5G基站建设给相关行业带来发展良机
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截至2021年底,我国累计建成并开通5G基站142.5万个,建成全球最大5G网,实现覆盖所有地级市城区、超过98%的县城城区和80%的乡镇镇区。我国5G基站总量占全球60%以上,每万人拥有5G基站数达到10.1个,比上年末提高近1倍。
5G的蓬勃发展给其相关行业也带来了发展新机会。
1.基站电源分析
5G基站从宏基站、微基站等都是全新建设,而非原4G基站的改造,所需建设量庞大。行业专家分析,基站电源单站价值约为7000-10000元,若以当前142.5万个基站数量计算,5G基站电源市场空间将达百亿元。若按2025年铺设450万站的建设规模预测,5G 基站电源市场空间有望达到315亿元。
面对广阔的5G市场,不少磁性元器件企业早已蓄势待发。如顺络电子、铭普光磁、麦捷科技、风华高科、经纬达、海光电子、奇力新等多家磁性元器件企业近几年已在5G市场中崭露头角。
以5G基站电源来看,对比4G基站电源具有高功率密度、高功耗等特点。而不同的生产工艺也会对电源及磁性元器件的性能产生一定的影响。磁性元器件企业可通过自动化设计,保证产品的高可靠性和质量稳定性。如顺络推出的PoE变压器,便是针对微基站设计,可进行全自动生产,EMI发射干扰低,从而提高整体传输速度降低损耗。
磁性元器件的应用不仅于此,5G基站电源只是广阔的5G市场中的一部分。随着5G技术的发展与相关基础设施铺设,云计算、大数据、数据中心等面向企业的新兴数字化服务快速发展,智能家居、无人驾驶、5G手机、服务器电源、路由器、交换机等各大5G市场领域都将出现越来越多磁性元器件的身影!
2.5G基站天线
5G 基站的架构发生较大变化,天线有源化趋势明显。
4G 宏基站主要分三个部分:天线、射 频单元 RRU 和部署在机房内的基带处理单元 BBU。
5G 网络倾向于采用 AAU+CU+DU 的 全新无线接入网构架,如下图所示。
天线和射频单元 RRU 将合二为一,成为全新的单元 AAU(Active Antenna Unit,有源天线单元),AAU 除含有 RRU 射频功能外,还将包含部 分物理层的处理功能。
5G时代,天线通道数增加以及天线有源化对天线设计提出更高要求,小型化及轻量化是基础。
4G时代,天线形态基本是4T4R(FDD)或者8T8R(TDD),根据目前测验的情况来看,5G时代可能以64T64R大规模阵列天线为主。
通道数同比增加了7-15倍,意味着天线对射频器件需求量同比增加了7-15倍,同时天线无源部分将与RRU合为AAU,都对5G时代天线的体积及重量提出了更高的设计要求。
4G时代,无源天线+RRU重量大概在24-34kg,目前测试中的5GAAU重量大概在45kg左右,重量同比增加了32%~88%。所以在5G天线集成化的趋势下,小型化及轻量化成为天线设计基础。
4G时代已经非常成熟的多输入输出技术(MIMO)可以有效利用在收发系统之间的多个天线之间存在的多个空间信道,传输多路相互正交的数据流,从而在不增加通信带宽的基础上提高数据吞吐率以及通信的稳定性。
从4G发展到5G时代的Massive MIMO技术是MIMO技术的升级版。在有限的时间和频率资源基础上,采用上百个天线单元同时服务多达几十个的移动终端,更进一步提高了数据吞吐率和能量的使用效率。而5G通信频率高,天线尺寸随着缩短,使得原本空间能够塞下更多的天线数量。Massive MIMO技术奠定了5G时代通信技术的基调,因此天线也成为5G时代继射频前端的另一个爆发性增长的器件,其中基站天线占比20%,而终端天线占比80%。
5G基站的由于广泛采用了Massive MIMO技术,其内部集成的天线采用的振子数量很多,另外集成了收发机单元,因此也称作有源天线阵列单元(AAU)。
未来天线必须要和系统一起设计而不是单独设计,甚至可以说天线将会成为5G的一个瓶颈,如果不突破这一瓶颈,系统上的信号处理都无法实现,所以天线已经成为5G移动通信系统的关键技术。天线不只是一个辐射器,它有滤波特性、放大作用、抑制干扰信号,它不需要能量来实现增益,因此天线不仅仅是一个器件。