5G基站的行业研究(简版)

随着5G商用的开始,最近也集中看了好几个5G基站产业链的项目,所以也做了初步调研。其中行业研究部分,把简版放上来分享一下(仅做知识普及,不涉及太专业部分)。

一、5G基站概况

图片1

基站在通信网络中负责连接无线终端与核心网侧。广义的基站又称基站子系统(BBS),是移动通信网络系统四大组成部分之一,狭义的基站则特指移动通信基站,一般来说包含基带处理单元、射频处理单元、天馈系统(指天线向周围空间辐射电磁波),是通过移动通信交换中心,与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。

二、5G产业链分类(建设期)

根据5G标准的制定日程以及基础建设的流程,5G建设周期可以按先后顺序分为规划期、建设期和应用期,5G的一级投资市场主要集中在建设期。其中芯片类型的投资因风险太大,而核心网、BBU、RRU等模块属于行业核心,基本被巨头垄断,一级市场的风险投资可以考虑从天线振子、滤波器、PCB、覆铜板等电子元器及SDN/NFV等软硬件入手。

微信截图 20191102135504

三、5G基站结构

图片2
基站组成示意图

1、AAU/RRU 射频及天线单元:
⑴ 释义:RRU(Radio Remote Unit) ,是在远端将基带光信号转成射频信号放大从基站传送出去;AAU(Active Antenna Unit),有源天线单元AUU=RRU+天线,基于AAS技术、将射频与天线一体化设计的新形态基站。
⑵ 包含:芯片(射频前端芯片PA、数模转换芯片、接口逻辑芯片FPGA、低速前传光通信芯片、电源管理芯片)
电子元器件(天线/天线振子、高频高速PCB/CCL、介质滤波器/金属腔体滤波器)

2、BBU基带处理单元(4G常用的架构)
⑴ 释义:完成IR接口的基带处理功能(编码、复用、调制、扩频等)。

图片3
CU-DU

注:5G 网络倾向于采用 AAU+CU+DU的全新无线接入网构架,具体是把BBU分离成CU(即中心单元)和DU(分布单元),DU下沉到AAU处,一个CU可以连接多个DU。
CU和DU分离的架构下可以实现性能和负荷管理的协调、实时性能优化、降低成本并使用NFV/SDN功能(4G基站也有用,但是改造成本太高,一般用于新的5G基站建设中)。

四、4G-5G基站的演变及未来市场的增长点

图片4

5G基站从单元来分,可以分为AAU/RRU射频单元和BBU基带处理单元。5G时代的主要改变:(1)天线通道数增加以及(2)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。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。

图片5

五、5G核心部件分析—滤波器(实现高效选频)

滤波器是射频模块的关键部件,长期来看,由于介质滤波器具有体积小、介电数高、损耗小特点,或将取代腔体滤波器成为主流。预期到2026年,建设基站所需的滤波器市场空间约为473亿元。

图片6

滤波器位于天线侧(每个天线通道包含两根天线,对应需要配套一个滤波器),在通信基站系统中承担选频功能:不同基站有属于自己的明确工作频段,因此基站必须有选择各种频率信号来进行收发的能力,而滤波器接受信号进行滤波,可以剔除不同频段的信号,从而保证发送和接受信号的准确度。

从用途来看,当前滤波器的两大主要用途为基站滤波器与终端滤波器(手机),目前手机中主要应用尺寸小和性价比高的声学滤波器,4G基站中主要用尺寸较大、成本与性能都良好的腔体滤波器。
而随着5G基站AAU有轻量化、小型化的要求,介质滤波器将成为主流。

根据射频器件巨头skyworks 预测,到2020年,5G 应用支持的频段数量将实现翻番,新增50个以上通信频段,全球2G/3G/4G/5G 网络合计支持的频段将达到91个以上。理论上来讲,单个频段的射频信号处理需要2个滤波器。由于多个滤波器会集成在滤波器组中,而滤波器器件与频段数量之间的关系并非简单线性比例关系。但频段增多之后,滤波器设计的难度及滤波器数量大幅增加是确定的趋势,相应的价值量和销售数量都将倍增。

六、5G核心部件分析—光模块

光模块由光器件、功能电路和光接口等组成。光模块的作用就是光电转换,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。上市公司博创科技主要做光模块。

图片7

光模块的速率一直是市场关注的焦点。目前推动光模块速率升级的因素主要来自几个方面:一方面,“宽带中国”战略要求实现百兆光纤入户,从接入层提升了光接口压力,由下至上各级光接口逐级承压,推动了对高速率光模块需求;另一方面,随着5G的部署,运营商需要部署更宽的带宽实现大流量数据的应用,如远程医疗、VR、4K 视频等,因此移动网络各层面必须拥有更高的速率,这也推动了光模块的升级换代。

图片8

相对于4G,5G将BBU(基带处理单元)分离成CU(集中单元)和DU(分布单元)架构,因此5G传输网络分为前传、中传、回传三部分,而三个部分对5G通信光模块的需求各不同。
对于5G前传,5G典型无线带宽是100M~1G,峰值是20G,天线端口可能为64或128,由此推算出5G前传网络的颗粒度应为25Gbps。由此可看出未来5G前传对5G通信光模块的速率要求将会以25Gbps和100Gbps为主流。
对于5G中传,将采用n25G技术和DWDM环网结构,传输距离可达10~40km。这意味着5G中传将会以100Gbps速率的5G通信光模块为主。
对于5G回传,若是OTN组网,将采用n100G技术;若无OTN组网,将采用200G/400G光模块技术,而不管采用何种技术,100Gbps及以上的5G通信光模块必将成为主流。
综上分析可得:未来5G通信光模块发展方向将会以25G光模块和100G光模块为主导,50G光模块、200G光模块、400G光模块为辅。

以上,PCB、高频覆铜板、小基站还有射频等各类芯片因为涉及到专业度比较高, 下次有机会写一下。
以上资料均于网络获取,本人也非专业人士,其中存在错误的地方,请随时提出,大家相互交流,相互学习。

0 0

文章导览

评论

评论

  • 匿名
    2020-01-12 21:00:33

    不错,加油

    回复
1
分享本页
微信扫一扫浏览本页

我们注意到您的浏览器版本过低。本站需要在更现代的浏览器上才能充分展现,我们推荐您下载谷歌Chrome浏览器来浏览本站。

下载谷歌浏览器