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5G网络比我们的预期来得更快。2019年作为5G商用元年,不仅带来手机通信时代的变革,更会推动人类社会与生活全方位的发展进步。我国目前已经确定了5G频谱,5G商用技术研发试验第三阶段测试也已完成,此外各大终端厂商也在陆续推出首批5G预商用终端,2020年将启动大规模的商用网络建设。

4G到5G,小基站角色转变

小基站在室外覆盖层面的角色定位

在4G建设初中期,由于频谱资源的富裕,室外覆盖的微、小基站并没有大规模运用频谱,但随着新增频谱的逐渐用尽,小基站在局部补盲、解决话务密度方面逐渐发挥了其应有的作用。小基站主要解决宏基站的难题,原因在于,小基站具有体积小、部署灵活的特点,不用局限于宏基站的站址问题,可以灵活地部署在人群建筑密集的地方,可以有针对性地补充宏基站信号弱覆盖区域、覆盖盲点,保证信号质量;在热点区域,小基站由于功率小,可以在更小的范围内实行频率复用,提升容量,帮助宏基站分流。

目前,4G广覆盖已基本完成,深度覆盖、高密度话务解决以及网络优化成为通信运营商下一步重点工作,为“补盲”而生的小基站有了用武之地,未来5G高频建站更是不可缺少。在5G超密集组网场景下,小基站间隔将缩小到50~100米(宏基站的间距至少保持在200米),小基站室外应用数量会大幅提升。

小基站在室内覆盖层面的角色定位

随着高频的引入,“室外覆盖室内”的传统方式将面临更多挑战。室外信号在穿透砖墙、玻璃和水泥等障碍物后只能提供浅层的室内覆盖,无法保证室内深度覆盖的良好体验。

在5G到来时代,业界必须定义5G室内目标网,实现室内室外同时建设。现代建筑材料对室外无线信号的阻隔,导致室外无线部署无法很好地解决室内覆盖的问题。随着使用频率越来越高,信号的穿透能力也与4G时代无法比拟,室内覆盖更是令人忧心。

基于4G/5G的室内覆盖技术主要分为两种:传统DAS(Distribute Antenna System,分布式天线系统)和小基站系统。

传统DAS系统主要有BBU、RRU、合路器、功分器、小天线几部分组成,存在4方面问题:一是施工困难,信源需要机房等配套设施,设计和施工难度大、周期长,需要多处钻孔走线等,且天线外露,物业协调困难重重;二是无源器件多,故障点多,无法有效监控;三是支持LTE需进行室分改造,网络演进能力差;四是室内外系统没有协同。

小基站比DAS更有优势,并将替代传统DAS。以基于小基站的华为LampSite系统为例,如图1所示。

小基站在5G时代承载的角色分析

图1 华为室分系列产品

整个系统分为三大部分:BBU、rHub、pRRU。基带信号从BBU出发,经过光纤到达rHub,进行信号的放大与转发,在送入pRRU中转化成无线射频信号发射出去。该系统具有以下优势。

(1)结构简单,施工容易,相比于传统室分系统,器件数量减少80%,施工周期缩短2/3。

(2)整个系统不存在监控盲区,每个设备的工作状态尽在掌握中。

(3)扩容方便,小区可远程分裂。在传统室分系统中,一旦要进行小区分裂扩容,每多分裂一个小区,就需要室内改造增加一个RRU。但在LampSite系统中,pRRU的极限状态是One pRRU One Cell,因此可以通过软件配置的方式灵活扩容。

(4)支持网络演进。

5G 小基站设备发展现状及未来部署

在5G NSA标准发布及2020年5G正式商用的“召唤”下,5G小基站的部署已经到了关键时期。从全球竞争格局来看,目前涉足小基站的有中小型设备厂商、主流电信设备厂商和ODM厂商。从采购来看,如2018-2019年中国移动皮基站集中采购项目,除邦讯技术外,中标人还有大唐移动、京信通信、三维通信、纵横通信等。不只中国移动,中国电信于近期也陆续发出多个涉及小基站的采购项目招标结果,中标人涉及多家上市公司,如日海智能、京信通信、三维通信等。相比之下,华为、中兴等老牌设备商却较少露面,但从未来部署情况来看,华为、中兴、爱立信和诺基亚等电信设备厂商仍将以品牌和资金优势逐渐占据主导地位。

从目前来看,为树立强势进入5G小基站格局的鲜明旗帜,电信设备厂商争相推出了小基站解决方案。

爱立信2018年1月首先发布了5G NR中频段的无线点系统产品,以100MHz带宽结合4天线技术,速率高达1.5Gbit/s,并支持新的5G频段(2.6GHz~5GHz)。此产品主打室内部署,爱立信表示,随着用户流量需求倍增,4K/8K/VR/AR等应用的到来,5G时代室内移动宽带的需求越来越大。伴随着4G的规模化部署,无线点系统方案已经在大量的网络部署实例中得到验证,如图2所示。

小基站在5G时代承载的角色分析

图2 爱立信室分系列产品

华为至今共推出了5代LampSite解决方案,成功用于北京首都机场、郑州火车站和广州南站等。

中兴发布了4G一体化小基站和Qcell多模多频室内深度覆盖解决方案,并启动了江苏、内蒙古、福建、湖南、河南等省份的部署。

大唐移动在2014年9月推出了NEOsite双模一体化皮基站方案,2015年7月推出了Cubesite、Padsite、Pinsite 3款小基站产品。

面对5G部署可能带来的挑战,包括中国电信、Verizon、AT&T、NTT docomo、DT、SKT、KTF等全球多家运营商共同组成了开放无线接入网(O-RAN)联盟,期望以网络智能化、接口开放化、硬件白盒化和软件开源化的理念,实现对无线接入网(RAN)的革新, 从而进一步提升下一代无线通信网络的开放性水平。

据了解,2019年2月25-28日,中国电信联合Intel、H3C在2019年的世界移动通信大会(MWC)上首次展示完整的基于O-RAN概念的5G白盒化室内小基站原型机。5G白盒化小基站采用4T4R的天线配置模式,可有效解决5G时代室内覆盖的容量难题,基于通用服务器的基带处理单元,实现软硬件解耦,也可以为未来扩展支持移动边缘计算(MEC)等边缘应用功能提供基础。这是5G 技术领域的又一重大突破,有利于快速推动白盒化基站技术在5G的正式商用进程。

5G基站的白盒化将使移动通信产业链由封闭逐步走向开放,有利于吸引一大批有创新能力的中小企业进入移动通信产业,进一步激活产业活力,重塑产业生态,同时也给电信运营商带来了新的机遇,使运营商可以更加快速、高效、低成本地提供新兴业务与应用,满足普通客户和垂直行业的各类特殊需求。

从5G小基站部署的节奏上来看,5G组网的顺序也是先部署宏基站再部署小基站,但两者部署的间隔不会太长,无需像4G一样在深度覆盖阶段再大规模部署,这也就意味着小基站供应商产品放量的步伐会更快。从部署数量来看,小基站至少要部署百万台以上。因此,小基站的市场蛋糕比较大,老牌厂商有优势,新进入厂商也能分一杯羹。不管是老牌厂商还是新进入的厂商,其小基站业务都会针对不同应用场景进行差异化竞争,不同厂商的产品既有竞争也有一定补充。

为抢占5G市场先机,中兴、爱立信、华为等均展出了5G小基站解决方案,且产品已经出现在运营商的试点测试中。可以预见,小基站的部署进度是决定5G能否全面商用的关键因素,它将重新定义电信设备商及运营商的竞争格局。上述5G小基站解决方案的推出,将在未来的5G市场形成相互竞争。随着更多同行的加入,这场竞争也会越来越精彩。

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