5g时代,终端都折叠了,负责发射信号的基站还是老样子吗?
实际上,综观通信技术的发展,基站无论从形态还是内核上都在进行不断创新。从灯杆基站、井盖基站、无人机基站、刀片式基站再到液冷基站,设备商正通过“百变基站”为运营商建网“减负”。
但无论基站如何百变,基站广义上分为宏站和小基站两种。宏站主要负责室外信号的广覆盖,需要安装在铁塔上,诸如华为5g刀片式基站;而小基站则主要聚焦于室外热点区域或是室内区域的集中覆盖,无需依靠铁塔,诸如灯杆基站、井盖基站、无人机基站等。
那么,5g时代,基站将有哪些变革?这些百变基站又将发挥哪些作用呢?
宏站从内部革新
宏站的发展从形态上来看比较固化,一直延续传统的“行李箱”形态。但是从内核来看,受标准的影响,基站的内部架构和天线等方面都在进行革新。
据业内人士介绍,在内部架构上,传统基站由基带单元(bbu)、射频单元(rru)和天馈线系统组成,而5g时代,集中/分布单元(cu/du)架构将成为可能,即把bbu被拆分为集中式单元(cu)和分布式单元(du)两级架构,rru与大规模天线集成为有源天线aau,原bbu部分物理层功能放到aau中,导致5g基站内部结构改变。
同时,由于5g部署频段不同,设备商需要解决支持高中低全频段问题,而目前设备商均推出覆盖2,6ghz、3.5ghz、4.9ghz等全频段5g基站;而为了解决2g/3g/4g/5g多种制式共存、大规模天线等技术问题,设备商推出极简部署设备,诸如华为刀片式基站、中兴unisite极简站点等。同时,针对5g能耗问题,诺基亚从降温系统入手研发液冷基站。
小基站春天将至
不同于宏站一直是平稳的迭代式发展,小基站的发展在经历了多个寒冬之后,在5g时代,终于有望迎来春天。
多位通信行业的专家告诉《通信产业报》(网)记者,不同于4g时代小基站不温不火的发展节奏,5g时代将迎来小基站的大爆发。
首先,5g时代,业务场景将更多地从室外转向室内。5g有增强移动宽带(embb)、超高可靠超低时延通信(urllc)、大连接物联网(mmtc)三种场景,催生出vr/ar、4k视频、远程医疗等多种业务,而这些业务大部分都发生在室内,这就为聚焦室内热点覆盖的小基站提供发展“沃土”。
其次,5g需要部署在更高的频段,这使得单站覆盖范围变小,而5g如果实现与4g相同的网络覆盖,需要的基站数量将是4g的2倍以上。根据赛迪顾问此前发布《2018年中国5g产业与应用发展白皮书》预计,在毫米波频段,小基站间隔将缩小到10~20米,5g小站数量,保守估计将是宏站的2倍,预计将达到950万个。
再次,与宏站相同,小基站是由rru、bbu、有源天线、直放站(中继器)组成。4g时代,小基站需要集成rru和bbu两个设备的功能,在有限的体积要求下,芯片处理能力与传统宏基站有所差距,因此由于基站软件运行异常,导致用户投诉的问题屡见不鲜,这也让小基站长期陷入叫好不叫座的局面。
但在5g标准下,基于cu/du架构,将原有bbu部分物理层功能放在aau中,可以降低小基站芯片的处理需求,在一定程度上避免小基站运行异常问题。
最后,受制于5g能耗问题,运营商将更有针对性地部署5g网络,而小基站由于具备灵活部署的优势将成为运营商首选。
百变基站助5g建网
正因如此,不同于以往3g、4g时期,小基站主要发力在网络建设的中后期,充当补盲补热的角色。5g时代,小基站将成为先行军,与宏站平分秋色。
这从目前5g发展情况来看,就可以发现端倪。
目前,三大运营商正在10余个城市建设5g试点,而在今年2月,上海移动携手华为宣布在虹桥火车站,建设5g室内数字系统,并计划在2019年年内实现5g网络深度覆盖。
“在5g 非独立组网(nsa)模式下,依托已有的4g网络,可以利用5g小基站进行热点区域的覆盖,在5g建设初期,让写字楼、大型体育场馆、火车站等场景下能够快速实现5g部署。”一位资深通信专家告诉《通信产业报》(网)记者。
为了与城市环境更好融合,节省站址资源,小基站建设成灯杆、井盖等各种形态,而这些“百变基站也将在5g时代迎来新的发展机遇。同时,为了破解基站能耗难题、解决突发灾难时的通信难题,液冷基站、无人机基站应运而生,并逐步走在技术成熟的路上。同时,还有更多的创新技术正在被开发。例如,在mwc2019上,爱立信宣布要推出一款胶带基站,即在一块胶带上实现5g性能,让5g网络更容易搭建。
可以预见,随着5g时代的来临,百变基站将助力5g快速建网。
百变基站盘点
灯杆基站:迎爆发式发展
为了充分利用资源、减少重复投资,灯杆基站正在迎来爆发式发展。在政策层面,目前,美国、日本、韩国、中国等国家都表示,5g建设应充分利用路灯、电线杆、交通灯、广告牌等各种市政基础设施。例如,2018年5月,广东省人民政府办公厅印发《广东省信息基础设施建设三年行动计划(2018-2020年)》,明确提出推进“一杆多用”试点。各地政府要开放社会杆塔和通信杆塔资源,推广具有“一杆多用”功能的城市智慧灯杆,纾解基站站址紧缺问题。从实际部署情况来看,在2018年底,北京亦庄已经已建成700根智慧灯杆,覆盖荣华路等20余条主干路,深圳也计划在今年年中完成600根智慧灯杆建设。目前来看,华为、诺基亚都推出了智慧灯杆基站。例如,在5g时代,华为推出智慧杆解决方案——polestar2.0,支持5g移动通信、智慧照明、智能监控、物联网、车联网、智慧环保和城市信息发布等多种业务。
井盖基站:还需时间检验
井盖基站顾名思义,是可以铺设在地面上,占用井盖位置的基站。目前,爱立信与日本运营商ntt docomo都是井盖基站主推者。2016年,爱立信与瑞士运营商swisscom率先合作部署首个4g井盖基站。同年,中国三大运营商也与爱立信进行井盖基站试点建设,但受制于网络信号并不稳定且维护成本过高,并没有进行大规模推广。据悉,爱立信的井盖基站是利用城市原有井盖孔,将天线系统和lte small cell埋入地下,并保证设备能达到ip68防尘防水等级。在2018年, ntt docomo推出新型“井盖基站”, 这款基站由微站和天线组成,微站上方部署2/4根小天线,支持2×2 mimo技术,天线距地面深度约为5~10厘米,再加盖一个特制的不导电且耐腐蚀的“井盖”。进入5g时代意味着井盖基站迎来新发展机遇,但能否大规模铺开,还需要时间的检验。
液冷基站:5g更绿色
在5g时代来临之后,随着基站天线数量的增加,基站的能耗一直是实际部署的挑战。诺基亚打破传统基站依靠空调制冷的方式,推出全球首个液冷基站系统,移除了空调和风扇,能够省电30%,减少80%二氧化碳排放量,大大降低基站运行噪音,同时可回收基站排放的废热,二次应用于公寓大楼的供暖系统。实际上,空调制冷能耗一般占据基站总能耗的50%以上。诺基亚抓住了基站能耗的关键,在大幅节省能耗的同时减少二氧化碳的排放,降低运营商capex,让5g建设更绿色。
无人机基站:应急通信“利器”
无人机基站主要应用于灾难发生后的应急通信,主要有电池式无人机基站和系留式无人机基站两种。电池式无人机基站受制于电池的影响,飞行时间只有约半个小时,而系留式无人机基站能够实现连续不间断飞行,目前基于系留式无人机实现的空中应急通信成为主流方案。目前,美国运营商at&t和verizon、日本运营商kddi等均推出了无人机基站解决方案,而国内,中国移动也在联合华为开发无人机基站。
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