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應邀回答本行業問題。
不同區域的5G基站部署,裝置選型是略有不同的,主要是需要考慮場景需要的容量問題。
按照不同的場景,會部署不同的基站,5G基站按照功率、覆蓋區域,分為宏基站和微基站兩大類。宏基站是運營商覆蓋室外的主要基站,在5G時代,宏基站的部署也分為兩類。
傳統的4G宏基站主要由BBU+RRU+天饋線組成,進入5G時代由於需要支援Massive MIMO,將RRU和天線組合形成了AAU。
同時,5G BBU框架也進行了改變,將BBU框架拆分成為了CU+DU的框架,不過目前運營商部署5G還處於初級階段,主要是CU+DU合設,暫時也可以看成是BBU框架未變。
在一些系統容量需求比較小的區域,依然存在傳統的BBU+RRU+8T8R天線組合的5G宏基站。
對於部分割槽域,宏基站無法有效的覆蓋,或者是補盲補熱區域,還會上一些小基站。而按照預計,在5G時代由於主要的應用場景是在室內區域,小基站的數量會遠超過宏基站的數量。
小基站按照發射功率和覆蓋範圍,又進一步的進行了細分。
小基站分為發射功率500mw-10w的微基站,覆蓋範圍大概是50-200米,還有發射功率在100-500mw的皮基站,覆蓋範圍大概是20-50米,還有一種發射功率在100mw以下的飛基站,覆蓋範圍僅僅在10-20米。
(p.s. 家庭無線路由器在國內單天線發射功率為100mw)。
宏基站本身也有容量的不同,主要的區別是在AAU(RRU)的選型之中。目前比較典型的核心城區高流量需求需求,運營商部署5G,主要使用192天線陣子的,支援64T64R的AAU。同時,不同的頻段還可能採用不同型號的AAU。比如支援電信和聯通3.5Ghz的AAU,支援移動2.6Ghz的AAU,以及支援移動4.9Ghz的AAU等。
在郊區等相對比較開闊,而且流量需求沒有那麼高的區域,運營商部署5G將會選擇192天線陣子,支援32T32R的AAU。這樣可以透過減少收發天線的數量,以達到降低AAU的重量、功耗,達到降低投資和維護成本的目的。
未來在農村區域,運營商部署5G,會使用成本更低的8T8R,和城市區域相比,農村的流量需求更低。
在城市商圈區域,流量需求更高,未來還可能使用更高的頻率去做容量覆蓋。現在三大運營商的5G建設主要還是在基礎覆蓋,目前移動部署5G主要使用的是n41頻段,電信和聯通主要使用的是n78頻段。
而未來在城市商圈,為了滿足更高的流量需求,還可能採用高頻進行覆蓋,比如毫米波頻段。
目前毫米波裝置,主要是512天線陣子,支援4T4R的AAU。
總而言之,根據不同的使用場景,運營商部署5G基站,會選擇不同的裝置,達成一個流量需求和成本之間的平衡。
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5G基站在不同場景的裝置選型方式,我們必須先談一下5G的組網標準。根據組網的標準,我們來選擇合適的組網方式和組網裝置。
5G的組網標準分為非獨立組網和獨立組網,(獨立組網是Non-Standalone,NSA)和(獨立組網Standalone,SA)。
國際電信組織3GPP確定了組網標準,意味著對於5G的裝置廠商而言,需要加快網路裝置的籌備工作,未來的基站的裝置型別關乎到5G基站在不同場景的網路部署。
按照工信部此前公佈的方案,國內採用的5G頻段為3300-3600MHz、4800-5000MHz。此外,為了防止對其他無線電裝置造成干擾,其中3300-3400MHz只能在室內使用。室內和室外基站的頻段是不同的。
非獨立組網和獨立組網有什麼不同呢?如下圖,
之所以有獨立組網和非獨立組網之分,說的直白一點的原因,就是資金。
如果你是不差錢的土豪運營商,如果你想擁有純正的、完美的5G網路,給使用者提供最酷的體驗,那很簡單,就是全部同時新建,採用獨立組網方式。
全新的5G核心網+全新的5G基站,和4G完全分隔開,你建設和維護起來也很方便,使用者用起來也是一樣爽快。
但是,並不是所有運營商都是土豪。為了方便大家逐步享受5G,在獨立組網方式之外,追求和諧的3GPP組織也設計了很多非獨立組網方式,相當於提供了各種不同檔次的“套餐”。但是,相比與獨立組網,非獨立組網要複雜得多,未來也會面臨許多挑戰。
目前看來,中國的運營商未來將採取非獨立組網的方式。
5G應用的三大領域2015年6月 ITU(國際電聯)定義的5G未來移動應用包括以下三大領域:
» 增強型移動寬頻 (eMBB):人的通訊是行動通訊需要優先滿足的基礎需求。未來eMBB將透過更高的頻寬和更短的時延繼續提升人類的視覺體驗;
» 大規模機器類通訊(mMTC):針對萬物互聯的垂直行業,物聯網產業發展迅速,未來將出現大量的行動通訊感測器網路,對接入數量和能效有很高要求;
» 高可靠低時延通訊(uRLLC):針對特殊垂直行業,例如工業自動化、遠端醫療、智慧電網等需要高可靠性+低時延的業務需求。
如下圖,
總體來講,5G目前要實現的是第一大領域的目標,即增強型移動寬頻 (eMBB)。5G基站的部署在不同的場景下,採用宏基站+小基站的組網方式。宏基站和小基站的部署,在不同的場景下各有側重。
5G基站裝置選型5G基站初期部署是選擇64T64R ,32T32R,還是16T16R也很重要,從商用技術成熟度,覆蓋能力,容量增益,單站成本,對標裝置廠商等方面考慮,初期部署64T64R,保障連續覆蓋競爭力是不錯的選擇。
64T64R的優勢如下:
尤其在室外宏覆蓋方面,充分考慮不同場景多天線的使用情況,針對密集城市中心區、一般城區,透過64T64R天線,增強覆蓋能力,獲取多流增益。並且,64T64R具有垂直方向的賦形能力,對於高樓覆蓋更具優勢。在郊區和農村等場景下,運營商可採用16T16R天線減少投資成本。
宏基站負責低速率、高移動性類業務的傳輸,在公路、鐵路、郊區、農村等人員稀少的場所部署。
宏基站+小基站混合組網方式
超密集組網是5G的核心技術。 高頻段是未來5G網路的主要頻段, 網路覆蓋效能較弱, 因此需要提高網路密度,以實現5G網路的高流量密度、高峰值速率效能。為了滿足熱點高容量場景的高流量密度、高峰值速率和使用者體驗速率的效能指標要求,小基站將於宏基站組成超密集組網架構,如下圖。
小基站主要承載高頻寬業務,在城市中心商圈、小區、室內等人員密集的場所部署。
在室內覆蓋方面,預計5G時代大部分流量將來自室內場景。從經濟角度考慮,由於傳統室分系統高頻段演進存在一些問題,在新建高流量價值區域,直接進行多模數字室分的部署,減少重複投資,提供室內使用者高標準的業務體驗;
在中低流量價值區域,考慮透過對現有室分系統進行升級或改造方式提供5G業務能力;在低價值區域,考慮在現有2.3GHz頻段重新支援5G覆蓋。
宏基站和小基站的關係
宏基站負責覆蓋以及小基站間資源協同管理,小基站負責容量的方式,實現接入網根據業務發展需求以及分佈特性靈活部署小基站,從而實現宏基站+小基站模式下控制與承載的分離。 透過控制與承載的分離,5G超密集組網可以實現覆蓋和容量的單獨最佳化設計,解決密集組網環境下頻繁切換問題,提升資源利用率和使用者體驗度。
5G建網現狀
在5G建網的初期階段,基站的建設主要以宏基站為主,再用小基站作為補充,加大、加深覆蓋區域。在實現5G基礎廣泛覆蓋後,隨著5G網路的深入部署,小基站的部署將進一步擴大。
目前,中國、南韓、北美、歐盟等區域,對5G規模商用非常積極,部分運營商已經啟動小規模商用網路建設和驗證。中國三家運營商均計劃在2020年底正式商用,初期5G商用主要用於高密度城市中心區域,以便在郊區和農村區域部署之前測試網路效能和城市中心使用水平。
中國在密集城市區域使用“Phantom Cell”進行非獨立網路部署,採用5G基站和4G基站共址部署。
“Phantom Cell”概念是利用宏蜂窩與小型蜂窩在不同頻段的頻譜,互相針對相同移動終端裝置進行資料傳輸,由宏蜂窩以低頻段傳輸維持基本訊號覆蓋範圍,保持基站與移動終端裝置良好的連線性,小型蜂窩則利用更高頻段提升基站與移動終端裝置的資料傳輸速率及吞吐量;但因高頻段的訊號傳輸距離短及訊號穿透性差,須搭配Massive MIMO(大規模輸入輸出)天線技術,以補足高頻段訊號傳輸不足,才能發揮大小基站融合的實力。
4G核心網+5G基站的部署網路結構如下圖,
總結5G網路建設蓄勢待發,經歷了4G大規模建設,雖然各運營商積累了許多快速部署經驗,但是由於5G網路在業務需求,網路架構上全新的特點,仍然有許多問題需要提前考慮,才能做到從容應對,做到最大價效比的部署。
從經濟部署策略考慮優先採用NSA(非獨立組網)架構,再向SA(獨立組網)架構演進。
裝置選型方面,綜合考慮技術成熟度,覆蓋能力,容量增益,單站成本,對標廠商等因素,無線裝置優先選擇64T64R。