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射頻原理

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小基站,大科普!

7月19日,中國移動公示了《5G 700M無線網主設備集中采購》中標候選人。此次采購產品為5G 700MHz宏基站,采購規模約為480397站,劃分為3個標包,5G基站需求分別為19萬、19萬和10萬。

其中各大廠商獲得份額約為:華為60%,中興31%,諾基亞4%,大唐移動3%,愛立信2%。

從頒發5G牌照開始,我國5G網絡建設的如火如荼。5G 網絡設備最大的資本支出就是基站,據數據顯示,投資初期 5G 宏基站價格在 25萬/個,隨著產業鏈逐步成熟,后期價格逐步降低,預計 5G 宏基站單價平均 14 萬/個。

目前,我國累計開通5G基站96.1萬個,占全球70%以上,隨著后期5G網絡建設步伐的加快,預計到2025年,5G將帶動約1.2萬億元的網絡建設投資,直接帶動經濟增加值2.93萬億元。

基站分類

5G 基站主要分為宏基站和小基站。

宏基站主要用于室外覆蓋,體型大、覆蓋面積廣。但由于 5G 高頻段工作的原因,宏基站所能覆蓋的信號范圍有限,還需要大量的小基站協同宏基站進行連續覆蓋和室內淺層覆蓋。

小基站發射功率較小,根據覆蓋范圍大小可分為微基站、皮基站和飛基站。IDTechEx 報告預測,到 2031 年,公共區域將安裝 4500 萬個 5G 小基站。

宏基站
宏基站就是架設在鐵塔上的基站,功率在10W以上,這種基站體型很大,承載的用戶數量很大,覆蓋面積很廣。

微基站
微基站通常指在樓宇中或密集區安裝的小型基站,功率為500mW至10W,這種基站的體積小、覆蓋面積小,承載的用戶量比較低。

皮基站
皮基站即比前兩者更小的基站,可用于寫字樓、室內公共場所等。

飛基站
飛基站是四種基站中最小型的基站,可滿足家庭、咖啡館等場景的需要。

5G基站與4G基站的對比

4G 通信時代,基站一般可分為三部分:BBU(基帶處理單元)、RRU(射頻拉遠單元)和天饋單元。CU 和DU 都在BBU盒子中,這是我們最熟悉的3G/4G的基站形態,也就是RRU+BBU(含CU和DU)。

到了5G,RRU和天線饋線“合并”成了AAU(有源天線單元),通過光纖和BBU相連,可以簡化站點部署,降低饋線復雜度,減少傳輸損耗,提升網絡整體性能。BBU 拆解為 CU(Centralized Unit)和 DU(Distributed Unit),CU 用來集中處理非實時數據,DU 負責分布處理實時數據,每個 CU 可以管理多個 DU,CU 和 DU 之間通過不同的組網方案可以適配不同的基站接入場景。

另外,5G基站總數必須是4G的數倍才能實現高速覆蓋,為什么5G需要這么多基站?

通信的一個基本原理:傳輸速度越高,信噪比越大,可以保證準確的傳輸。換句話說,越高速傳播,就越需要更大的功率和更短的距離。頻率越高,穿墻能力越低。

5G基站的覆蓋范圍遠不如4G基站,意味著要全面普及5G所需的基站數量要比4G基站多很多。

隨之而來的還有電費支出等問題,“電老虎”成了5G建設路上的攔路虎,電費已成為 5G 網絡運營商的最大成本之一。

關閉基站節約電費?

根據三大運營商所公布的數據顯示,一個標準的4G網絡基站耗電量大約在900W左右,而一個標準的5G基站的耗電量大約在3.7KW左右,這意味著5G基站耗電量大約是4G基站耗電量的3-4倍。

加上5G基站的覆蓋范圍遠不如4G基站,如果要實現當前4G基站的覆蓋密度,那么5G基站的數量將是4G的數倍。也就是說,未來5G基站總的電費將是4G的9-10倍。

為了縮減成本,運營商開始選擇對于部分5G基站進行智能化開啟或關停管理,晚上沒有人或人少,基站會關停或減少部分容量,以節約能耗,但是有用戶進入又會自動打開。運營商會根據實時數據進行判斷,從而實現5G網絡功耗智能化管理。

同時,運營商會保留至少一張網絡,保證用戶的正常業務。如果5G業務量突然又增加了,AAU設備還可以通過網管平臺進行迅速喚醒。

另外,除了智能化關閉基站,運營商也在共享基站,中國電信和中國聯通充分整合雙方資源,開展5G網絡共建共享。截止到4月底,雙方已累計開通5G共享基站40萬站。據了解,按照當前已建成的基站規模估算,雙方合計節省投資約800億人民幣,節省電費、塔租和運維成本每年近80億元人民幣。

總而言之,5G基站功耗是目前面臨的一大難題,希望隨著技術地創新,可以攻克這一難關。


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