充当无线设备与网络之间的接口。天线的布置和设计对网络覆盖、信号强度和范围有显著影响。它们通过最小化干扰和失真来维持信号质量，确保清晰的通信。此外，被动天线成本效益高且耐用，使其成为网络基础设施的实际选择。尽管在重要性上不及主动天线，但它们对于现代电信网络的效率和可靠性至关重要。 然而，图表1（下页）显示，被动天线市场目前正处于增长的动荡时期。2023年，该市场的收入同比（Year-over-Year，YoY）下降了7.2%，预计到2029年仅将以每年1.3%的复合年增长率（Compound Annual Growth Rate，CAGR）增长。造成市场收缩的因素包括： • 供应商的重点已转向有源和有源 - 无源 (A + P) 天线解决方案 ， 其中无源天线技术更新 重大创新正在发生 (参见 ABI Research 的报告() 了解更多信息) 。 AN-6144 • 全球经济逆风，包括不断上升的通胀率和运营商资本支出（CAPEX）显著减少，北美地区的支出削减幅度高达50%，这已经抑制了开支。这一情况发生在2022年运营商在频谱收购上进行了大量投资之后，进一步收紧了用于被动天线部署的预算。 • 运营商在扩大5G基础设施之前优先考虑明确的投资回报率（ROI），这导致他们在重新评估网络策略时被动天线部署出现暂时放缓。 • 由于项目数量增加、技术要求提高、开发时间缩短以及研发人才竞争加剧，研发成本有所上升。 • 由几个地区冲突导致的供应链中断也影响了航线运输，这不仅增加了物流成本，还对供应商与运营商现有的承诺造成了时间压力。 CR - PROSE - 105 ： 可持续被动优化网络性能• 对无源天线至关重要的几种原材料的价格出现波动 ，ANTENNAS包括铜、镍和铝等。 尽管如此，随着全球经济的稳定，预计2024年将增长2.7%，以及运营商重新获得的资金用于部署5G独立组网（SA）网络，在 2024 年 ， 以及运营商重新获得用于推出 5G 独立产品的资金 其次是同比增长逐渐下降。较低的频谱范围 (< 3 千兆赫 (GHz)) 可能2024 年市场 ， 随后同比增长逐渐下降。较低的频谱范围 (< 3 由于大规模无线电元件的尺寸限制 ， 仍由无源天线主导由于尺寸限制 ， 吉赫兹(GHz)) 可能仍由无源天线主导 有源天线解决方案中的多输入多输出 (mMIMO) 配置。已建立中用于大规模多输入多输出 (mMIMO) 配置的无线电元件 由于运营商的谨慎、非洲、中东和拉丁美洲 ， 市场经历了放缓 ，有源天线解决方案。虽然已建立的市场由于运营商而经历了放缓 市场 ， 由他们的网络基础设施建设需求推动 ， 说明了被动天线仍将对全球网络基础设施至关重要。开始他们的 5G 旅程 ， 提供一个对策。这些地区预计将成为关键驱动因素谨慎 ， 非洲 ， 中东和拉丁美洲开始他们的 5G 旅程 ， 提供 为什么现在需要可持续性 ？ 5G 的到来放大了对高效和可持续天线解决方案的需求。到2.2. 为什么现在需要可持续性 ？无源天线市场的增长 ， 受到其网络基础设施建设需求的推动 ，这些地区预计将成为无源天线增长的关键驱动因素 满足这项技术的容量和速度要求，天线必须在更高的频率下运行并具备更高的精度。这种增加的操作复杂说明无源天线如何对全球网络基础设施仍然至关重要。 性导致能量消耗提高。5G 的出现扩大了对高效和可持续天线解决方案的需求。 由于高频传输中固有的功率损耗和能量 -为了满足这项技术的容量和速度要求 ， 天线必须在 涉及精确波束成形的密集过程。物联网设备的激增和更高的频率和更高的精度。这增加了操作复杂性导致 传输和涉及精确波束成形的能源密集型过程。物联网设备的激增和移动数据使用的激增进一步加剧了这一问题移动数据的使用通过增加基站的数量进一步加剧了这个问题。由于高频固有的功率损耗而导致更高的能耗 全球能源格局经历了显著转变，由于地缘政治紧张局势和向可再生能源转型导致价格飙升。这种财务压力影响了那些承受电费成本大幅增加的移动网络运营商（MNOs）。鉴于基站的能耗特性，即使在组件如天线等部分的微小效率提升，也能带来显著的成本节省。 超越经济影响，应对气候变化的紧迫需求已成为全球优先事项。尽管电信行业推动了创新和经济增长，但它也产生了温室气体（GHG）排放。该行业正面临越来越大的减少环境足迹的压力，这已引发从网络设计和设备制造到运营和处置的整个价值链向可持续实践的转变。 上述因素的交汇使得可持续天线解决方案具有了强大的案例支持。运营商寻求既能提供更高性能又能耗更低的天线。为了满足这些需求，天线供应商正在加大研发投资，开发先进的材料、优化天线设计并改进制造工艺。目标是在射频（RF）性能方面表现出色的同时，有助于减少移动网络中的能源消耗。 CR - PROSE - 105 ： 可持续被动优化网络性能绿色天线代表了更广泛的天线景观中一个独特的类别。它们并非仅根据功能进行分类，而是基于对环境可持续性的承诺。这一重点体现在两个关键创新领域：能效设计和部署时最小化视觉影响的解决方案。供应商们在绿色天线设计中专注于解决行业在能源和成本效率方面的关键优先事项，这将符合运营商的需求。 ANTENNAS 如图表2所示，从2023年到2029年，绿色天线的出货量预计将以每年30%的速度增长，从约0.82百万个增加到3.95百万个。目前，绿色天线的出货量占全球所有天线出货量的大约19.1%，许多供应商的绿色天线解决方案在过去一年内进入市场。这一增长的主要驱动力之一是运营商要求的转变。如今，许多询价单（RFQs）都规定，所提议的天线必须符合绿色和可持续设计原则。 运营商将受到激励采用这些天线，不仅是因为其设计中集成了先进的技术，还因为供应商已将其重点放在天线设计中的关键行业优先事项——能源和成本效率上，这与运营商的优先事项相符。尽管供应商越来越关注mmMIMO天线以适应5G独立（SA）网络，但预计被动天线仍将是市场的重要组成部分，这一需求主要由南亚、拉丁美洲和非洲等地区推动。然而，这些传统的被动天线固有的能量损失既来自于其设计也来自于制造过程，所有这些都会增加能源输出，并从而导致更多的二氧化碳（CO2）排放。基站及其附带的天线单元占所有设施的57%。2 被动天线网络的电气功率消耗是供应商减少能源输出、提高RF效率的关键领域，因此预计绿色天线的出货量将增加。 这进而导致了优先考虑环境可持续性的新型天线设计的出现，这展示了对于运营商来说具有显著潜力。行业领先的供应商通过优化天线结构、绿色材料和可持续制造等创新技术，在高峰时段报告了基站能源消耗降低了26%。这些进步为更广泛的采用提供了令人信服的价值主张，因为绿色天线可以减少网络占地面积，同时保持性能和覆盖范围，这是传统被动式天线未能有效解决的挑战。 无源天线的未来展望 被动天线，传统上被视为电信基础设施中的静态组件，目前正经历显著变革。受日益增长的能源效率需求和网络性能提升驱动，这些关键元素现已成为技术创新的前沿。本部分探讨了旨在创新被动绿色天线领域的各种研发项目，特别关注将 metamaterials 和 AI 技术集成的应用。这些进步有可能显著增强网络能力，同时减少环境影响。 Metamaterals尽管成本曾限制了广泛采用，近期在 metamaterial 研究方面的进步使其成为被动天线设计的颠覆性技术。这项技术曾经仅限于研发实验室，如今正逐步应用于基站天线，从而实现了以下令人兴奋的功能： • 高效率小型化 ：传统天线在低频段往往难以达到预期性能，这主要是由于尺寸限制。这些较大的天线会增加设备的体积和重量，从而导致制造和运输过程中材料消耗和能耗增加。 metamaterials 可以创造出“虚拟”的天线长度，远大于天线本身的物理尺寸，从而使移动设备和可穿戴电子设备等应用中能够实现高效且小型化的被动天线。这不仅减少了设备的尺寸和重量，还通过减少制造和运输过程中的材料消耗和能耗，有助于减小生态足迹。 • 增强的方向性和减少的侧角 ：传统天线往往会向非预期的方向辐射部分能量。 metamaterial