5G基站設備的演進將呈現(xiàn)出五大趨勢

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

對于5G來說，運營商的演進路線選擇是最關鍵的，因為它直接影響整個5G產業(yè)鏈進程?，F(xiàn)實是，整個行業(yè)似乎陷入了“選擇困難癥”，到底先NSA建網，還是SA？本次展會上，5G建網模式走向了高度統(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網絡將以SA為目標架構，前期聚焦eMBB，后續(xù)將結合技術標準和生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展進程，積極引入uRLLC和mMTC技術。

九層之臺起于壘土！對于目前的運營商來說，建網模式已經明確，接下來就要大干一場。中國聯(lián)通總經理李國華透露，聯(lián)通計劃今年在7個特大城市、33個大城市提供5G網絡覆蓋，并將重點覆蓋多個垂直行業(yè)。

值得一提的是，中國聯(lián)通在展會期間發(fā)布《中國聯(lián)通5G基站設備技術白皮書》，基于中國聯(lián)通無線網絡長期演進需求，按照5G商用網絡架構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品，以建設業(yè)界領先5G精品網絡為目標，大力推進建設一張高效、綠色、智能的通信網絡，為5G賦能千行萬業(yè)，拉動經濟增長，提供了技術指引。

同時白皮書指出，“雖然3.5GHz頻段已明確為5G首發(fā)頻段，隨著5G網絡建設規(guī)模不斷擴大，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基站設備的研發(fā)和商用時間表。因此，加快推進5G基站設備新產品研發(fā)、新技術應用是加快5G商用網絡成熟發(fā)展的迫切要求，中國聯(lián)通號召合作伙伴共同推進5G技術持續(xù)演進，5G基站設備不斷完善，共同打造中國聯(lián)通5G精品網絡?！?/p>

5G基站設備演進呈現(xiàn)五大趨勢

白皮書指出，5G通信系統(tǒng)設計指標與4G網絡相比，各項性能指標大幅提高，5G基站設備單站處理能力比4G基站設備能力提升了幾十倍甚至上百倍。隨著5G基站設備能力的大幅提高，對5G網絡建設也提出了更高的要求，5G網絡建設將業(yè)務需求多樣化、組網復雜難度高、新增站址需求多、新增站址需求多、配套設施改造難等多項挑戰(zhàn)。

在無線業(yè)務寬帶化、多樣化發(fā)展的驅動下，移動通信網絡經歷了從2G、3G、到4G的發(fā)展歷程，網絡性能持續(xù)提升。5G新技術的飛速發(fā)展也推動基站設備的持續(xù)演進，基站設備在硬件能力、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。

5G商用網絡以面向多樣化、差異化的業(yè)務場景為目標，需要靈活滿足高速率、低時延、高流量、大連接數(shù)等性能要求。隨著5G基站設備的硬件能力和軟件功能進一步快速演進，呈現(xiàn)出通用性、擴展性、多場景適應性、云化、智能化等新的發(fā)展趨勢。

多場景適應性方面，5G網絡支持的業(yè)務已擴展到垂直行業(yè)領域，5G初期主要支持eMBB業(yè)務，隨著技術的發(fā)展，5G網絡需要全面支持uRLLC、mMTC全業(yè)務場景。通過端到端的網絡切片管理，按需部署網絡資源，支撐各類垂直行業(yè)應用以及多樣化的業(yè)務需求。

平臺通用化方面，多種制式的通信系統(tǒng)將在5G時代長期共存。為了進一步降低運營商的CAPEX和OPEX，基站設備硬件平臺要具備兼容不同制式系統(tǒng)的能力，基站設備可以按需開通不同制式，實現(xiàn)通信網絡靈活部署?；驹O備硬件平臺通用化也可以提高設備資源利用率，延長設備生命周期，降低網絡建設成本。

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

網絡智能化方面，無線網絡智能化是未來重要的發(fā)展方向。5G組網中大規(guī)模MIMO、波束賦形等新技術將帶來網絡部署與運維的難度，隨著人工智能技術的不斷成熟，人工智能算法將會廣泛應用于無線網絡資源管理、自動配置與優(yōu)化、能耗智能管理等方面，從而更高效、更智能、更便捷地實現(xiàn)通信網絡資源的管理與網絡性能優(yōu)化，降低網絡運維復雜度，降低人力成本，加快構建智能、綠色、高效的全新通信網絡。

設備資源云化方面，隨著ICT融合技術的發(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核心網采用虛擬化技術，基于通用的硬件平臺實現(xiàn)軟硬件解耦。從發(fā)展趨勢來看，無線基站設備向著實現(xiàn)通信協(xié)議各層功能與基站硬件解耦的方向演進。5G高層協(xié)議功能對實時性的要求相對寬松，易于移植到通用硬件平臺(如X86服務器)實現(xiàn)。未來，隨著通用硬件性能的提升以及虛擬化技術的發(fā)展，底層協(xié)議功能也有可能逐步在通用硬件平臺上實現(xiàn)。

5G基站設備路標進一步明確

5G網絡建設需要綜合考慮頻率、設備、終端、業(yè)務等發(fā)展成熟度，按照5G業(yè)務發(fā)展規(guī)律，合理規(guī)劃5G設備演進路標。

白皮書指出，中國聯(lián)通5G網絡建設遠景目標是建設“4G+5G”兩張網，兩張目標網定位為：

5G目標網以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)熱點的重要補充；

4G目標網以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)網業(yè)務)，1800MHz為LTE網絡容量層（遠期根據(jù)4G業(yè)務量情況逐步重耕用于5G）；

2G和3G網絡將逐步實現(xiàn)退網，將頻率重耕用于4G和5G。

圖1：網絡演進目標

在5G宏基站設備路標方面，白皮書進一步明確5G基站設備路標演進要求。5G基站設備規(guī)劃3.5GHz、2.1GHz等頻段基站設備形態(tài)。根據(jù)5G產業(yè)鏈整體發(fā)展情況，各頻段及相應型號設備規(guī)劃要求如圖2。

圖2：5G宏基站設備路標規(guī)劃

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

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

64T64R AAU設備主要用于密集城區(qū)及高容量熱點場景覆蓋。64T64R AAU設備水平方向最大有8個自由度（受限于2.5ms雙周期的幀結構，時間維度最多支持7個SSB波束），垂直方向有4個自由度，可以同時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；同時可通過垂直方向上的波束賦形實現(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設備用于一般城區(qū)中高層樓宇集中的場景覆蓋。32T32R AAU設備水平方向最大有8個自由度，垂直方向有2個自由度，可以同時兼顧水平和垂直方向的立體覆蓋場景，系統(tǒng)容量較優(yōu)，同時可通過垂直方向上的波束賦形實現(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)和農村等場景覆蓋。16T16R設備水平方向最大有8個自由度，可以實現(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，也可以考慮用于農村場景覆蓋。8T8R RRU設備不支持波束賦型功能，主要采用外接天線進行覆蓋，可以根據(jù)覆蓋場景的要求選擇天線進行覆蓋。

4T4R RRU設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)也考慮應用于室外密集組網場景。

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

圖3：5G微基站設備路標規(guī)劃

室內一體化微RRU設備路標明確指出，室內一體化5G單模微RRU設備已有4T4R 250mW類型的微站設備。2019年已規(guī)劃5G外接天線的4T4R/2T2R 250mW類型的微站設備。對于室內共享場景，4T4R一體化微RRU設備和外接天線類型的4T4R/2T2R微RRU設備應首先支持3.3~3.6GHz頻段，IBW支持100M帶寬。2020年，該類型設備應規(guī)劃IBW達到200MHz帶寬4T4R一體化微RRU設備；至2021年，該類型設備支持的IBW帶寬達到300MHz。

室內一體化4G/5G雙模微RRU設備則應支持三個載波或兩個載波的能力，三載波能力為支持5G100MHz單載波、4G30M和40M兩個載波，雙載波能力為支持5G 100MHz單載波、4G40M載波。

室外一體化微RRU設備方面，中國聯(lián)通提出，“2020年，5G室外一體化4T4R微RRU設備(微站)應支持功率為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設備，該設備可同時支持5G單載波和4G雙載波的能力。”

室內一體化微站及室內擴展型微站方面，白皮書顯示，2020年H2規(guī)劃4T4R 5G單模室內共享型一體化微站，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)劃支持室內共享場景的擴展型4T4R微站，支持3.3-3.6GHz頻段，IBW為100MHz，發(fā)射功率為250mW。隨著室內共享設備能力增強，該類型設備規(guī)劃2020年H2和2021年分別支持IBW為200MHz和300MHz帶寬的能力。

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