5G基站設(shè)備的演進(jìn)將呈現(xiàn)出五大趨勢

5G牌照已發(fā)放，從設(shè)備商到運(yùn)營商再到產(chǎn)業(yè)鏈上的各家企業(yè)，都在關(guān)注接下來該怎么辦。MWC19上海展匯集了產(chǎn)業(yè)鏈各方企業(yè)，一起探尋5G的理念共識(shí)并探討行業(yè)應(yīng)用的解決方案，尋求開啟5G智聯(lián)萬物的金鑰匙。

對于5G來說，運(yùn)營商的演進(jìn)路線選擇是最關(guān)鍵的，因?yàn)樗苯佑绊懻麄€(gè)5G產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)程。現(xiàn)實(shí)是，整個(gè)行業(yè)似乎陷入了“選擇困難癥”，到底先NSA建網(wǎng)，還是SA？本次展會(huì)上，5G建網(wǎng)模式走向了高度統(tǒng)一，明確“SA路線”。

中國聯(lián)通雖然在本次展會(huì)上并沒有明確“發(fā)聲”，但按照此前公布資料來看，聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)將以SA為目標(biāo)架構(gòu)，前期聚焦eMBB，后續(xù)將結(jié)合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程，積極引入uRLLC和mMTC技術(shù)。

九層之臺(tái)起于壘土！對于目前的運(yùn)營商來說，建網(wǎng)模式已經(jīng)明確，接下來就要大干一場。中國聯(lián)通總經(jīng)理李國華透露，聯(lián)通計(jì)劃今年在7個(gè)特大城市、33個(gè)大城市提供5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并將重點(diǎn)覆蓋多個(gè)垂直行業(yè)。

值得一提的是，中國聯(lián)通在展會(huì)期間發(fā)布《中國聯(lián)通5G基站設(shè)備技術(shù)白皮書》，基于中國聯(lián)通無線網(wǎng)絡(luò)長期演進(jìn)需求，按照5G商用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及典型部署場景要求，規(guī)劃宏基站、微基站等一系列基站產(chǎn)品，以建設(shè)業(yè)界領(lǐng)先5G精品網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，大力推進(jìn)建設(shè)一張高效、綠色、智能的通信網(wǎng)絡(luò)，為5G賦能千行萬業(yè)，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長，提供了技術(shù)指引。

同時(shí)白皮書指出，“雖然3.5GHz頻段已明確為5G首發(fā)頻段，隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，需要充分發(fā)掘聯(lián)通現(xiàn)有低頻、中頻的頻譜資源，著手規(guī)劃2.1GHz等重耕頻譜的5G基站設(shè)備的研發(fā)和商用時(shí)間表。因此，加快推進(jìn)5G基站設(shè)備新產(chǎn)品研發(fā)、新技術(shù)應(yīng)用是加快5G商用網(wǎng)絡(luò)成熟發(fā)展的迫切要求，中國聯(lián)通號(hào)召合作伙伴共同推進(jìn)5G技術(shù)持續(xù)演進(jìn)，5G基站設(shè)備不斷完善，共同打造中國聯(lián)通5G精品網(wǎng)絡(luò)?！?/p> 5G基站設(shè)備演進(jìn)呈現(xiàn)五大趨勢

白皮書指出，5G通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)與4G網(wǎng)絡(luò)相比，各項(xiàng)性能指標(biāo)大幅提高，5G基站設(shè)備單站處理能力比4G基站設(shè)備能力提升了幾十倍甚至上百倍。隨著5G基站設(shè)備能力的大幅提高，對5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也提出了更高的要求，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將業(yè)務(wù)需求多樣化、組網(wǎng)復(fù)雜難度高、新增站址需求多、新增站址需求多、配套設(shè)施改造難等多項(xiàng)挑戰(zhàn)。

在無線業(yè)務(wù)寬帶化、多樣化發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從2G、3G、到4G的發(fā)展歷程，網(wǎng)絡(luò)性能持續(xù)提升。5G新技術(shù)的飛速發(fā)展也推動(dòng)基站設(shè)備的持續(xù)演進(jìn)，基站設(shè)備在硬件能力、集成度以及軟件功能等方面不斷提高，向著性能更優(yōu)、體積更小、綠色智能等方向繼續(xù)演進(jìn)。

5G商用網(wǎng)絡(luò)以面向多樣化、差異化的業(yè)務(wù)場景為目標(biāo)，需要靈活滿足高速率、低時(shí)延、高流量、大連接數(shù)等性能要求。隨著5G基站設(shè)備的硬件能力和軟件功能進(jìn)一步快速演進(jìn)，呈現(xiàn)出通用性、擴(kuò)展性、多場景適應(yīng)性、云化、智能化等新的發(fā)展趨勢。

多場景適應(yīng)性方面，5G網(wǎng)絡(luò)支持的業(yè)務(wù)已擴(kuò)展到垂直行業(yè)領(lǐng)域，5G初期主要支持eMBB業(yè)務(wù)，隨著技術(shù)的發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)需要全面支持uRLLC、mMTC全業(yè)務(wù)場景。通過端到端的網(wǎng)絡(luò)切片管理，按需部署網(wǎng)絡(luò)資源，支撐各類垂直行業(yè)應(yīng)用以及多樣化的業(yè)務(wù)需求。

平臺(tái)通用化方面，多種制式的通信系統(tǒng)將在5G時(shí)代長期共存。為了進(jìn)一步降低運(yùn)營商的CAPEX和OPEX，基站設(shè)備硬件平臺(tái)要具備兼容不同制式系統(tǒng)的能力，基站設(shè)備可以按需開通不同制式，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)靈活部署。基站設(shè)備硬件平臺(tái)通用化也可以提高設(shè)備資源利用率，延長設(shè)備生命周期，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

設(shè)備高集成化方面，隨著硬件產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，5G芯片的處理能力要不斷提高，半導(dǎo)體工藝也需要更新?lián)Q代，通過采用高性能、高集成度的芯片(如AISC大規(guī)模應(yīng)用)，采用更先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝技術(shù)(如7nm工藝)，5G基站設(shè)備的集成度不斷提高，設(shè)備體積更小、功耗更低，有利于節(jié)約機(jī)房空間，降低耗電量和OPEX成本。

網(wǎng)絡(luò)智能化方面，無線網(wǎng)絡(luò)智能化是未來重要的發(fā)展方向。5G組網(wǎng)中大規(guī)模MIMO、波束賦形等新技術(shù)將帶來網(wǎng)絡(luò)部署與運(yùn)維的難度，隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，人工智能算法將會(huì)廣泛應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)資源管理、自動(dòng)配置與優(yōu)化、能耗智能管理等方面，從而更高效、更智能、更便捷地實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)資源的管理與網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維復(fù)雜度，降低人力成本，加快構(gòu)建智能、綠色、高效的全新通信網(wǎng)絡(luò)。

設(shè)備資源云化方面，隨著ICT融合技術(shù)的發(fā)展，硬件通用化、軟件云化成為5G基站未來的發(fā)展趨勢。目前，5G核心網(wǎng)采用虛擬化技術(shù)，基于通用的硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦。從發(fā)展趨勢來看，無線基站設(shè)備向著實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議各層功能與基站硬件解耦的方向演進(jìn)。5G高層協(xié)議功能對實(shí)時(shí)性的要求相對寬松，易于移植到通用硬件平臺(tái)(如X86服務(wù)器)實(shí)現(xiàn)。未來，隨著通用硬件性能的提升以及虛擬化技術(shù)的發(fā)展，底層協(xié)議功能也有可能逐步在通用硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要綜合考慮頻率、設(shè)備、終端、業(yè)務(wù)等發(fā)展成熟度，按照5G業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)律，合理規(guī)劃5G設(shè)備演進(jìn)路標(biāo)。

白皮書指出，中國聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)遠(yuǎn)景目標(biāo)是建設(shè)“4G+5G”兩張網(wǎng)，兩張目標(biāo)網(wǎng)定位為：

5G目標(biāo)網(wǎng)以3.5GHz頻段作為城區(qū)連續(xù)覆蓋的主力頻段，2.1GHz頻段可用于提高5G覆蓋及容量補(bǔ)充，后續(xù)新申請的毫米波頻段26GHz+40GHz作為城區(qū)數(shù)據(jù)熱點(diǎn)的重要補(bǔ)充；

4G目標(biāo)網(wǎng)以900MHz和1800MHz頻段作為主要頻段，900MHz主要用于廣覆蓋(兼顧NB-IoT、eMTC等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù))，1800MHz為LTE網(wǎng)絡(luò)容量層（遠(yuǎn)期根據(jù)4G業(yè)務(wù)量情況逐步重耕用于5G）；

2G和3G網(wǎng)絡(luò)將逐步實(shí)現(xiàn)退網(wǎng)，將頻率重耕用于4G和5G。

圖1：網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)目標(biāo)

在5G宏基站設(shè)備路標(biāo)方面，白皮書進(jìn)一步明確5G基站設(shè)備路標(biāo)演進(jìn)要求。5G基站設(shè)備規(guī)劃3.5GHz、2.1GHz等頻段基站設(shè)備形態(tài)。根據(jù)5G產(chǎn)業(yè)鏈整體發(fā)展情況，各頻段及相應(yīng)型號(hào)設(shè)備規(guī)劃要求如圖2。

圖2：5G宏基站設(shè)備路標(biāo)規(guī)劃

BBU設(shè)備主要提供5G基帶處理能力，可以支持連接不同類型的AAU或RRU設(shè)備，也可以為微基站設(shè)備提供5G信源。

白皮書指出，中國聯(lián)通2019年需要加快推進(jìn)完善3.5GHz頻段商用設(shè)備，如64T64R AAU設(shè)備、32T32R AAU設(shè)備、16T16R AAU設(shè)備等應(yīng)滿足商用需求。16通道及以上的AAU設(shè)備的性能差異在于覆蓋能力、網(wǎng)絡(luò)容量，不同型號(hào)AAU設(shè)備可滿足不同應(yīng)用場景。

64T64R AAU設(shè)備主要用于密集城區(qū)及高容量熱點(diǎn)場景覆蓋。64T64R AAU設(shè)備水平方向最大有8個(gè)自由度（受限于2.5ms雙周期的幀結(jié)構(gòu)，時(shí)間維度最多支持7個(gè)SSB波束），垂直方向有4個(gè)自由度，可以同時(shí)兼顧水平和垂直方向的立體覆蓋場景，通過MU-MIMO功能可以支持下行16流，上行8流的處理能力；同時(shí)可通過垂直方向上的波束賦形實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)天線旁瓣弱覆蓋區(qū)域的有效覆蓋，其覆蓋性能也最優(yōu)。

32T32R AAU設(shè)備用于一般城區(qū)中高層樓宇集中的場景覆蓋。32T32R AAU設(shè)備水平方向最大有8個(gè)自由度，垂直方向有2個(gè)自由度，可以同時(shí)兼顧水平和垂直方向的立體覆蓋場景，系統(tǒng)容量較優(yōu)，同時(shí)可通過垂直方向上的波束賦形實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)天線旁瓣弱覆蓋區(qū)域的有效覆蓋。

16T16R不支持垂直立體覆蓋，主要用于一般城區(qū)低層樓宇、郊區(qū)和農(nóng)村等場景覆蓋。16T16R設(shè)備水平方向最大有8個(gè)自由度，可以實(shí)現(xiàn)水平方向的波束賦形覆蓋，系統(tǒng)容量較低，不能滿足高層覆蓋的要求。

8T8R RRU設(shè)備初步考慮可作為高鐵覆蓋場景的備選方案，也可以考慮用于農(nóng)村場景覆蓋。8T8R RRU設(shè)備不支持波束賦型功能，主要采用外接天線進(jìn)行覆蓋，可以根據(jù)覆蓋場景的要求選擇天線進(jìn)行覆蓋。

4T4R RRU設(shè)備考慮用于無源系統(tǒng)，作為地鐵和高鐵隧道場景下泄露電纜的信源輸入。后續(xù)也考慮應(yīng)用于室外密集組網(wǎng)場景。

此外，白皮書明確5G微基站設(shè)備首先規(guī)劃3.5GHz頻段基站設(shè)備形態(tài)。根據(jù)5G產(chǎn)業(yè)鏈整體發(fā)展情況，各類型5G微基站設(shè)備規(guī)劃要求如圖3。

圖3：5G微基站設(shè)備路標(biāo)規(guī)劃

室內(nèi)一體化微RRU設(shè)備路標(biāo)明確指出，室內(nèi)一體化5G單模微RRU設(shè)備已有4T4R 250mW類型的微站設(shè)備。2019年已規(guī)劃5G外接天線的4T4R/2T2R 250mW類型的微站設(shè)備。對于室內(nèi)共享場景，4T4R一體化微RRU設(shè)備和外接天線類型的4T4R/2T2R微RRU設(shè)備應(yīng)首先支持3.3~3.6GHz頻段，IBW支持100M帶寬。2020年，該類型設(shè)備應(yīng)規(guī)劃IBW達(dá)到200MHz帶寬4T4R一體化微RRU設(shè)備；至2021年，該類型設(shè)備支持的IBW帶寬達(dá)到300MHz。

室內(nèi)一體化4G/5G雙模微RRU設(shè)備則應(yīng)支持三個(gè)載波或兩個(gè)載波的能力，三載波能力為支持5G100MHz單載波、4G30M和40M兩個(gè)載波，雙載波能力為支持5G 100MHz單載波、4G40M載波。

室外一體化微RRU設(shè)備方面，中國聯(lián)通提出，“2020年，5G室外一體化4T4R微RRU設(shè)備(微站)應(yīng)支持功率為5W或10W，工作頻段為3.5~3.6GHz。2021年規(guī)劃支持4G和5G多模，發(fā)射功率為5W或10W類型的微RRU設(shè)備，該設(shè)備可同時(shí)支持5G單載波和4G雙載波的能力?！?/p>

室內(nèi)一體化微站及室內(nèi)擴(kuò)展型微站方面，白皮書顯示，2020年H2規(guī)劃4T4R 5G單模室內(nèi)共享型一體化微站，最大發(fā)射功率為250mW，支持3.3-3.6GHz頻段，IBW為100MHz。

2019年Q4規(guī)劃支持室內(nèi)共享場景的擴(kuò)展型4T4R微站，支持3.3-3.6GHz頻段，IBW為100MHz，發(fā)射功率為250mW。隨著室內(nèi)共享設(shè)備能力增強(qiáng)，該類型設(shè)備規(guī)劃2020年H2和2021年分別支持IBW為200MHz和300MHz帶寬的能力。

在室內(nèi)白盒微基站方面，中國聯(lián)通考慮白盒設(shè)備技術(shù)逐步成熟，2020年H2規(guī)劃5G單模4T4R 250mw白盒微基站設(shè)備。