5G時(shí)代,微小基站的建設(shè)將與宏基站齊頭并進(jìn),。兩者相互配合,,才有望“織”出一張立體化、全覆蓋的5G網(wǎng)絡(luò)。
去年以來(lái),全球5G規(guī)模化商用步伐加快,,預(yù)計(jì)2020年即將發(fā)布的由全球通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP制定的5G R16標(biāo)準(zhǔn)將支持和催生更多5G行業(yè)應(yīng)用。
最近,,我國(guó)首個(gè)5G微基站射頻芯片YD9601研發(fā)流片成功,,進(jìn)入封裝測(cè)試階段,。領(lǐng)銜這項(xiàng)開(kāi)發(fā)的國(guó)家特聘專家、美國(guó)麻省理工學(xué)院博士王俊峰介紹說(shuō),,5G基站分為宏基站和微小基站兩種,,宏基站主要用于室外覆蓋,微小基站發(fā)射功率較小,,主要用于室內(nèi)場(chǎng)景,。
從2G到4G,運(yùn)營(yíng)商只需要建設(shè)一個(gè)高高的鐵塔,,搭載一個(gè)宏基站,,就能滿足方圓數(shù)平方公里內(nèi)的通信需求。到了5G時(shí)代,,為何在宏基站之外還要建設(shè)微小基站,?微基站的發(fā)展,將對(duì)人們的無(wú)線通信,、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸和我國(guó)的通信產(chǎn)業(yè)帶來(lái)哪些改變,?科技日?qǐng)?bào)記者為此走訪了相關(guān)高校和企業(yè),聽(tīng)聽(tīng)專家怎么說(shuō),。
不同基站類型功率容量大不相同
“根據(jù)3GPP組織的規(guī)則,,無(wú)線基站分為4類,分別是宏基站,、微基站,、皮基站和飛基站?!敝锌浦沁_(dá)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有限公司董事長(zhǎng)許欣說(shuō),。
劃分基站主要依據(jù)是功率和容量。其中,,宏基站的功率在10W以上,,可同時(shí)接入用戶數(shù)視基站規(guī)模而定,一般在1000個(gè)以上,;微基站功率為500mW—10W,,同時(shí)接入用戶數(shù)為128—512個(gè);皮基站功率為100—500mW,,同時(shí)接入用戶數(shù)為64—128個(gè);飛基站功率小于100mW,,同時(shí)接入用戶數(shù)8—16個(gè),。微基站、皮基站和飛基站,,通常合稱“微小基站”,,也就是我們談到與宏基站所對(duì)應(yīng)時(shí)的概念。
從名字上也可以判斷,“宏基站”是高大威猛,,“微小基站”則是小巧玲瓏,。
宏基站適用于廣域覆蓋,微基站偏向局域覆蓋,,皮基站相當(dāng)于企業(yè)級(jí)WiFi,,而飛基站則與家庭路由器相當(dāng)。
針對(duì)不同的室內(nèi)場(chǎng)景,,比如高鐵站,、飛機(jī)場(chǎng)、大商場(chǎng)等,,必須布置多個(gè)微基站才能滿足需求,;而在寫字樓、工廠園區(qū)等場(chǎng)所,,人流量相對(duì)固定,,皮基站就可以勝任;飛基站則是滿足家庭,、咖啡館等場(chǎng)景的需要,。
宏微交錯(cuò)“織”出更密5G網(wǎng)絡(luò)
翻開(kāi)人類無(wú)線通信發(fā)展史,會(huì)發(fā)現(xiàn)頻率越來(lái)越高,,這是因?yàn)槿藗儗?duì)無(wú)線通信提出的要求也越來(lái)越高,。以我國(guó)為例,2G的工作頻段主要是900MHz和1.8GHz,,3G和4G的工作頻段主要為1.9GHz,、2.1GHz和2.6GHz,而即將到來(lái)的5G則主要集中在兩個(gè)頻段:3.3—3.6GHz,、 4.8—5GHz,。
“過(guò)去的無(wú)線通信是語(yǔ)音網(wǎng),現(xiàn)在則是數(shù)據(jù)網(wǎng),,頻率越高所能提供的帶寬也就越大,,就好比4車道的高速公路比2車道的高速公路跑的車多,而且車速還快,?!睎|南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授張川說(shuō)。
然而無(wú)線信號(hào)的傳輸速率與穿透性往往不可兼得,?!盁o(wú)線頻率越高,穿透性就越差,,同等面積必須建設(shè)更多的基站來(lái)完成覆蓋,,組網(wǎng)成本就比較高,。”許欣介紹說(shuō),。
目前我國(guó)正在規(guī)模建設(shè)的基站,,以宏基站為主。一個(gè)5G宏基站的成本有多高呢,?一般來(lái)說(shuō),,宏基站的建設(shè)成本是由主設(shè)備、動(dòng)力配套設(shè)備設(shè)施,、土建施工共同組成,。此前廣東省擬建設(shè)2.4萬(wàn)個(gè)宏基站,計(jì)劃投資60億元,,每個(gè)基站的投資額約為25萬(wàn)元,。而據(jù)上海市的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃,2020年累積建設(shè)2萬(wàn)個(gè)5G基站,,累計(jì)總投資超過(guò)200億元,,每個(gè)5G基站的建設(shè)成本超過(guò)了100萬(wàn)元。中國(guó)移動(dòng)也曾經(jīng)表示,,建成一個(gè)5G宏基站,,成本大約是4G的3倍左右。除去建設(shè)成本之外,,后續(xù)的維護(hù),、使用成本等,又是一大筆開(kāi)銷,。
在5G性能與建設(shè)成本間尋求最優(yōu)解,,是運(yùn)營(yíng)商勢(shì)必要解決的問(wèn)題,因此他們將目光轉(zhuǎn)向了微小基站,。
許欣告訴記者,,微小基站不像宏基站需要專用的機(jī)房和回程網(wǎng)絡(luò),所以設(shè)備簡(jiǎn)單,、部署靈活,、成本較低。它甚至能夠直接釘在墻上,,或者藏身路燈桿,、公交站牌等任何不起眼的角落,可以根據(jù)需求在人流密集,、信號(hào)較差的地方建設(shè),。
而且有媒體做過(guò)抽樣調(diào)查,幾乎80%以上的用戶流量來(lái)自室內(nèi),,80%以上的用戶投訴也來(lái)自室內(nèi),,這些投訴主要集中在信號(hào)質(zhì)量上。 “因此可以大力在室內(nèi)建設(shè)微小基站,,增強(qiáng)室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的質(zhì)量,。”張川說(shuō),。
值得一提的是,,德國(guó)和日本等工業(yè)強(qiáng)國(guó)已經(jīng)或正在為工業(yè)等行業(yè)5G應(yīng)用分配頻譜,打造行業(yè)專有5G網(wǎng)絡(luò),,并且主要的設(shè)備形態(tài)就是微小基站,。
當(dāng)然,微小基站也不是那么盡善盡美,。由于微小基站發(fā)射的信號(hào)是散射的,,各微小基站之間的信號(hào)還會(huì)相互干擾,造成大量資源浪費(fèi),。并且微小基站的可靠性遠(yuǎn)不如宏基站,,目前還不能穩(wěn)定應(yīng)對(duì)室外環(huán)境,因此目前主要用于解決室內(nèi)覆蓋,。張川認(rèn)為,,5G時(shí)代,微小基站的建設(shè)將與宏基站齊頭并進(jìn),。兩者相互配合,,才有望“織”出一張立體化、全覆蓋的5G網(wǎng)絡(luò),。
將微小基站核心技術(shù)牢牢抓在自己手里
無(wú)人車間,、黑燈工廠、智能機(jī)器人……在高速率,、低時(shí)延的5G時(shí)代,,許多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景不斷呈現(xiàn),一個(gè)生產(chǎn)車間只需架設(shè)若干微小基站即可低成本接入5G網(wǎng)絡(luò),,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與精密制造,。
微小基站的核心元器件是基帶芯片和射頻芯片,兩者的物料成本占整個(gè)基站的50%左右,,而利潤(rùn)可能高達(dá)90%,。許欣認(rèn)為,如果誰(shuí)能攻克這兩個(gè)核心器件,,就能將發(fā)展微小基站的主動(dòng)權(quán)牢牢掌握在自己手中,。而當(dāng)前我國(guó)在這方面的產(chǎn)業(yè)鏈比較薄弱,成為制約5G微小基站產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素,。
王俊峰告訴記者,,南京宇都通訊科技有限公司自主研發(fā)成功的YD9601射頻芯片,,不光覆蓋700MHz廣電頻段,也兼容了工信部2月初剛剛頒發(fā)許可的3.3—3.4GHz的電信,、聯(lián)通,、廣電共享室內(nèi)頻段,可以說(shuō)是為5G時(shí)代室內(nèi)共享微小基站量身定做的芯片,。
目前,,以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心的智能制造浪潮,已經(jīng)席卷全球,?!耙詸C(jī)械加工行業(yè)為例,目前中國(guó)有1000萬(wàn)臺(tái)機(jī)床,,但從事零部件機(jī)械加工的中小企業(yè)在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)管理方面還比較落后,,而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和機(jī)器控制的要求非常之高,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入方式無(wú)法滿足,,西門子,、博世等國(guó)際巨頭提出了‘5G工業(yè)內(nèi)網(wǎng)’的解決方案。但是,,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)安全性要求更高,,5G工業(yè)內(nèi)網(wǎng)基站的核心器件必須自主研發(fā),不能再受制于人,?!痹S欣說(shuō)。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),,目前全球關(guān)于5G的專利約1.5萬(wàn)個(gè),,與5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的僅有100多個(gè)。與5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)的5G微小基站也處于剛剛起步階段,,但是到目前為止,,我國(guó)還沒(méi)有出現(xiàn)專門的研發(fā)機(jī)構(gòu)與骨干企業(yè)領(lǐng)銜開(kāi)展微小基站的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),微小基站產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出散亂局面,。
“我國(guó)擁有世界最大的5G網(wǎng)絡(luò)和龐大的工業(yè)體系,,如果中小型科技企業(yè)能抓住微小基站的機(jī)遇,我認(rèn)為一定會(huì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)在5G無(wú)線通信領(lǐng)域的又一個(gè)突破,?!痹S欣說(shuō)。