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风起小基站,5G新时代即将来临?

我的极刻 2022-01-18 11:31 发文

时间到了 2022 年,5G 早已不新鲜。数亿 5G 用户,数百万 5G 基站,对于普通人来说 5G 已经深入日常生活。

高速率、低延迟、广覆盖,5G 三大要素早已烂熟于心。可 5G 对普通人来说究竟有什么用,绝大多数人并不清楚。万物互联、AR 交互、自动驾驶、智慧城市,5G 的种种应用场景似乎与普通人关系不大。

其实,对于普通人来说,稳定高效的 5G 网络才是关键因素。目前,在很多 5G 覆盖区域,室内室外完全是截然相反的体验。室外信号持续稳定,室内信号却时断时续。这一切,都源自 5G 信号穿墙弱。由于本身固有属性,5G 信号传输距离与穿墙效果都比不上 3G、4G。

今年,为了解决 5G 室内信号问题,小基站正在成为新的选择。

何为小基站?

基站大家都知道,高高耸立的信号塔,配上诸多通讯器材,塔下还配有一个设备房。事实上,信号塔式基站仅仅是基站的其中一种,准确的说基站分为四种类型,分别是宏基站、微基站、皮基站与飞基站。

我们经常见到的信号塔基站就属于宏基站,单载波发射功率一般在 10W 以上。宏基站体型很大,承载用户数量多,覆盖面积广。在 2G、3G 甚至 4G 时代,宏基站最为普及,硕大的塔身包含馈电系统、无限反射器、电线,铁塔桅杆等结构部件,通常一座基站就能覆盖几十公里。

除了宏基站,其他三类基站都属于微小站。顾名思义,微小站在产品形态、发射功率与覆盖范围上比传统宏基站小很多。通常情况情况下,人们将单载波发射功率在 500mW 到 10W 的基站称为微站,100mW 到 500mW 的称为皮基站,100mW 以下的称为飞基站。

皮基站与飞基站,其实都是音译,皮基站英文名为 Pico Site,通常用于企业级小基站;而飞基站英文名为 Femto Site,通常用于家庭级小基站。

5G 时代,由于部署频段比 4G 更高,因此宏基站数量大大减少,微小站逐渐替代宏基站。之前小黑在文章中提到的小区内基站,就属于微基站,在 200 米左右范围内提供 5G 信号。至于皮基站与飞基站,他们同属于小基站,目前还没有大规模部署。考虑到 5G 比 4G 消耗更大的链路损耗,小基站在室内部署时将发挥巨大作用。

小基站部署方式

宏基站与微基站都部署在室外,虽然大小与设备不同,但是原理大体相似。到小基站这里,部署方式完全不同。5G 扩展型小基站系统分为三层架构,包括 BBU、RHub 和 pRRU。

通俗地说,就是 5G 核心网与 BBU 接入单元连接,然后有 5G 扩展单元将型号传输给 5G 远端单元。与宏基站与微基站相比,小基站设备少、部署方式简单。形式上,小基站可以分为很多种,有室外+室内部署,也有一体化及扩展型小基站。

总的来说,5G 小基站将是宏基站的补充产品,帮助运营商将 5G 信号传输到各个信号盲点。在机场、火车站、体育馆等人流量密集的室内场景,5G 小基站将发挥其无可替代的作用。

▲ 爱立信小基站设备

当然,小基站也并非没有缺点,小基站部署方式简单,对芯片与系统方案也提出了更高要求,目前小基站方案相对较单一,目前以服务器匹配加速卡方案为主,ARM 和 SOC 方案正在逐步完善中,成熟度有待提升。

2022,小基站起飞之年

作为宏基站的有效补充,小基站为何迟迟没有普及?其实,基站的部署需要循序渐进,首先解决有无问题,再解决室内信号弱问题。在 5G 基站部署前期,运营商的重心在于覆盖范围,尽可能让更多区域能够体验 5G 带来的飞速体验。

经历两三年持续建站,5G 宏基站与微基站数量已经达到一定规模,于是 5G 小基站建设也被提上日程。最近,中国电信决定启动 2022 年中国电信5G 扩展型小基站设备技术测试,测试结果将用于中国电信 2022 年 5G 扩展型小基站产品集中采购环节。

▲ 家庭扩展型小基站

共进股份基站通信总经理吴亚力也表示,2022 年小基站建设将进入爆发增长期。“因为2022年产业需求逐渐发展起来,那时对小基站的个性化需求、对产业的定制需求就会到起量的时候。”

5G 小基站施工难度小、扩容灵活、支持可视化运维等特点,决定了它在普及推广过程中的优势。一旦运营商们决定大规模建设小基站,它的普及速度可能远超宏基站与微基站。此外,小基站运维成本相对较低,建设费用更加便宜,从成本角度考虑,小基站也是上佳之选。

5G 的相关应用场景,无论是高清视频、VR、AR,还是工厂、仓库、医院等垂直领域场景,都需要稳定高性能的室内网络。据测算,5G 80% 以上的流量发生在室内。由此,我们可以得出结论,小基站是 5G 网络部署不可或缺的一部分。2022 年,小基站完全有可能起飞,带领 5G 网络走向全新的时代。

5G 小基站带来的变化

增加 5G 穿墙能力,提高 5G 网络室内信号,这只是小基站的功能之一。在此之外,小基站还可以发挥更多作用。在国内外研发人员手中,5G 小基站已经被玩出花了。

小基站,并不是 5G 时代特有产物,早在 4G 时代甚至 3G 时代小基站便已经诞生。4G 时代,小基站通道数少、用户容量低,主要用于酒店、写字楼等场景。5G 时代,小基站拥有了更强的硬实力。以 5G 扩皮小站为例,拥有 2T2R/4T4R、5G单模/4G+5G双模等多样化产品。

如此一来,在医院、工厂等高容量场景下,5G 小基站都可以完美支撑。以工厂为例,CPE 终端、监控摄像头、自动驾驶机器人、自动控制设备都可以连入小基站接入层,且网络高速稳定。

在大型体育场,小基站作用同样明显。去现场观看过足球比赛的小伙伴或许知道,当球场内的球迷过多,同一时段同一区域内使用蜂窝网络的人群陡增,信号也变得非常差。小黑曾经看过一场球赛,观众席上网速异常缓慢,连发一条朋友圈都做不到。

5G 小基站,在 4G 小基站基础上增加了广连接这一属性,可以提供每秒数千兆位的传输速率,在用户密集型应用中也能保持数千兆位的吞吐量。如此一来,当体育场数万名球迷汇聚一起之时,可以在周边区域大量部署 5G 小基站提供额外的容量,让球迷们在观看比赛之余还能随意上网发视频、发微博、发朋友圈。

▲ 云小站功能

除了上述功能之外,小基站还有云网融合功能。英特尔和中国电信联合开发了云网融合的方案,基于 FlexRAN 通用平台加上 FPGA 基础设施,不仅能够实现网络基础功能,还能进行边缘计算。利用边缘计算快速响应、英特尔可扩展性视频技术、精准切流等优势,用户可以体验到更加舒适,5G 小基站也变得更加虚拟化与高效。

2022 年,小基站终于迎来爆发的机会。安装方式简单、价格低廉、室内信号强等优势,让我们对小基站充满期盼。然而,小基站目前也面临诸多问题,比如国产芯片占有率不足、小基站标准不一、小基站方案混乱等等。在后续发展过程中,小基站还有很长一段路要走。

图源:pixabay、谷歌、电信、英特尔

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