5G离不开小基站

传感器技术 2022-10-31 07:00

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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。

中国于2018年12月3日发布了5G试验频率使用许可，以推进5G网络的商业进程。中国颁布的5G试验频率主要有2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz 3个频段。其中4.9GHz频段较高主要作为容量吸收站点补盲，但产业链不够成熟；2.6GHz频率分配给中国移动，与移动现有的3G频率相近，室外可与4G同站覆盖；由于频率较高，3.5GHz频段5G室外覆盖范围小于传统3G/4G网络，需要通过大规模部署小基站，采取“宏小结合”的方式实现室外覆盖。另外，传统DAS系统支持的最高频段为2.7GHz左右，因此3.5GHz频段的5G室内覆盖主要依靠有源室分系统（即毫瓦级分布式小基站，下文统称为有源室分系统），3.5GHz频段5G网络室内覆盖与传统2G/3G/4G网络相比发生了重大变化。

由此可见，小基站在5G网络中将改变以往的“补充”地位，在5G异构网络中起到越来越重要的作用。

没有小基站，5G就活不了？

“小基站”是相较“宏基站”而言的，由于5G采用的频段较高，分布在2515MHz～4900MHz之间，而频率越高、波长越短、衍射能力越弱，因此在遇到有障碍物的地方，其辐射范围会变得很小，只能靠提高功率来扩大辐射范围了，因此一方面辐射功率强度受到国家法规的限制，也就是说穿透能力有限，另一方面衍射能力太弱，遇到障碍物不太会拐弯的5G会有许多死角。

同时在基建相当成熟的城市里，似乎很难为5G宏基站腾出地儿来，如果选址勉强，那既消耗了成本又达不到预期的成果（减少死角），得不偿失。

于是“小基站”应运而生，来填补“宏基站”的空隙，或起到“中继”的作用，形成一张全面覆盖的整网。小基站是5G的脉络组成部分，没有了它，5G商用普及也就是纸上谈兵，真不一定活不了，但一定活不好。

我们所说的小基站是一类基站，它可以分为微基站（MicroCell）、皮基站（PicoCell）和飞基站（FemtoCell）等。

按照基站的布置原理，一般一个宏基站需要配合多少个微基站，一个微基站需要配合多少个皮基站，一个皮基站需要配合多少个飞基站是根据空间布局来布置的，并无强制规定。但是该布置可以参考各个基站的辐射范围来定：

目前已有多个省市一经推出政策，将5G通信的基建纳入市政、房建等规划中去，例如，贵州省人民政府办公厅印发的《贵州省推进5G通信网络建设实施方案》，推进实现建筑物与通信基础设施“同步规划、同步设计、同步施工、同步验收”，将通信基础设施规划设计纳入到相关工程建筑行业的强制标准中去。通过这样的方式，为未来5G基站的布置打下基础，不仅可解决选址难的问题，还可以节约改造成本。

小基站辐射大不大？

基站的辐射大小取决于两大因素，一是频率，二是功率。

在频率方面，5G通讯的频率分布在2515MHz～4900MHz之间，属于非电离辐射（频率在 3×1015 Hz 以上的为电磁辐射），对人身体有影响，但不会太大。另外美国人民的5G通信频率在28GHz左右，远远大于国内频率，因此辐射距离会更近，基站需求更密集。同时5G WiFi的频率为5GHz左右，也高于5G移动通信。

国内5G移动通信频率 < 5G WiFi频率 < 美国5G移动通信频率

在功率方面，我国生态环境部发布的国家环境保护标准《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》是全球最严格的，比国际标准要求高11．25倍到26．25倍，比欧洲大部分国家高5倍。

目前并没有资料证明射频辐射对人体有明确的危害，同时也不能排除有危害的可能性，但是在控制范围内，危害程度也相对可控。

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，为强势进入5G小基站格局，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。

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。

爱立信室分系列产品

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。

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。

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。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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