小基站不“小”,5G时代放量建设

李锦峰

新材料、新能源、半导体

  • 2019-10-09
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5G网络建设已经开启,相应的4G网络建设速度减慢,在一定量的2G/3G用户升级到4G网络时导致人均网速减慢,同时高清图片、高音质音频等传输增加最终导致网络出现拥堵,目前部分4G移动终端网络出现卡顿变慢等现象与此有一定关系。运营商给出的解决方案是加快推进5G网络的建设,如今在全国几个5G试点城市内,大范围的宏基站建设初步规模已经完成;小基站的建设仍在起步阶段,因此小基站有望为上游元器件带来一波新的增量。

导读:5G网络建设已经开启,相应的4G网络建设速度减慢,在一定量的2G/3G用户升级到4G网络时导致人均网速减慢,同时高清图片、高音质音频等传输增加最终导致网络出现拥堵,目前部分4G移动终端网络出现卡顿变慢等现象与此有一定关系。运营商给出的解决方案是加快推进5G网络的建设,如今在全国几个5G试点城市内,大范围的宏基站建设初步规模已经完成;小基站的建设仍在起步阶段,因此小基站有望为上游元器件带来一波新的增量。


  SUB-6GHz时期,由于频段的增加(3.5GHz-6GHz),宏基站在室外场景下覆盖范围小,加上建设成本较高,因此需要小基站的辅助,基站将呈现出“宏基站为主,小基站为辅”的分布。根据国际标准3GPP制定的规则,基站按照功能可划分为:宏基站、微基站、皮基站和飞基站,其中微基站、皮基站和飞基站并称为小基站,各基站的适应场景见表1。

  表1 各类基站特点及应用场景

  (资料来源:京信通信,金智创新行业研究中心)

UDN技术进步,5G小基站将取代室内分布系统

  2G/3G时代,由于频段较低,宏基站的覆盖范围较广,室内基本采用室内分布系统(Travel to watch industry),因此对小基站的需求比较有限。4G时代,以移动业务和数据为主的业务大幅增加,并且有关接入数据和吞吐量的技术大幅提升,因此小基站的应用虽然得到一定发展,但其需求仍未出现本质性突破,随着逐步进入SUB-6GHz时代,小基站需求的局面正在发生一些变化。频段的上移,导致宏基站的网络覆盖能力下降,将会带来小基站的增量需求;热点区域大量连接密度、大带宽和低时延带来的小基站需求增加;目前80%的数据流量来自室内,如办公场地、商场、广场、机场等场景,传统室内分布系统覆盖成本高,小基站的低成本建设需求增加,见图1。因此,小基站在“宏基站为主,小基站为辅”的组网方式中将有效的补充5G网络覆盖、成本高的问题,并逐步向5G三大目标(eMBB,mMTC,URLLC)迈进。

  小基站将取代室内分布系统并成为5G时代室内主要覆盖系统,超密集组网(UDN)技术登场。UDN技术是指在新增宏基站建设中增加单位面积内微基站密度,是解决热点地区移动数据流量快速增长的重要选择方案,该技术的发展使得宏基站和微基站配合的更佳。即使在4G成熟期,小基站的建设仍然滞后于宏基站,剔除解决接入数据和吞吐量技术大幅提升的影响,宏基站与小基站配合不佳也是一个重要因素,UDN技术的发展或将推动小基站与宏基站同步发展。

  图1 5G时代室内分布系统对小基站的需求

  (资料来源:京信通信,金智创新行业研究中心)

小基站载体优势明显,部署MEC意义重大

  对于5G的目标,eMBB场景较易实现,而mMTC和URLLC场景仍在路上。3GPP在5G网络中引入移动边缘计算(MEC),以达到产品大连接和低时延的目标。

  进入毫米波时代后,需要将IT服务和云计算服务部署至移动网络的边缘,从而实现网络低时延,MEC将向用户提供计算、存储等服务,并通过实现“靠近用户”来减少业务时延,并支持基于5G网络的低时延业务(URLLC)。5G网络的网络架构分为接入层、边缘云、汇聚云、核心云四层,有别于4G在云平台实现,5G的接入层子单元—集中单元(CU)部分协议栈可以在接入层或者边缘云上实现,尤其是低时延业务。已部署MEC的边缘云可以比较灵活的与CU连接,并最终与接入层另一子单元—分布单元(DU)相连,因此MEC部署在边缘云覆盖范围较部署在接入层大,其承载的业务量会更大,对于小范围封闭场景中,低时延特性将更明显。此外,作为部署MEC的载体小基站还拥有较宏基站综合性价比高的优势,见图2,因此小基站的载体优势的应用将更快的推动实现URLLC场景。

  图2 MEC载体优势比较

  (资料来源:《移动通信》,金智创新行业研究中心)

小基站数量发展虽滞后,数量上将赶超宏基站

  为了推进5G的建设,初期的基站建设主要以宏基站为主。但由于5G频段较高,室内覆盖将成为一个新的挑战。随着UDN技术的发展,室内覆盖的问题将得以解决,基于小基站建设的室内分布系统速度会加快。

  5G宏基站建设的数目将达到4G时代的1.5倍左右,据预测,以小基站为代表的微蜂窝网络,在室内分布系统的需求和日渐成熟的技术支撑下,小基站建设从滞后于宏基站建设到加速追赶并于2022年从数量上赶超宏基站建设数目,在2025年部署数目将为宏基站数目的10倍以上,至少要部署百万台以上,见图3。因此,小基站市场将不仅为传统基站厂商带来增量,还可能吸引新入场者,此后小基站或将迎来爆发期,据ABI Research,SCF等机构预测,小基站市场规模将达到1000亿元。

  图3 宏基站和小基站建设数量

  (资料来源:国际电子商情,金智创新行业研究中心)

结语

  进入5G时代,随着小基站的技术成熟将承担更多的功能。UDN技术的成熟将推动室内小基站取代4G室内分布系统技术,为实现5G远景目标(mMTC和URLLC),MEC的应用部署将成为必要,小基站拥有更低的成本,更精确的功能以及宏基站不具备的灵活性,作为更优的载体将加速小基站的建设。当下小基站的建设滞后于宏基站,但在需求的刺激和技术的推动下,小基站的建设可能会在2022年从数量上赶超宏基站,并形成对宏基站发展的“剪刀差”。


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