我国移动通信网络目前处于4G向5G演进的过程中,而5G的三大应用场景对网络的需求差异较大。诺德基金经理刘先政表示,eMBB主要面向超高清视频、VR/AR、高速移动上网等大流量移动应用,用户体验速率为100
Mbit/s。单用户接入速率相比4G网络增长了十倍,对承载网提出了超大带宽需求。uRLLC主要面向工业控制、自动驾驶等应用,要求超低时延和高可靠性能力(当前传输网络在时延方面尚不能满足要求)。mMTC主要面向行业基于传感器的数据采集和远程控制,特点是低成本、低能耗、小数据量、海量连接。  刘先政进一步解释道,为实现不同应用场景的要求,5G网络架构做了很大的调整。4G基站分为BBU、RRU两级结构,而5G基站的射频信号处理单元RRU与天线阵列合为AAU,BBU功能则重构为CU和DU。CU和DU可以合设,也可以分开根据场景和需求灵活部署。CU、DU
合设时,5G无线承载分为前传和回传,分设则分为前传、中传、回传三级结构。随着5G大规模商用,CU、DU分离的云化RAN部署将成为主流,CU集中云化部署在汇聚机房,DU在接入/汇聚机房。5G核心网方面,控制面功能CPF和用户面功能UPF分离,统一的CPF部署在核心DC,分布式的UPF可部署在核心DC、本地DC或边缘DC(边缘计算一般部署在边缘DC)。  “从市场容量上看,在4G网络建设的资本开支中,传输设备的投入约25%,预计在5G资本开支中也能达到25%左右。按5G资本开支1.6万亿元计算,5G传输设备市场规模约为4000亿元。目前独立组网SA的5G核心网设备尚未成熟,影响了传输网的需求,5G传输网的建设尚未大规模启动。预计随着技术的成熟,5G传输网的投入将是运营商5G资本开支的重要组成部分,相关上市公司将充分受益。”刘先政说。

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近日,迎来了第一个全球5G标准,5G梦想终于照进现实,整个通信业一片欢腾。第一个5G标准将如何影响网络部署?光模块厂商是否会受益而价量齐升?

基站部署更容易

第一个5G标准完成了 NSA 5G
NR相关技术规范,主要针对增强型移动宽带场景。所谓NSA,就是4G基站和5G基站共同沿用4G核心网,控制面信令走4G通道,即以双连接的方式在现有4G
LTE网络上新增5G NR。

这就意味着5G基站与现有的4G基站共站部署,提供重叠覆盖。当然,也可通过“拉远”的方式提供非重叠覆盖,将5G
NR用于解决室内或热点覆盖。

不管怎样,都是依靠现有的4G基站为“主站”来进行部署。

第一个5G标准也完成了5G NR的物理层规范,新增的5G
NR物理层技术与LTE并不相同,比如定义了新的波形f-OFDM、灵活的帧结构、更高阶的调制技术、采用LDPC码和Polar码信道编码等。

不同的物理层技术会在现有4G站点上新增5G 基站主设备吗?

我们估计,由于这些技术部分由基带单元来处理,或者独立于RF硬件来处理,因此,或将在现有的基带单元上新增或更换硬件,以及通过软件升级的方式升级到5G系统。

剩下的就主要是在铁塔上新增RRU和天线,由于5G NR采用Massive
MIMO技术,有源天线一体化、RRU集成化,让5G部署更加方便。

不过,Massive
MIMO天线将多个天线单元、功放、锁相环、低噪声放大器和滤波器等挤压在一定的空间里,还要考虑功耗、散热和小型化、美观化等,部署成本并不低,其价格远远超过目前的4G
LTE 4通道或8通道天线。

当然,相信未来随着Massive MIMO规模商用,成本会进一步降低。

光模块厂家笑了

由于速率提升,5G部署需对光传送网进行升级。

相对于4G LTE接入网的BBU和RRU两级构架,5G RAN将演进为CU、DU 和
AAU三级结构。

CU:原BBU的非实时部分将分割出来,重新定义为CU,负责处理非实时协议和服务。

AAU:BBU的部分物理层处理功能与原RRU合并为AAU 。

DU:BBU的剩余功能重新定义为DU,负责处理物理层协议和实时服务。

这样,RAN分离后,承载网也就分成了三个部分:前传、中传和回传。

前传:AAU和DU之间。

中传:DU和CU之间。

回传:CU 以上。

估计早期5G部署与4G类似,只有前传和回传,如上图(b)。

对于前传部分,光模块连接DU和AAU,5G更宽的频率带宽和Massive
MIMO技术,意味着CPRI接口传输速率更高,目前4G基站设备的6G/10G光模块无法满足需求,将升级到25G/40G/100G,比如,现阶段的4G
Massive
MIMO,根据不同厂家的产品,或者采用100G,或者2个40G,或者4个25G光模块。

考虑早期的5G部署可能采用3.5GHz中频段,由于3.5GHz频段更高,单站覆盖范围更小,估计要达到与4G相当的覆盖规模,需要的5G基站数量至少是4G的1.5-2倍。据机构预测,在5G接入网中,85%是前传光模块,15%是回传光模块。因此,5G部署对基站前传光模块的需求上,或将出现价量齐升的现象。

回传也将升级。参考中国电信发布的《5G时代光传送网技术白皮书》,下表为典型的5G单个S111基站的带宽需求估算:

以一个大型城域网为例,5G基站数量12000个,带宽收敛比取
6:1。核心层的带宽需求在初期就将超
6T,成熟期将超过17T。因此,在5G传送承载网的接入、汇聚层需要引入 25G
/50G速率接口,而核心层则需要引入100G及以上速率的接口。

据了解:随着非独立组网的5G新空口标准的顺利完成,中国电信将积极响应国家的战略部署,计划于2018年在全国多个主要城市开展中等规模的外场实验,为2019年5G的试商用以及之后的规模商用做充分的准备。

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