5G小基站迎來大需求，商用部署面臨三大挑戰
4G時代，移動互聯網的繁榮促使了網絡容量需求的不斷增加，80%網絡業務發生在室內場景。進入5G時代，部署頻段更高，室內基站承載的業務比例隨之增大。除公網外，5G還將承載各類垂直行業的室內業務，改變各行各業的生產方式。小基站方案直接影響到5G室內網絡的質量及應用模式，是解決室內覆蓋的重要技術手段。5G小基站產業的成熟也成為運營商迫切關注的熱點問題。
5G網絡對於小基站需求明確
近年來公網及垂直行業數據業務不斷髮展，截至2020年初，國內運營商手機上網DOU已接近7GB，2019年12月單月5G用户DOU更是接近17GB。絕大多數數據業務發生於室內，所以室內場景的覆蓋方案也越來越受重視。
4G時代，室內覆蓋方案的主要解決手段是室外打室內和傳統DAS分佈系統。進入5G時代，運營商的主力覆蓋頻段由1.8~2.3GHz提升至2.6~4.9GHz，導致傳統方案存在諸多建設上的困難：
1. 室外打室內的穿損增大約6~10dB，導致室外打室內覆蓋能力大幅降低；
表1 不同頻段路損穿損對比
2. 無源器件和饋線的頻響性能無法滿足2.7G以上系統建設要求，即3.5G及4.9GHz無法採用DAS室分系統方案；
3. 對於2.6GHz，現網4G已部署的傳統DAS超過90%為單路室分，為支持MIMO特性需進行改造，施工有一定難度，還存在新老支路一致性問題。
5G小基站可從技術源頭克服上述傳統室分的建設問題，且光纖部署施工難度小、擴容靈活、支持可視化運維等優點，同時大幅提高網絡容量，提升網絡運維效率。
此外，行業網需求對於5G的發展至關重要，在工廠、港口、能源等多領域對5G技術都提出了應用需求，支撐疫情防控和企業復工復產中，5G技術已經在應急、災備、防控等方面發揮了重要作用。
後疫情時代，工業互聯網、遠程醫療、智能檢疫機器人、在線教育等多種業務應用對於行業網的速率、時延、可靠性等關鍵指標，提出更高要求。
表2 不同業務類型對網絡性能的需求
5G小基站支持靈活的幀結構配置以滿足大上行及低時延業務需求，可通過小區分裂容量提升網絡總體容量，支持可視化運維提升監控能力，同時具備DICT融合能力可支持多業務多場景的融合，可滿足各行各業的多樣性、差異化、碎片化的需求，將在垂直行業室內場景中得到廣泛的應用。
5G小基站相對4G有較大變化
4G發展中後期，隨着室內業務需求量的增加，運營商引入了有源室分，包含分佈式皮基站、擴展型皮基站和一體化皮站，主要應用於交通樞紐、大型場館、醫院、酒店、營業廳、咖啡廳等中高價值場景。總體上小基站產品類型已較為全面。
進入5G時代，小基站站型分類與4G類似。考慮到高容量公網及大中型覆蓋行業網的分佈式部署需求，目前5G有源室分站型以分佈式和擴展型皮基站兩類為主。針對擴展型皮基站，相對於4G產品，5G小站有了更廣泛的應用場景、更高的技術要求、更豐富的功能，及更簡單的網絡架構。
（一） 5G小站應用場景更廣泛
4G的小基站由於在通道數、小區能力、用户容量等方面較弱，主要應用於酒店、寫字樓等中低價值和小面積區域，解決信號覆蓋率低的問題，提升網絡對數據業務的支持能力。
相比於4G小站， 5G擴皮小站面對更多場景規劃了2T2R/4T4R、5G單模/4G+5G雙模等多樣化產品，同時具備小區分裂能力，可逐漸由中低容量場景拓展至醫院、廠商等高容量場景。同時5G小站支持多業務融合及雲化虛擬化等特點，隨着垂直行業需求的逐漸明確，具備部署簡單、擴容靈活的小基站將成為行業網重要的解決方案。
圖1 5G小站應用場景更廣泛
隨着產品類型的增加、性能的提升，適用場景的全面覆蓋，相比於4G，5G小站的站型更多，技術要求也同步提升。首先在基帶資源及射頻指標方面，帶寬要求提升至100MHz、小區數由僅支持單小區擴展為支持最多8個小區、單小區用户數要求升級為支持200個用户；其次在設備功率方面，對射頻器件的要求更高，單通道功率要求達到400mW。
表4 4G與5G小站技術指標對比
5G小站整個系統基於三層架構，包括BBU、RHub和pRRU，可通過運營商專用傳輸網直接接入核心網，且由BBU的小區為單位配置cell ID，無需接入安全及匯聚網關。同時，5G小基站架構設計初期就支持標準化的網管南向接口，可統一部署小基站智能網管，相對4G小站的架構及網管的部署上相對簡單。
圖2 5G小站網絡架構圖
5G小基站採用開放、靈活的系統架構，功能更加豐富。首先支持雲化部署、虛擬化部署，可與輕量化MEC的集成，提供低時延、高可靠解決方案；其次5G小基站支持網絡能力開放，通過以太網與已有的物聯網絡擴展連接，由MEC實現5G NR傳輸數據與擴展物聯數據的融合與計算；此外，5G小站通過本地核心網實現無線接入網與核心網之間的數據本地轉發，實現數據流量的本地卸載，保障數據安全。
圖3 5G小站多功能融合框圖
經過4G時代的技術積累及應用探索，5G小站的發展站在較高的起點上，行業投入較多。但5G網絡的速率、時延和可靠性要求相比4G大幅提升，公網及行業用户的需求也在不斷攀升，面向商用部署，目前5G小站在技術能力、成本、成熟度等多方面仍存在諸多問題及挑戰。
（一）部分產品成熟度有待提升
目前業內小站廠商已普遍完成2TR 100MHz的產品開發，但在小區數、功耗、用户容量等功能性能方面尚有待提高，且在多模高帶寬方面的支持能力稍顯不足。同時為了提供更具競爭力的解決方案，小站在整體成本及功耗等方面仍需進一步優化。
（二）產業上下游發展不均衡
與公網及行業對數字化室分產品的需求相對的，當前小基站產業鏈整體上呈現出“中間厚、兩邊薄”的橄欖球型特點，產業資源大多集中在中游的系統和設備集成環節，產業鏈上游的芯片產業投入稍顯不足，方案相對較單一，目前以服務器匹配加速卡方案為主，ARM和SOC方案正在逐步完善中，成熟度有待提升；軟件及下游的落地服務作為運營的一個重要環節，涉及到客户的交付、創新應用和商業模式的探索，對於室內覆蓋尤為重要，目前還需加大投入、補齊短板，以達到均衡發展，做強產業鏈的目標。
圖4 5G小站產業鏈現狀圖
相較已規模部署的傳統DAS，4G擴皮小基站引入較晚，建網成本較高、開通流程複雜。加之部分小站廠家交付落地及運維能力參差不齊，導致擴展型皮站在4G時期的規模應用有限。
針對部署中存在的問題，建議5G小站重視部署問題：第一，加強現網集成能力，與其它網元充分對接，以增強落地部署交付能力；第二，重視產品量產及售後能力提升，建立完善的服務體系，提升運維服務能力；第三，面向規模部署時存在的室內外同頻干擾等突出問題，研究優化方案，提升整體組網性能。
5G是數字經濟時代重要的基礎設施，是我國新基建之首，公網及行業應用的多樣性需求促使5G解決方案不斷豐富。5G小基站部署靈活、容量較高、維護高效，且可支持多種行業及不同場景的建設需求。在後續的發展過程中，應進一步提高產品成熟度，開拓創新，提升網絡性能、降低建設成本、重視部署運維問題，提供最佳解決方案的同時體現最優性價比，並充分均衡上下游產業鏈，面向落地商用打造更加堅實的基礎，與運營商及產業生態鏈實現價值共贏。
作者王東，系中國移動研究院無線與終端技術研究所主任研究員