【導(dǎo)讀】自2019年6月5G商用牌照發(fā)布以來，中國5G建設(shè)已經(jīng)取得舉世矚目的成就。中國工信部數(shù)字顯示，截至2022年6月底，中國5G基站已部署185.4萬個，5G用戶數(shù)超過4.5億，中國已建成全球規(guī)模最大的5G網(wǎng)絡(luò)，已開通5G基站占全球5G基站總數(shù)的60%以上，登錄5G網(wǎng)絡(luò)的用戶占全球5G登網(wǎng)用戶的70%以上。
目前，中國5G網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國所有地級市、縣城城區(qū)和90%以上的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，廣覆蓋已經(jīng)基本完成。接下來，5G建設(shè)重點將轉(zhuǎn)移到補(bǔ)盲點與室內(nèi)深度覆蓋方面，今年以來，中國移動等運(yùn)營商開展了多批次小基站集中采購，由此拉開5G小基站建設(shè)序幕。
圖1：小基站市場規(guī)模及預(yù)測（億美元）
（圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）
本文我們將重點探討5G小基站的定義、必要性、部署價值以及未來的發(fā)展趨勢，并為大家推薦貿(mào)澤電子網(wǎng)站上在售的、可用于5G小基站方案設(shè)計的電子元器件。
5G小基站時代來臨
小基站并不是5G時代的專屬，早在4G時代就已有相關(guān)部署。不過，由于4G時代宏基站可以承載70％以上的流量，小基站的使用量不多。而在5G時代，因為技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)政策變化，小基站成為宏基站的必要補(bǔ)充，尤為需要強(qiáng)調(diào)的是在室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，小基站更具優(yōu)勢。目前，中國5G網(wǎng)絡(luò)布局正在形成“宏基站為主、小基站補(bǔ)充”的局面。
根據(jù)3GPP（國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)組織）規(guī)范，無線基站可以分為4類，分別是宏基站、微基站、皮基站和飛基站，業(yè)內(nèi)普遍將除宏基站以外的微基站、皮基站和飛基站統(tǒng)稱為小基站。
圖2：基站類型分類
（圖源：Qorvo）
與傳統(tǒng)宏基站相比，小基站在產(chǎn)品形態(tài)、發(fā)射功率和覆蓋范圍等方面都要小很多，是一種小型化、低功率的基站設(shè)備。小基站的功率一般在50mW至10W，覆蓋范圍為10至200米。
憑借體積小、功率低的特性優(yōu)勢，小基站沒有宏基站選址那么困難，部署靈活，尤其適合在人群密集場所部署，在補(bǔ)盲點和室內(nèi)深度覆蓋方面有明顯優(yōu)勢。
在宏基站覆蓋較差的地方，小基站通過體積小、部署靈活的特點，幫助完成盲點覆蓋；在人員密集的場所，小基站由于功率低，可以在熱點區(qū)域的小范圍內(nèi)進(jìn)行頻率復(fù)用，提升系統(tǒng)容量，幫助宏基站分擔(dān)流量負(fù)擔(dān)。這兩大優(yōu)勢對5G網(wǎng)絡(luò)普及和滲透有積極的推動作用，尤其是室內(nèi)應(yīng)用場景下。
根據(jù)華為等公司發(fā)布的《室內(nèi)5G場景化白皮書》，4G移動網(wǎng)絡(luò)中，有超過70%的業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)。伴隨著5G業(yè)務(wù)種類的持續(xù)增加、行業(yè)邊界的不斷擴(kuò)展，業(yè)界預(yù)測未來將會有超過80%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)。因此，5G時代的室內(nèi)移動網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，將成為運(yùn)營商的核心競爭力之一。
但與4G信號在3GHz以下不同，5G載波頻率有所提高，當(dāng)前中國5G頻譜集中在3.3至3.6GHz、4.8至5GHz頻段，頻率提升將導(dǎo)致信號穿透和繞射能力下降。宏基站一般位于樓頂和鐵塔等高處，但常常受到建筑物、樹木的影響，覆蓋效果不均勻。5G信號穿透能力更弱，信號通過建筑物后衰減更多，從而造成大量弱覆蓋區(qū)域和盲點。這些地方要么無信號，要么信號質(zhì)量差，無法滿足用戶正常應(yīng)用對室內(nèi)覆蓋深度的要求。
另一方面，傳統(tǒng)室分系統(tǒng)對3GHz以上高頻段頻譜支持存在一定問題，難以通過改造來滿足5G大容量數(shù)據(jù)傳輸要求；而5G時代業(yè)務(wù)對邊緣處理能力提出更高要求，需要在邊緣側(cè)為用戶提供大帶寬、低時延和廣連接的移動網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不能支持在邊緣側(cè)開展5G業(yè)務(wù)。
當(dāng)然，通過增加宏基站數(shù)量也可以改善覆蓋率，但宏基站的建設(shè)運(yùn)營成本與選址都是極大挑戰(zhàn)，單純靠宏基站實現(xiàn)全覆蓋是不現(xiàn)實的，因而用宏基站加小基站來實現(xiàn)超密集組網(wǎng)成為必然的選擇，5G小基站的市場前景被廣泛看好。市場研究公司DellOro預(yù)測，未來5年全球5G小基站市場規(guī)模將達(dá)到250億美元。
小基站在5G時代的優(yōu)勢
相較于4G小基站，5G擴(kuò)皮小基站面對更多場景規(guī)劃了2T2R/4T4R、5G單模/4G+5G雙模等多樣化產(chǎn)品，這使得5G小基站的應(yīng)用將更加多元，更加充分。
在5G信號“補(bǔ)盲”方面，5G小基站將在小區(qū)和工廠等建筑物密集場所廣泛部署，幫助實現(xiàn)5G信號覆蓋，以及智慧工廠、智慧農(nóng)業(yè)等創(chuàng)新應(yīng)用；在5G信號“補(bǔ)熱”方面，針對機(jī)場、醫(yī)院、商場、酒店等人員密集型場所，5G小基站將通過靈活部署，提升重點區(qū)域的天線面積和天線容量，將小基站由4G時代的中低容量場景，擴(kuò)展至高容量場景。
后續(xù)，隨著5G和更多產(chǎn)業(yè)的深度融合，5G小基站的用量將進(jìn)一步高速增長，打通電力、制造、交通、化工、園區(qū)等場景的5G末端連接，真正實現(xiàn)基于5G的萬物互聯(lián)。
面向未來，5G小基站發(fā)展將有三大明顯的趨勢。
其一
在提升用戶接入數(shù)量和覆蓋范圍的同時，5G小基站需要保持低功耗、低成本、小體積的產(chǎn)品特性。這是小基站的立身之本，將推動5G小基站SoC等相關(guān)器件的快速迭代，帶動產(chǎn)業(yè)升級；
其二
隨著5G小基站產(chǎn)業(yè)逐漸成熟，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系也會隨之健全，形成硬件設(shè)備、軟件接口和加速設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化；
其三
5G+邊緣智能概念將逐步得到加強(qiáng)，5G云小站會成為熱門，實現(xiàn)軟硬件解耦，具備邊緣計算性能，進(jìn)一步提升5G小基站的靈活性。
在5G小基站產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸進(jìn)入如火如荼狀態(tài)的同時，小基站集采也引發(fā)了市場對小基站供應(yīng)鏈的關(guān)注，小基站元器件廠商迎來了屬于自己的高光時刻。小基站體積雖小，但功能不少，對性能和可靠性也要求很高，這就離不開高質(zhì)量的芯片和接插件等電子元器件。只有選用品質(zhì)出眾的元器件，才能打造出體積小、功耗低、射頻性能更好、更智能的小基站。貿(mào)澤電子是工程師常用的電子元器件采購平臺，下面我們來為大家介紹貿(mào)澤電子官網(wǎng)在售的適合小基站應(yīng)用的元器件。
高性能小基站主控SoC
小基站中最核心的元器件是其控制芯片，如下圖3所示。主控芯片是小基站的“大腦”，主要負(fù)責(zé)小基站的核心功能實現(xiàn)，由于小基站體積小、功能多、通信速率高，因此對主控芯片要求特別高。
現(xiàn)在主要有兩種主控芯片解決方案：
● 一種是FPGA，勝在可編程的靈活性；
● 一種是SoC，勝在性能極度優(yōu)化的情況下還能保證成本優(yōu)勢。
圖3：5G小基站原理框圖
（圖源：NXP）
在此，我們?yōu)榇蠹彝扑]的器件是高性能小基站主控SoC，來自制造商N(yùn)XP Semiconductors，物料號為LX2162RE82029B，大家可以通過搜索此物料號在貿(mào)澤電子平臺上找到這款器件。
LX2162RE82029B內(nèi)部集成了高達(dá)16個Arm? Cortex?-A72內(nèi)核，采用16nm FinFET工藝技術(shù)，運(yùn)行頻率高達(dá)2.0GHz，在低功耗的前提下，為5G小基站等網(wǎng)絡(luò)硬件平臺帶來出色的數(shù)據(jù)路徑加速功能、安全卸載和穩(wěn)健的流量管理以及服務(wù)質(zhì)量。
LX2162RE82029B是NXP LX2162A處理器中的一款。事實上，面向5G數(shù)據(jù)包處理、定制子板、企業(yè)接入點、Micro CPE、Mini-ITX、智能網(wǎng)卡、COM Express模塊、白盒交換機(jī)、工業(yè)控制和樓宇安防等豐富的應(yīng)用場景，NXP提供了LX2162A、LX2082A和LX2122A處理器綜合解決方案，其中LX2162A包含16個內(nèi)核，LX2122A包含12個內(nèi)核，LX2082A包含8個內(nèi)核。
圖4：NXP LX2162A處理器
（圖源：貿(mào)澤電子）
通過下圖4能夠看到，NXP LX2162A、LX2082A和LX2122A處理器擁有豐富的片上資源，具有高端、高速通信功能。這些處理器提供12個SerDes通道，工作頻率高達(dá)25GHz；多達(dá)12個以太網(wǎng)端口，支持的以太網(wǎng)速度包括1、2.5、10、25、40和50Gbit/s；集成多達(dá)12個PCIe Gen3通道，支持三個寬達(dá)x8端口；此外還有50Gbit/s安全加速器和88Gbit/s數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮引擎等網(wǎng)絡(luò)加速功能。
圖5：LX2162A處理器系統(tǒng)框圖
（圖源：NXP）
這些處理器除了具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)包卸載和邊緣計算用以太網(wǎng)控制器，可提供出色的計算性能之外，還有傳感器等低速外設(shè)，并且處理和處置所有接收信息的計算能力均可采用單一封裝，適合用于小型電路板，為5G小基站等典型應(yīng)用帶來靈活的設(shè)計和部署選擇。
不可忽視的射頻連接器
射頻性能是小基站關(guān)鍵的指標(biāo)之一，優(yōu)異的射頻性能離不開高性能的射頻連接器，因為移動信號都要通過射頻連接器才能傳入或傳出小基站中的子模塊和電路，例如用射頻連接器來連接天線或板對板互連。連接器性能不佳，會影響到接收器靈敏度，或者導(dǎo)致輸出信號功率降低，連接器的質(zhì)量還影響到設(shè)備間互連電纜的長度。這里為大家介紹的兩款高性能射頻連接器，來自制造商Johnson / Cinch Connectivity Solutions。
第一款是型號為149-0901-811的1.0mm射頻連接器，該器件可用于滿足5G小基站SoC等半導(dǎo)體器件的相關(guān)測試和測量需求。Cinch 1.0mm系列射頻連接器配有末端裝接和面板末端裝接螺釘式連接器、火花塞連接器和串聯(lián)適配器，這些堅固的模塊具有出色的性能和重復(fù)性、低電壓駐波比（VSWR）、低插入損耗和低回波損耗。
圖6：149-0901-811
（圖源：貿(mào)澤電子）
在特性參數(shù)方面，149-0901-811支持50Ω阻抗，頻率范圍為直流至110GHz，VSWR為1.38（110GHz時最大值），回波損耗為15dB（直流至67GHz時最大值）和10dB（67GHz至110GHz時最大值），插入損耗為0.7dB（典型值），并支持最少500次插拔的耐用性，可以滿足研發(fā)實驗室的5G測試需求。
特別提醒大家，在149-0901-811器件詳情頁的最下方，可以看到Bel 5G解決方案的入口，里面有豐富的、可用于5G的連接器產(chǎn)品。
綜合而言，Bel 5G解決方案具有高速、低延遲和高帶寬等特性，有助于傳輸大量數(shù)據(jù)。整個Bel 5G解決方案包括CINCH 5G解決方案、BEL POWER 5G解決方案、STEWART 5G解決方案、BEL FUSE 5G解決方案、BEL MAGNETIC 5G解決方案以及TRP CONNECTORS/BEL 5G解決方案幾個子系列，這些5G解決方案的推出將推動基站的快速增長以及對回程連接的大量需求。在5G小基站方面，基于上述高性能、豐富的Bel 5G解決方案，工廠和辦公室將可以構(gòu)建其5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
第二款是型號為145-0701-841的SMK射頻連接器。SMK連接器是SMA的性能升級版，它利用空氣電介質(zhì)和Noryl支撐珠獲得比SMA連接器更高的截止頻率，同時元件的厚壁設(shè)計增加了界面處的外部導(dǎo)體接觸面積，可以獲得比SMA連接器更可靠的電氣性能和更高的機(jī)械強(qiáng)度。SMK連接器的最大VSWR為1.15:1（直流至18GHz）和1.3:1（18GHz至40GHz）。有螺紋安裝、法蘭安裝和末端裝接安裝法蘭配置可供選擇?，F(xiàn)場可更換和螺紋（火花塞）連接器可用于氣密密封或附件銷，氣密密封和附件銷可以修改為各種配置，應(yīng)用靈活。
圖7：145-0701-841
（圖源：貿(mào)澤電子）
這兩款連接器都是小基站應(yīng)用的性能之選，分別適用不同場景。Johnson / Cinch Connectivity Solutions連接器均符合RoHS指令，100%經(jīng)過測試，確保可靠性和高性能。除了這兩款連接器之外，Johnson / Cinch Connectivity Solutions還有SMP、SMPM、1.85、2.4和2.92系列設(shè)計用于滿足小基站等5G應(yīng)用需求，每個系列均具有針對射頻和微波連接解決方案的特性，感興趣的讀者可以到貿(mào)澤電子官網(wǎng)查詢相關(guān)信息。
質(zhì)量是小基站元器件的立身之本
運(yùn)營商對小基站的集采標(biāo)志著小基站建設(shè)大潮正式啟動，隨著移動通信技術(shù)進(jìn)一步邁向高載波頻段，基站間距將進(jìn)一步縮小，多樣化無線接入方式和各種類型基站將組成宏微異構(gòu)的超密集組網(wǎng)架構(gòu)。小基站的重要性將與日俱增，對小基站中用到的芯片集成度與靈活性、射頻連接的性能也將有新的需求，這就要求小基站元器件廠商跟隨技術(shù)變化不斷精進(jìn)。
作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，小基站在部署后運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和一致性成為核心指標(biāo)，而保證小基站穩(wěn)定運(yùn)行、高效處理，離不開高質(zhì)量的元器件，一旦元器件質(zhì)量出問題，廠商損失往往遠(yuǎn)高于元器件價值。貿(mào)澤電子始終以為工程師提供高質(zhì)量正品元器件為使命，而且擁有業(yè)內(nèi)超級豐富的料號以及齊全的技術(shù)資料，小基站開發(fā)者可以在貿(mào)澤電子官網(wǎng)一站式備齊小基站上用到的所有電子元器件，讓工程師可以高效省心地進(jìn)行開發(fā)。
來源：貿(mào)澤電子
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