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【技術(shù)分享】詳解5G時代的宏基站與小基站

2019-05-17
關(guān)鍵詞: 5G時代 宏基站 小基站 3GPP

  基站的簡介:基站是公用移動通信無線電的臺站。目前,在5G時代,“宏基站為主,小基站為輔”的組網(wǎng)方式是未來網(wǎng)絡(luò)覆蓋提升的主要途徑。主要是5G時期采用3.5G及以上的頻段,在室外場景下覆蓋范圍減小,加上由于宏基站布設(shè)成本較高,因此,需要小基站配合組網(wǎng)。根據(jù)3GPP 制定的規(guī)則,無線基站可按照功能可劃分為四大類,分別為宏基站、微基站、皮基站和飛基站。

  宏基站和小基站的主要區(qū)別:從設(shè)備劃分方面,移動通信基站主要分為一體化基站和分布式基站。一體化基站分為基帶處理單元(BBU)、射頻處理單元(RRU)和天饋系統(tǒng)包括三部分,而分布式基站是指小型RRU,需要連接BBU 才能正常使用。從體積劃分方面,宏基站和小基站的區(qū)別在于,小微基站設(shè)備統(tǒng)一在一個柜子加天線即可實現(xiàn)部署,體積較小。宏基站需要單獨的機房和鐵塔,設(shè)備、電源柜、傳輸柜、和空調(diào)等分開部署,體積較大。小基站的優(yōu)點方面:目前小基站成為宏基站的有效補充,主要是小基站信號發(fā)射覆蓋半徑較小,適合小范圍精確覆蓋,而且部署較容易(高移動性和高速的無線接入) 、靈活(不容易受障礙物的遮擋,提升信號覆蓋效率,提升宏基站信號的有效延伸)、和可根據(jù)不同的應(yīng)用場景(購物中心、地鐵、機場、隧道內(nèi)等),作出相應(yīng)的小基站設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式,以提升信號需求。

  小基站的簡介:小基站主要專注熱點區(qū)域的容量吸收和弱覆蓋區(qū)的信號增強,信號覆蓋范圍從十幾米到幾百米。在3G時代已開始應(yīng)用,以家庭基站作為3G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋和業(yè)務(wù)分流的重要方案。在2G時代,由于宏基站覆蓋范圍較廣,室內(nèi)主要采用室分系統(tǒng)為主,小基站應(yīng)用場景相對有限。在3G時代,由于仍然以采取宏基站覆蓋為主,加上3G時代過度至4G時代迅速,所以小基站應(yīng)用不廣泛。在4G時代,業(yè)務(wù)以移動業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)為主,并在解決接入速率和吞吐量等技術(shù)大幅提升,因此小基站發(fā)展也有限。但仍然解決不了從4G時代過度到5G時代的需求,包括:1) 未能滿足巨大的設(shè)備連接數(shù)密度、毫秒級的端到端時延等技術(shù)和服務(wù)需求。2) 由于5G頻段的上移,也使網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力的下降。3) 目前80%的數(shù)據(jù)流程量來自室內(nèi)的熱點區(qū),包括辦公場地、商場、廣場和公交地鐵等場景。如營運傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)(如DAS)進行室內(nèi)覆蓋,則成本太高。在5G時代,“宏基站為主,小基站為輔”的組網(wǎng)方式有效補充(解決)4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的問題,如超高流量密度、超高數(shù)據(jù)連接密度和廣覆蓋等場景。值得一提的是,2016年全球小型基站設(shè)備出貨量為170萬站,同比增長43%;市場規(guī)模達(dá)15億美元,同比增長15%。

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  圖表1:5G 時代基站類型       圖表2: 5G 時代室分建設(shè)需要解決的問題

  取替DAS,小基站在5G時代成為主要室內(nèi)覆蓋系統(tǒng):在4G時代前期,運營商在室外場景主要以宏基站建設(shè)為主,在室內(nèi)場景主要以傳統(tǒng)室分系統(tǒng)(DAS)。在4G時代后期,由于DAS維護難度加大,以及難以支持未來5G時代的新規(guī)格,包括:I) 難以支持5G時代的3.5GHz及以上的高頻或Massive MIMO的要求;II) 宏基站建設(shè)成本更高 (基站設(shè)計和選址難度增加) ; III) 由于傳統(tǒng)DAS采用無源器件,無法獲得5G時代的實時設(shè)備數(shù)據(jù),因而小基站開始作覆蓋補充。在5G時代,由于每個5G宏基站信號覆蓋范

  圍更小 (主要是5G 載波頻率大幅提升),但5G 新業(yè)務(wù)(應(yīng)用)對室內(nèi)覆蓋體驗提出更高要求(主要是熱點區(qū)域容量成千倍提升)。根據(jù)2017年華為X Labs發(fā)布的5G 十大應(yīng)用場景白皮書,主要為云VR/AR、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智能能源、無線醫(yī)療、無線家庭娛樂、聯(lián)網(wǎng)無人機、社交網(wǎng)絡(luò)、個人AI 助手和智慧城市。小基站方面,由于小基站具有結(jié)構(gòu)簡單、部署和擴容方便;其產(chǎn)業(yè)鏈成熟有助降低部署成本,因此小基站在4G時代后期已開始代替DAS在室內(nèi)應(yīng)用,并在5G時代成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重要設(shè)備

  (主要是施工簡單和成本大幅降低),因而獲得更廣泛應(yīng)用。宏基站和小基站通過UDN配合得更佳:由于5G需要選取更多的頻譜資源以及滿足更大的流量增長,以及需要針對廣覆蓋、熱點高容量、低時延高可靠和大規(guī)模MTC 等業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)場景需求。超密集組網(wǎng)(UDN,Ultra-Dense Network)是建基于微基站相關(guān)的技術(shù)路徑。UDN用于新增宏基站建設(shè)增加單位面積內(nèi)微基站密度是解決熱點地區(qū)移動數(shù)據(jù)流程量快速增長的重要選擇方案。超密集組網(wǎng)下宏基站和小基站配合更加緊密。值得一提的是,在4G時代,小基站建設(shè)常常滯后于宏基站,主要是4G建網(wǎng)初期,網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將仍以宏基站為主,而室外小基站則以后期補充覆蓋為主,而數(shù)字化小基站則以補充室內(nèi)流量熱點區(qū)域的覆蓋為主。但由于5G頻段的上移,以及室內(nèi)覆蓋的不足等問題在建設(shè)初期已明顯,5G 小基站有望與宏基站實現(xiàn)同期部署,我們預(yù)計2020年,小基站市場將有較快的成長空間。

  小基站市場規(guī)模有望突破千億元:根據(jù)SCF 預(yù)測,2015年至2025年小基站建置數(shù)量

  復(fù)合成長率為36%至7,000萬站。保守假設(shè)未來5年,小基站建設(shè)數(shù)量為1,000萬站,

  每座小基站單價約1萬元,則5G小基站市場規(guī)模有望超過1,000億元市值。


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