5G来了,它与4G不同!
“4G改变生活,5G改变社会”这不仅是一句响亮的口号,更是对未来5G商用的期许。
其实4G不是移动通信的开始,5G也不会是最后的节点。为了让大家更了解5G,下面先给大家梳理一下1G到5G的脉络:
1G:遥远的“大哥大”时代,当时最牛气的模拟无线通讯方式,拥有被盗号、被盗用话费的危险,基站容量小,网络安全几乎为零。
2G:为了改善基站容量小、网络不安全等问题,由模拟通信技术向数字通讯技术转变的2G时代到来,基站容量有了扩升,GSM和CDMA是两种不同的2G网络制式,GSM是当时应用最为广泛的移动电话标准,中国移动和中国联通就采用了GSM,而中国电信采用了CDMA。
3G:随着用户的增多,基站容量问题日益严峻,新的数据业务需求也得不到满足,3G时代应运而生,但是正处经济萧条时期,3G在基站建设等方面投入不足,高通垄断3G专利市场,还在智能手机救市及时,3G最大的优点是高速的资料下载能力,2G的下载速度约仅9600bps~64kbps、光是打开一个Yahoo首页便得耗费三分钟左右,3G速度则为300k-2Mbps,足足提升了三十倍有余。
4G:窄带向宽带的飞跃,推动移动互联网大繁荣。由于智能手机市场的繁荣,倒是数据业务需求像气球般膨胀,数据时代标准制定显得尤为重要,因此催生了一系列标准包括IEEE的Wimax、IEEE 802.16m、UMB,当然还有笑到最后的LTE了,LTE分为FDD-LTE(中国电信和联通)和TD-LTE(中国移动)两大方向,值得一提的是我国在4G部署上处于领先地位,创造了百万基站的记录。
5G:一场通信领域的变革,引领人们全面进入智能化时代。随着移动用户量的增长,VoIP的普及,以抖音小视频、斗鱼直播等为代表的视频流量冲上云霄,这只是5G的特色之一,5G早已不再以单一业务能力或业务指标为目标,它将成为推动多行业、多领域融合创新的基础设施,助力全社会的数字化转型和升级。
5G与4G大比拼
5G不是4G+1G,5G拥有三大应用场景及典型应用,三大应用场景是:增强型移动带宽(eMBB)、超可靠低延迟通信(uRLLC)以及大规模机器类型通信(mMTC),典型行业应用包括8K视频、云游戏、车联网、无线医疗、智能制造、智慧城市等。最重要的是5G可基于不同的行业不同的客户群的应用场景,提供“网络切片”服务,来满足客户的个性化需求。
移动通信的关键能力指标有:峰值速率、时延和连接数密度。峰值速率是4G的20倍,可达20Gbps;时延是4G的十分之一;连接数密度是4G的10倍。
除了辐射距离短、衍射能力弱这个短板外,5G通信在性能方面完爆4G,有木有?!妈妈再也不用担心我打电话的时候不能上网啦!完美。
没有小基站,5G就活不了?
“小基站”是相较“宏基站”而言的,由于5G采用的频段较高,分布在2515MHz~4900MHz之间,而频率越高、波长越短、衍射能力越弱,因此在遇到有障碍物的地方,其辐射范围会变得很小,只能靠提高功率来扩大辐射范围了,因此一方面辐射功率强度受到国家法规的限制,也就是说穿透能力有限,另一方面衍射能力太弱,遇到障碍物不太会拐弯的5G会有许多死角。
同时在基建相当成熟的城市里,似乎很难为5G宏基站腾出地儿来,如果选址勉强,那既消耗了成本又达不到预期的成果(减少死角),得不偿失。
于是“小基站”应运而生,来填补“宏基站”的空隙,或起到“中继”的作用,形成一张全面覆盖的整网。
总结下来就是:小基站是5G的脉络组成部分,没有了它,5G商用普及也就是纸上谈兵,真不一定活不了,但一定活不好。
小基站装在哪?
我们所说的小基站是一类基站,它可以分为微基站(MicroCell)、皮基站(PicoCell)和飞基站(FemtoCell)等。
按照基站的布置原理,一般一个宏基站需要配合多少个微基站,一个微基站需要配合多少个皮基站,一个皮基站需要配合多少个飞基站是根据空间布局来布置的,并无强制规定。但是该布置可以参考各个基站的辐射范围来定:
目前已有多个省市一经推出政策,将5G通信的基建纳入市政、房建等规划中去,例如,贵州省人民政府办公厅印发的《贵州省推进5G通信网络建设实施方案》,推进实现建筑物与通信基础设施“同步规划、同步设计、同步施工、同步验收”,将通信基础设施规划设计纳入到相关工程建筑行业的强制标准中去。通过这样的方式,为未来5G基站的布置打下基础,不仅可解决选址难的问题,还可以节约改造成本。
小基站辐射大不大?
基站的辐射大小取决于两大因素,一是频率,二是功率。
在频率方面,5G通讯的频率分布在2515MHz~4900MHz之间,属于非电离辐射(频率在 3×1015 Hz 以上的为电磁辐射),对人身体有影响,但不会太大。另外美国人民的5G通信频率在28GHz左右,远远大于国内频率,因此辐射距离会更近,基站需求更密集。同时5G WiFi的频率为5GHz左右,也高于5G移动通信。
国内5G移动通信频率 < 5G WiFi频率 < 美国5G移动通信频率
在功率方面,我国生态环境部发布的国家环境保护标准《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》是全球最严格的,比国际标准要求高11.25倍到26.25倍,比欧洲大部分国家高5倍。
目前并没有资料证明射频辐射对人体有明确的危害,同时也不能排除有危害的可能性,但是在控制范围内,危害程度也相对可控。
小基站建设谁掏钱?
8月19日,摩根大通发表报告称:“中国联通(00762.HK)管理层谈及潜在与中国电信(00728.HK)共建5G网络,认为是向市场释放正面讯息,缓和对5G资本开支负担的忧虑,但同时意味着市场对5G基站及铁塔需求的预期存在下行风险”。换句话说宏基站建设联通与电信抱团取暖,也是考虑到资金问题。
对于宏基站的建设资金都捉襟见肘了,小基站的建设真有可能会寻求与以往不同的方式,更何况飞基站比较特殊,属于入户级基站。
是用户自掏腰包?还是运营商与设备厂商合作?这两种都有可能,不过对于不同级别的基站会有不同的方案,最有可能的是宏基站运营商自建,微基站和皮基站会采用集成度更高的方式和设备厂商进行合作建设,而飞基站就只能用户自掏腰包了,当然飞基站能否被推广也带着问号的,因为用户还可以采用5G CPE等设备转室内WiFi或有线来进行室内联网设计,最终哪种方案胜出就要看性价比谁更高了。
国内外小基站部署情况
在国外小基站的建设比我们国家起步早(07年美国商用,09年英国、西班牙、卡塔尔、意大利等国商用),我国没有在3G时代开启小基站模式,这也得益于国内基建力量的强大,宏基站布置的规模走在世界前列。但是对于5G小基站来说,还都处于尝鲜阶段。从全球竞争格局来看,目前涉足小基站的有中小型设备厂商、主流电信设备厂商和ODM厂商。
下面介绍一下国内外有哪些厂商在布局小基站设备的开发:
Verzion联合网件:推出了5G路由器设备,其中内置高通5G芯片。
阿尔卡特朗讯:早在2010年左右,阿尔卡特朗讯就开始推他的微型基站了,旗下产品系列有微基站(Microcell)、分布式基站(CDBS)、模块化基站(Modular Cell)、小型化基站(Compact)。
NEC:2018年10月与三星建立合作伙伴关系,致力于5G解决方案的开发;2019年NEC宣布开发用于5G基站的小型低功率基带无线电单元,这些单元可在3.7GHz、4.5 GHz、28 GHz频谱范围内工作,因此可以覆盖5G的波段部署。
诺基亚西门子通信:10年前诺西推出了FlexiGSM基站。
中国电信:中国电信联合Intel、H3C在2019年的世界移动通信大会(MWC)上首次展示完整的基于O-RAN概念的5G白盒化室内小基站原型机,同时公布了小基站的射频参考设计。
中国移动:在2019年的世界移动通信大会(MWC)上,中国移动发布业界首个面向商用的4G/5GO-RAN双模开放设计云化小站方案,并公开硬件原理图及参考设计。
华为:2018年华为推出了5G LampSite,这是业界第一款同时支持5G和LTE的多频一体化室内小基站,并推出了相应的解决方案,成功用于北京首都机场、郑州火车站和广州南站等。
中兴:2018年中兴发布了4G一体化小基站Qcell,同时提供了多模多频室内深度覆盖解决方案,并启动了江苏、内蒙古、福建、湖南、河南等省份的部署。
大唐移动:2014年大唐移动推出了NEOsite双模一体化皮基站方案,2015年7月推出了Cubesite、Padsite、Pinsite三款小基站产品,2018年推出了一体化小基站EBS5132D,可以用于室外和室内应用。
爱立信:2018年初,爱立信推出首个5G小基站,这是一款无线小蜂窝产品—— 5G无线点系统,支持5G中频频段(3-5GHz),支持速率达2Gbps。
除了上述的设备级奋斗在5G小基站部署的一线外,还有像邦讯技术、三元达、京信通信、超讯通信、瑞斯康达等小基站研发的传统老牌厂商,和像阿尔法、亚旭、广达、富士康、盟创科技等代加工厂商也都在发力,争取能都分一杯羹。
介绍了小基站设备的相关厂商,下面介绍一下相关芯片厂商国内外部署情况:
高通:通信芯片领域的霸权地位,最先公布5G基带芯片的是美国高通,2019年5月高通宣布推出了FSM100xx解决方案。而最新推出的使用10纳米工艺生产的5G硅芯片,将使用第三代合作伙伴计划(3GPP)5G NR标准,支持毫米波(28GHz)或“sub6GHz”连接(如3.5GHz和2.4GHz)。
博通:博通提供了一个完整的5G交换组合,旨在支持端到端网络的部署,将所有无线电和固定线路通信整合到一个标准的基于以太网的基础设施上。这六种设备——Monterey、Quartz、Qumran2a、Jericho2、Jericho2c和Ramon——是为容量大于100 Tbit /s的交换机设计的,提供了满足基于以太网的5G NR和基站要求所需的完整功能集。
Qorvo:2015年,RFMD与TriQuint合并成立Qorvo,光通信、基站、有线电视等基础设施成为Qorvo的两大业务之一,当年就推出了七款新产品——四款新型功率放大器(TQP9218、TQP9221、TQP9418和TQP9421)和三款新型双工器(TQQ7101、TQQ6103和TQQ6107),以满足小型蜂窝基站的增长需求;2019年,面向 6 GHz 以下的无线基础设施市场推出两款功率放大器(QPA9903和QPA9908)和一款旁路超低噪声放大器(QPL9098 4-6 GHz),并提供了小基站前端解决方案,包括毫米波/大规模MIMO天线解决方案,从而提高了基站在高密度、高流量地区的带宽、覆盖率、吞吐量和容量等性能。
马威尔:Marvell提供了一个灵活的端到端优化的5G平台,以加速5G NR系统的开发和全球运营商的部署。在高度分布、超低延迟的网络中,越来越多的决策将是在边缘侧而非网络核心做出。Marvell提供的多接入边缘计算解决方案,整合了先进的应用处理器、安全交换机芯片以及PHY等方案,针对边缘分析、威胁检测和自主决策的技术,已经走在了行业的前列。
三星:三星开发了自己的DAFE作为ASIC,为5G基站提供了更小的尺寸和更低的功耗。DAFE对数字无线通信至关重要,它提供模拟到数字的转换。为了实现超高速的数据速度,5G基站使用了近1000个天线单元和RFIC来利用mmWave频谱,在支援缩减基站的规模和耗电量方面,射频消融器起着重要的作用。
英特尔:英特尔近日推出了5G调制解调器XMM8160,为手机和宽带接入网关等设备提供5G连接而优化的多模调制解调器,是市面上最新LTE调制解调器的3到6倍,带来各种特性和体验,加速5G普及。
华为:2019年1月,华为推出业界首款5G基站核心芯片——天罡(TIANGANG)芯片,在通讯芯片领域华为作为中国的领头羊,与国外这些大厂相比还处于劣势,还有很长的路要走。
写在最后:
了解了这么多,你是否会愿意自己花几千块钱来为家庭购置一套“飞基站”呢?这个问题回答得好,5G商用才得以真正落地到每一个家庭。
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