【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(gè)，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(jí)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(diǎn)將轉(zhuǎn)移到補(bǔ)盲點(diǎn)與室內(nèi)深度覆蓋方面，今年以來，中國移動(dòng)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(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（億美元）
（圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）
本文我們將重點(diǎn)探討5G小基站的定義、必要性、部署價(jià)值以及未來的發(fā)展趨勢(shì)，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(jì)的電子元器件。
5G小基站時(shí)代來臨
小基站并不是5G時(shí)代的專屬，早在4G時(shí)代就已有相關(guān)部署。不過，由于4G時(shí)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(shí)代，因?yàn)榧夹g(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(shì)。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(dòng)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(shì)，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(chǎng)所部署，在補(bǔ)盲點(diǎn)和室內(nèi)深度覆蓋方面有明顯優(yōu)勢(shì)。
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(diǎn)，幫助完成盲點(diǎn)覆蓋；在人員密集的場(chǎng)所，小基站由于功率低，可以在熱點(diǎn)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(shì)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)普及和滲透有積極的推動(dòng)作用，尤其是室內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景下。
根據(jù)華為等公司發(fā)布的《室內(nèi)5G場(chǎng)景化白皮書》，4G移動(dòng)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(cè)未來將會(huì)有超過80%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)。因此，5G時(shí)代的室內(nèi)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，將成為運(yùn)營商的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。
但與4G信號(hào)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(hào)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(hào)穿透能力更弱，信號(hào)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(diǎn)。這些地方要么無信號(hào)，要么信號(hào)質(zhì)量差，無法滿足用戶正常應(yīng)用對(duì)室內(nèi)覆蓋深度的要求。
另一方面，傳統(tǒng)室分系統(tǒng)對(duì)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(shí)代業(yè)務(wù)對(duì)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(shí)延和廣連接的移動(dòng)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(shí)現(xiàn)全覆蓋是不現(xiàn)實(shí)的，因而用宏基站加小基站來實(shí)現(xiàn)超密集組網(wǎng)成為必然的選擇，5G小基站的市場(chǎng)前景被廣泛看好。市場(chǎng)研究公司DellOro預(yù)測(cè)，未來5年全球5G小基站市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到250億美元。
小基站在5G時(shí)代的優(yōu)勢(shì)
相較于4G小基站，5G擴(kuò)皮小基站面對(duì)更多場(chǎng)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(hào)“補(bǔ)盲”方面，5G小基站將在小區(qū)和工廠等建筑物密集場(chǎng)所廣泛部署，幫助實(shí)現(xiàn)5G信號(hào)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(hào)“補(bǔ)熱”方面，針對(duì)機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、商場(chǎng)、酒店等人員密集型場(chǎng)所，5G小基站將通過靈活部署，提升重點(diǎn)區(qū)域的天線面積和天線容量，將小基站由4G時(shí)代的中低容量場(chǎng)景，擴(kuò)展至高容量場(chǎng)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(chǎng)景的5G末端連接，真正實(shí)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(shì)。
其一
在提升用戶接入數(shù)量和覆蓋范圍的同時(shí)，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(dòng)5G小基站SoC等相關(guān)器件的快速迭代，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)；
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(huì)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(huì)成為熱門，實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，具備邊緣計(jì)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(shí)，小基站集采也引發(fā)了市場(chǎng)對(duì)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(shí)刻。小基站體積雖小，但功能不少，對(duì)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(tái)，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(shí)現(xiàn)，由于小基站體積小、功能多、通信速率高，因此對(duì)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(shì)。
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(hào)為LX2162RE82029B，大家可以通過搜索此物料號(hào)在貿(mào)澤電子平臺(tái)上找到這款器件。
LX2162RE82029B內(nèi)部集成了高達(dá)16個(gè)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(tái)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(shí)上，面向5G數(shù)據(jù)包處理、定制子板、企業(yè)接入點(diǎn)、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(chǎng)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(gè)內(nèi)核，LX2122A包含12個(gè)內(nèi)核，LX2082A包含8個(gè)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(gè)SerDes通道，工作頻率高達(dá)25GHz；多達(dá)12個(gè)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(gè)PCIe Gen3通道，支持三個(gè)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(jì)算用以太網(wǎng)控制器，可提供出色的計(jì)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(jì)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(jì)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?yàn)橐苿?dòng)信號(hào)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(duì)板互連。連接器性能不佳，會(huì)影響到接收器靈敏度，或者導(dǎo)致輸出信號(hào)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(hào)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(cè)試和測(cè)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(jiān)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(shí)最大值），回波損耗為15dB（直流至67GHz時(shí)最大值）和10dB（67GHz至110GHz時(shí)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(shí)驗(yàn)室的5G測(cè)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(gè)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(gè)子系列，這些5G解決方案的推出將推動(dòng)基站的快速增長以及對(duì)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(hào)為145-0701-841的SMK射頻連接器。SMK連接器是SMA的性能升級(jí)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(shí)元件的厚壁設(shè)計(jì)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。現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)景。Johnson / Cinch Connectivity Solutions連接器均符合RoHS指令，100%經(jīng)過測(cè)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(jì)用于滿足小基站等5G應(yīng)用需求，每個(gè)系列均具有針對(duì)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(duì)小基站的集采標(biāo)志著小基站建設(shè)大潮正式啟動(dòng)，隨著移動(dòng)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(duì)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(jià)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(jí)豐富的料號(hào)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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