幾天前,我們迎來了第一個全球5G標(biāo)準(zhǔn),5G夢想終于照進(jìn)現(xiàn)實,整個通信業(yè)一片歡騰。
第一個5G標(biāo)準(zhǔn)將如何影響網(wǎng)絡(luò)部署?我們今天來簡單探討一下這個話題。
基站部署更容易
第一個5G標(biāo)準(zhǔn)完成了 NSA(非獨立部署) 5G NR相關(guān)技術(shù)規(guī)范,主要針對增強(qiáng)型移動寬帶場景。所謂NSA,就是4G基站和5G基站共同沿用4G核心網(wǎng),控制面信令走4G通道,即以雙連接的方式在現(xiàn)有4G LTE網(wǎng)絡(luò)上新增5G NR(新無線)。
這就意味著5G基站(gNB)與現(xiàn)有的4G基站(eNB)共站部署,提供重疊覆蓋。當(dāng)然,也可通過“拉遠(yuǎn)”的方式提供非重疊覆蓋,將5G NR用于解決室內(nèi)或熱點覆蓋。
不管怎樣,都是依靠現(xiàn)有的4G基站為“主站”來進(jìn)行部署。
第一個5G標(biāo)準(zhǔn)也完成了5G NR的物理層規(guī)范,新增的5G NR物理層技術(shù)與LTE并不相同,比如定義了新的波形f-OFDM、靈活的幀結(jié)構(gòu)、更高階的調(diào)制技術(shù)、采用LDPC碼和Polar碼信道編碼等。
不同的物理層技術(shù)會在現(xiàn)有4G站點上新增5G 基站主設(shè)備嗎?
我們估計,由于這些技術(shù)部分由基帶單元(DU)來處理,或者獨立于RF硬件來處理,因此,或?qū)⒃诂F(xiàn)有的基帶單元上新增或更換硬件,以及通過軟件升級的方式升級到5G系統(tǒng)。
剩下的就主要是在鐵塔上新增RRU和天線,由于5G NR采用Massive MIMO技術(shù),有源天線一體化、RRU集成化,讓5G部署更加方便。
不過,Massive MIMO天線將多個天線單元、功放、鎖相環(huán)、低噪聲放大器和濾波器等擠壓在一定的空間里,還要考慮功耗、散熱和小型化、美觀化等,部署成本并不低,其價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的4G LTE 4通道或8通道天線。
當(dāng)然,相信未來隨著Massive MIMO規(guī)模商用,成本會進(jìn)一步降低。
光模塊廠家笑了
由于速率提升,5G部署需對光傳送網(wǎng)進(jìn)行升級。
相對于4G LTE接入網(wǎng)的BBU和RRU兩級構(gòu)架,5G RAN將演進(jìn)為CU、DU 和 AAU三級結(jié)構(gòu)。
CU:原BBU的非實時部分將分割出來,重新定義為CU(Centralized Unit,集中單元),負(fù)責(zé)處理非實時協(xié)議和服務(wù)。
AAU:BBU的部分物理層處理功能與原RRU合并為AAU (Active Antenna Unit,有源天線處理單元)。
DU:BBU的剩余功能重新定義為DU(Distribute Unit,分布單元),負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實時服務(wù)。
這樣,RAN分離后,承載網(wǎng)也就分成了三個部分:前傳、中傳和回傳。
前傳(Fronthaul):AAU和DU之間。
中傳(Middlehaul):DU和CU之間。
回傳(Backhaul):CU 以上。
估計早期5G部署與4G類似,只有前傳和回傳,如上圖(b)。
對于前傳部分,光模塊連接DU和AAU,5G更寬的頻率帶寬和Massive MIMO技術(shù),意味著CPRI接口傳輸速率更高,目前4G基站設(shè)備的6G/10G光模塊無法滿足需求,將升級到25G/40G/100G,比如,現(xiàn)階段的4G Massive MIMO,根據(jù)不同廠家的產(chǎn)品,或者采用100G,或者2個40G,或者4個25G光模塊。
考慮早期的5G部署可能采用3.5GHz中頻段,由于3.5GHz頻段更高,單站覆蓋范圍更小,估計要達(dá)到與4G相當(dāng)?shù)母采w規(guī)模,需要的5G基站數(shù)量至少是4G的1.5-2倍。據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測,在5G接入網(wǎng)中,85%是前傳光模塊,15%是回傳光模塊。因此,5G部署對基站前傳光模塊的需求上,或?qū)⒊霈F(xiàn)價量齊升的現(xiàn)象。
回傳也將升級。參考中國電信發(fā)布的《5G時代光傳送網(wǎng)技術(shù)白皮書》,下表為典型的5G單個S111基站的帶寬需求估算:
以一個大型城域網(wǎng)為例,5G基站數(shù)量12000個,帶寬收斂比取 6:1。核心層的帶寬需求在初期就將超 6T,成熟期將超過17T。因此,在5G傳送承載網(wǎng)的接入、匯聚層需要引入 25G /50G速率接口,而核心層則需要引入100G及以上速率的接口。
手機(jī)更新速度總是很快
終端是無線網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分,只有終端產(chǎn)業(yè)鏈成熟才能推動5G發(fā)展。
首先,第一個5G NR標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布,意味著手機(jī)芯片廠家也可根據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)芯片,但由于LTE和5G NR的底層技術(shù)并不相同,需要新增5G芯片,手機(jī)才能支持5G,也就是說,用戶需要換手機(jī),同時,由于采用LTE與5G NR雙連接的方式,手機(jī)還得同時理解LTE 和 5G NR的信令。
其次,對于5G終端,需要提升發(fā)射功率,以提升上行覆蓋。
在基站側(cè)可以更靈活的增大發(fā)射功率(120W),基站覆蓋范圍的短板主要在上行覆蓋(手機(jī)對基站),為了盡可能補(bǔ)齊短板,手機(jī)終端的發(fā)射功率可能會提高一倍,達(dá)到26dBm。
此外,為了更好的支持Massive MIMO技術(shù),終端將支持4或8接收天線、支持上行波束賦形等,以增強(qiáng)上行單用戶速率和覆蓋。
之前媒體報道稱,華為和高通均宣布將于2019年推出5G芯片,并同步推出5G商用手機(jī)。
就在昨天,外媒報道稱,蘋果也在跟進(jìn)了,正準(zhǔn)備打造第一款支持5G的iPhone原型設(shè)計。如果真是這樣,看來蘋果在5G上也急了,因為每一款新iPhone總是不支持最新的基帶芯片,他們總是慢一拍,似乎要等到市場熟透了再殺入。
如果蘋果、華為、三星等廠家均在2019年推出支持5G的手機(jī),大概算一下,估計到2020年,全球7.5億的5G用戶就有zhi'wang。
手機(jī)更新速度總是很快,相對來說,部署5G網(wǎng)絡(luò)總是一個緩慢的過程。不過,它已經(jīng)來了,當(dāng)我們正在討論LTE-A時,5G已經(jīng)跨了一大步,向我們走來。