本文來源：物聯(lián)網(wǎng)智庫

還記得今年年初小米發(fā)布的隔空充電技術(shù)嗎？相比當(dāng)前市面上主流的接觸式無線充電，該技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了智能手機(jī)通過無線方式“隔空取電”。而在近日，這一堪稱“黑科技”的應(yīng)用又得到了進(jìn)一步拓展——在5G基站供電中得以實(shí)現(xiàn)，邁出了5G基站建設(shè)歷史上具有里程碑意義的一步。

10月4日，愛立信宣布與激光創(chuàng)新公司PowerLight?Technologies合作，在西雅圖實(shí)現(xiàn)了概念驗(yàn)證，成功展示了全球首個(gè)安全的，采用完全無線供電方式的5G基站，該方案中供電方式使用了光波束——一種基于激光的技術(shù)，將電轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度光，然后再被無線基站捕獲轉(zhuǎn)化為電能，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程供電。

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要持續(xù)創(chuàng)新

就如同手機(jī)從功能機(jī)到智能機(jī)的演進(jìn)過程，在手機(jī)功能越來越強(qiáng)大，但電池技術(shù)又遲遲沒有突破性革命的情況下，各路智能手機(jī)廠商紛紛將目光轉(zhuǎn)移到了充電技術(shù)的革新上。因?yàn)闊o論功能多么強(qiáng)大，硬件多么領(lǐng)先的智能手機(jī)，沒有了電能的支持，它一樣只是一塊“板磚”，而5G基站同樣如此。

眾所周知，5G擁有三大原子能力，即eMBB：enhance MobileBroadband，增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶；uRLLC：ultraReliable & Low Latency Communication，超高可靠超低時(shí)延通信；mMTC：massiveMachine Type Communication，海量機(jī)器類型通信，以應(yīng)對(duì)三大應(yīng)用場(chǎng)景，構(gòu)建萬物互聯(lián)的全聯(lián)接世界。但是5G這么好，它也遵循一個(gè)對(duì)立統(tǒng)一的規(guī)律，“人無完人”，5G也有讓人頭疼的缺點(diǎn)。

首先，昂貴的成本問題。運(yùn)營(yíng)商建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)成本壓力巨大是人盡皆知的事情，簡(jiǎn)單算一筆帳，按照此前中國移動(dòng)采集單座5G基站的價(jià)格大約為16萬元，同時(shí)根據(jù)公開預(yù)測(cè)5G基站數(shù)量是4G的兩倍計(jì)算，5G要完成像4G相同的覆蓋效果大約就需要1000萬個(gè)基站，那么算下來5G基站的采購總投入將達(dá)到1.6萬億，可謂是一個(gè)天文數(shù)字。

然而，這還僅僅是電信運(yùn)營(yíng)商采購設(shè)備所需支出的成本，并不包括網(wǎng)絡(luò)建成之后的電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、人工費(fèi)、場(chǎng)地費(fèi)等等。因此，通過各種創(chuàng)新方式降低網(wǎng)絡(luò)部署的成本支出就成了各大運(yùn)營(yíng)商削尖腦袋要做的事情。比如，在基站的供電與業(yè)務(wù)傳輸中，傳統(tǒng)方案是運(yùn)營(yíng)商通過復(fù)合光纜引入外市電，每年公布的基站光纜采集項(xiàng)目通常動(dòng)輒就是幾千萬芯公里，這筆錢如何有效的省去？

其次，網(wǎng)絡(luò)部署效率問題。不談光纜采購以及人力維護(hù)耗資甚巨，在基站建設(shè)的過程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)橥馐须娨牖蚋脑熘芷谔L(zhǎng)而影響基站開通的進(jìn)度。比如，眾所周知5G最大的一個(gè)賣點(diǎn)就是靈活部署能力，通過大帶寬、低時(shí)延、海量鏈接可以隨時(shí)隨地的連接任何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，但是，5G基站本身卻很難做到隨時(shí)隨地的靈活部署，因?yàn)橐苿?dòng)通信基站并不只有基站設(shè)備，而是包括機(jī)房、電線、鐵塔桅桿等在內(nèi)的完整的結(jié)構(gòu)部件，其中供電設(shè)備十分重要，而在抗險(xiǎn)救災(zāi)、大型晚會(huì)、體育賽事等場(chǎng)景中，怎樣省去“最后一根電纜”呢？因而探索在不同環(huán)境網(wǎng)絡(luò)部署的速度和靈活性也是運(yùn)營(yíng)商亟待解決的重要問題。

激光無線供電方式打開新世界大門

根據(jù)愛立信官方新聞簡(jiǎn)述，此次演示過程中，雙方在沒有從街道電網(wǎng)接電，以及不涉及現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電的情況下，通過PowerLight Technologies的激光技術(shù)，成功激活了一臺(tái)完全處于“無能為力”狀態(tài)下的愛立信Streetmacro 6701 5G毫米波基站，實(shí)現(xiàn)了300米（985英尺）距離內(nèi)傳輸480瓦的能量。

該系統(tǒng)主要由兩個(gè)部件組成，包括一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器。發(fā)射器一端的電力被用來產(chǎn)生強(qiáng)大的光束，并將其發(fā)送到接收器，接收器使用專門的光伏陣列來捕捉它，反過來又將傳入的光子轉(zhuǎn)換為電能，可為它所連接的任何設(shè)備供電。

愛立信北美網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)人Kevin Zvokel表示，激光束無線供電的方案在不需要連接到電網(wǎng)的情況下就能安全地進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸電力，消除了布網(wǎng)建設(shè)過程中由電池站點(diǎn)選擇造成的障礙，大大節(jié)省了部署時(shí)間，提高了靈活性。

PowerLight Technologies的執(zhí)行主席Claes Olsson則表示，大多數(shù)人都知道，如今無線充電技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用手機(jī)、手表等小型電子設(shè)備當(dāng)中。但愛立信和PowerLight Technologies的演示更具有突破性，是向著更大系統(tǒng)規(guī)模的安全、無線電力傳輸?shù)纳虡I(yè)化進(jìn)程中的重要一步。并且PowerLight Technologies目前還在開發(fā)一種系統(tǒng)，在未來幾年內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)電能在數(shù)公里范圍內(nèi)的無線安全傳輸。

愛立信和PowerLight Technologies的這套無線傳輸代替了供電線，從一定程度上可以幫助運(yùn)營(yíng)商快速開通基站站點(diǎn)，尤其適用于城市桿站、微站的快速部署，可適合應(yīng)急通信保障或特定時(shí)間密集化需求的臨時(shí)場(chǎng)景。除此之外，它還可以為無人AGV、無人機(jī)、傳感器等各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備便捷地供電。

設(shè)想美好但道阻且長(zhǎng)

實(shí)際上，激光充電技術(shù)并不是一個(gè)全新的概念，它是利用光線進(jìn)行遠(yuǎn)距離能量傳輸?shù)囊环N技術(shù)，由美國武器開發(fā)和制造商洛克希德·馬丁與美國激光動(dòng)力公司共同研發(fā)。2013年5月，裝備了世界首款激光充電系統(tǒng)“隱形塔”的垂直起降飛機(jī)進(jìn)行首次飛行，可利用激光為任意多旋翼直升機(jī)通過光纖傳送能量。在其地面部分能源充足情況下，可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)不間斷飛行。

2016年，俄羅斯一家名叫“能源”的火箭航天公司也做了一項(xiàng)關(guān)于激光充電技術(shù)的驗(yàn)證，他們?cè)趦勺喔?.5公里的大樓間，通過在其中一個(gè)屋頂安裝激光發(fā)射器，另一個(gè)屋頂安裝對(duì)光板，并且在對(duì)光板上加入了常規(guī)移動(dòng)電話充電端口，實(shí)現(xiàn)了為手機(jī)充電1小時(shí)的成就。在這個(gè)過程中，雖然對(duì)光板長(zhǎng)度只有 10cm，但依然精確地接收到了激光，實(shí)在令人驚嘆。

根據(jù)報(bào)道，在國內(nèi)，華為也已經(jīng)申請(qǐng)了一項(xiàng)通過激光來為手機(jī)進(jìn)行“無線充電”的專利。據(jù)華為官方頁面信息顯示，它可以給多個(gè)設(shè)備同時(shí)充電，除了手機(jī)外，無線充電還可以應(yīng)用于包括無人機(jī)在內(nèi)的各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。同時(shí)，為了保證使用者的安全，發(fā)射端會(huì)支持檢測(cè)激光路徑中的眼睛，并及時(shí)切斷激光發(fā)射以保護(hù)人或?qū)櫸铩?/p>

如今，愛立信與PowerLight Technologies又將激光供電技術(shù)應(yīng)用于5G基站當(dāng)中，不可謂不吸引人，不過，從這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展來看，想要實(shí)現(xiàn)落地商用恐怕還尚需時(shí)日。

首先，其中牽扯到光電轉(zhuǎn)化效率問題和低碳問題，電能轉(zhuǎn)化成光能，再從光能轉(zhuǎn)化為電能，這其中損耗有多少？節(jié)省布網(wǎng)費(fèi)用不能顧此失彼，撿了芝麻丟了西瓜；其次是安全性保障，當(dāng)然，在此次驗(yàn)證中雙方也特意強(qiáng)調(diào)了這項(xiàng)技術(shù)的安全性，通過一個(gè)“虛擬防護(hù)罩或安全環(huán)”在任何生物或物體穿過時(shí)，都能激活這一功能，自動(dòng)關(guān)閉電力輸送的光束，由場(chǎng)地的備用電池接管。

小結(jié)

激光無線供電技術(shù)應(yīng)用于5G基站還處于研發(fā)階段，距離落地還有一定的路途要走。不過從廣義通信的范圍來看，“隔空取電”從智能手機(jī)拓展到5G基站是電力傳輸進(jìn)程中的重要一步，無論對(duì)于普通用戶，還是通信運(yùn)營(yíng)商都將具有重要意義。