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5G新基建提速,供应商能跟得上吗?

2020年3月,疫情阴霾还未彻底散去,中央就宣布加速推进“新基建”进程。一时间,各行各业吹起“新基建”的大风,与“新基建”有关的项目如雨后春笋般出现。作为“新基建”的重要组成部分,5G基站建设是各类5G应用落地的基础。根据规划,2020年将是中国5G正式商用的元年。当前国内5G基站建设进程如何?基站供应商正面临哪些挑战?

国内5G基站正在加速建设

今年1月,COVID-19疫情在全国爆发,各地采取了封城、封村、封路的措施,许多户外建设工作被叫停。在这种情况下,有人担心5G基站的建设进度会因此耽搁。但中央在3月宣布大力推进“新基建”,各地政府积极响应并颁布一系列优惠政策,三大运营商陆续公布5G基站建设年度目标(中国移动30万站,中国联通和中国电信25万站)。在诸多有利条件的支持下,全国5G商用将在2020年如期而至。svPesmc

·目标将于下半年达成

不过,受新冠疫情影响,上半年5G基站建设进度已经落后。据工信部数据显示,截至2020年3月末,我国累计建成了19.8万个5G基站。2019年底该数据是13万个,由此推断,2020年第一季度(Q1)新增了6.8万个5G基站。如果把运营商的年建设目标平均到每个月,中国移动每月需要完成2.5万个5G基站,中国联通和中国电信每月需建成2.08万个5G基站。按照这个标准,三大运营商在Q1的表现并不算特别好。svPesmc

《国际电子商情》了解到,上半年一般是通信行业的淡季,以招标工作为主,建设工作主要在下半年开展。5G基站建设并未遵循该惯例,特别是在“新基建”加速布局以来,各地密集公布了多个5G采购项目,加速开展各项建设工作。当前,国内5G产业链大致恢复,运营商的年度建设目标将集中在下半年达成。svPesmc

·部分地区抢先布局

虽然自去年起,一二线城市的中心城区就开始部署5G宏基站和热点,但并未在全国组成完善的5G网。今年因疫情原因,运营商为保障“小汤山”模式医院的通信畅通,在疫情高发区紧急部署了一批4G/5G基站。比如,武汉的火神山医院、雷神山医院、方舱医院等场所均有建设5G基站。svPesmc

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莱尔德高性能材料技术总监赵敬棋svPesmc

莱尔德高性能材料技术总监赵敬棋博士向《国际电子商情》透露说,莱尔德为武汉重点抗击疫情单位的5G通信设备提供了高性能的导热和屏蔽材料。谈及武汉“战疫”往事,他感叹道:“我们积极响应政府的号召,在国内疫情攀升期第一时间复工。提前复工最大的困难是保障员工安全,我们优先调动本地员工进行生产,外地员工返厂需隔离14天。另外,武汉封城初期,全国各地也处于封锁状态,人流、物流运转不过来,生产线复工比例、产能、地方政府的政策等,都会影响项目的进度。所幸的是,在大家的共同努力和地方政府的支持下,这些困难最终得到了较好的解决。”svPesmc

正如赵敬棋博士所言,为保障各地医院、定点医疗机构及政府单位等重要场所通信畅通,5G基站供应商们助力运营商建立了赫赫“战功”,贡献了非常大的力量:不到两天开通了火神山医院的首个5G基站,72小时内就在雷神山医院建成3个5G基站……为5G基站在全国的布局打下了扎实的基础。svPesmc

供应商需着眼未来

5G基站建设进度加快,将促使5G迅速进入我们的生活。目前,全球的5G网络建设正处于萌芽期,选择从Sub 6G向毫米波过渡以及NSA(非独立组网)向SA(独立组网)过渡,虽然能更快的搭建好5G网络,但是也给供应商带来一些新的挑战——其供应的产品适用于现在,并不代表能适用于未来,这需要供应商放眼未来,不断加强对新技术的研发和投入。svPesmc

·Sub 6G向毫米波过渡

5G可分为Sub 6G和毫米波两种方案,其中,Sub 6G是指6GHz以内的低频频段,毫米波是26.5GHz-300GHz的频段。各国依照自身的频谱资源情况,选择了不同的5G方案。svPesmc

美国是毫米波的“代言人”,该国的Sub 6G频段被军用雷达(3.3 GHz -3.5 GHz)、专用私人无线电(3.5 GHz -3.55 GHz)、非授权频谱(3.55 GHz -3.7 GHz)、星地通信(3.7GHz - 4.2 GHz)占用。但为了更快地布局5G,美国联邦通信委员会(FCC)决定重耕3.7GHz-4.2 GHz频段,大约到2025年可完成清频。svPesmc

近年来,中国的5G发展非常迅速,美国在毫米波上的进度缓慢,促使该国不得不重新审视Sub 6G的可行性。今年3月,FCC宣布斥资97亿美元加速回购3.7GHz-4.2GHz频谱,有望把清频工作提前到2021年完成。[!--empirenews.page--]svPesmc

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英飞凌电源与传感系统事业部大中华区射频及传感器部门总监麦正奇svPesmc

另外,欧洲国家的5G频谱资源也无太大优势,据英飞凌电源与传感系统事业部大中华区射频及传感器部门总监麦正奇介绍,欧洲运营商拥有的频谱资源多是非连续的离散频谱,需要更复杂的无线设备组合在基站建设上来满足不同需求。以法国、德国、意大利、西班牙、英国的2.5GHz至2.7GHz频段为例,5G频谱被划分为40MHz至80MHz带宽,运营商们对基站的无线设备有不同的要求,给设备制造商增加了复杂性。同时,德国、西班牙和英国在3.4GHz至3.6GHz频段也面临同样的情况。svPesmc

而中国的2.5GHz至2.7GHz频段和3.3GHz至3.6GHz频段(以及4.8GHz至4.96GHz)是100MHz至160MHz高带宽的连续频谱。与欧美等国相比,中国在频谱资源上具有更大的优势。但更宽的频谱也让无线设备设计更具挑战性,为此,英飞凌正在开发具有大带宽(2.3GHz-2.7GHz, 3.3GHz-4.2GHz)、良好的功率等级和低噪声系数的产品,以满足系统开发商为全球不同的运营商提供产品。svPesmc

·NSA向SA过渡

去年6月底,运营商第一期基站集采招标完成,该期采用NSA模式,年底建成约15万站。2020年4月底,第二轮集采招标结束,此次三大运营商5G无线主设备集采共涉及5G基站52万个,支持SA模式,涉及金额约760亿元人民币。其中,中国移动采购5G基站超27万个,开支437亿元,中国电信与中国联通共采购5G基站25万个,开支322.7亿元。很显然,中国已经在向SA过渡。这两种组网模式对供应商来说,分别有哪些要求呢?svPesmc

麦正奇表示,就基站无线设备而言,5G基站所要消耗的电力是4G的2至3倍,需要功率效率更高的射频器件来降低对散热的需求。NSA和SA在电源管理方面并无明显的差异,它们都提出了更高的电源转换效率及功率密度要求。svPesmc

赵敬棋博士说,NSA是比较经济的组网方式,它是融合4G基站和网络架构部署的5G网络。SA的基站数量要远超NSA和4G,因为毫米波的波长短,传输距离比微波、厘米波等更小,如果短期内大批量布局SA需要非常大的花费。对材料商而言,NSA向SA的过渡,对材料本身、解决方案以及预算等都提出了新的要求。svPesmc

·未来面临哪些挑战?

5G并非一蹴而就,它由Sub 6G到毫米波、NSA到SA的进化,对全产业链都提出关注未来的要求。为保证能实现更好的过渡,5G基站供应商需要不停地探索前沿技术。对他们来说,未来的挑战是什么?svPesmc

赵敬棋博士从材料出发说到道,从3G到4G再到5G甚至以后的6G,基站对导热、屏蔽材料的要求显著增高:在导热方面,主要体现热密度的增加方面,基站内部含有芯片,随着移动通信技术不断升级,这些芯片的热密度也在不断增加,这需要高性能的材料来帮助基站芯片散热;在屏蔽方面,4G-5G到6G是从微波或厘米波过渡到毫米波,该过程中由于波长的减小,当前适用的屏蔽方案不一定也能在未来适用,这必然会催生新材料的发现和应用。svPesmc

“从技术难度和经济性能来说,Sub 6GHz是当前最好的选择。目前中国的5G主要是Sub 6GHz以下的频段,未来到真正的毫米波时代,现在采用的材料不一定还能适用于未来,这要求我们积极研发新材料。”赵敬棋博士坦诚地说。svPesmc

麦正奇透露说,英飞凌正在开发下一代毫米波波束形成器和6GHz以下的低噪声放大器,后者将于2021年上市。5G将部署在3.5GHz中频段和高频毫米波频段,频谱向3.5GHz至高频毫米波扩展也带来了更高的路径损耗,具有波束成形功能的大规模MIMO(多进多出)可增强信号强度并扩大信号覆盖范围;在5G毫米波移动通信系统中,电子电路板可能会出现损耗和干扰,这需要在电路板设计环节减少元件数量。SiGe(硅锗)可在数字电路集成、射频(RF)功率与高频性能之间达到很好的平衡,如RF PA(功率放大器)和LNA(低噪放)能组合成具有相位控制、增益控制和数字接口的集成芯片。svPesmc

此外,由于海量的信息传递,5G基站中的射频与基频处理器功耗也随之增加,对5G设备电源管理的效率与功率密度提出更高的要求,这让SiGe、氮化镓(GaN)等新功率半导体器件得到广泛地关注,高可靠度的多相电源解决方案将是新的行业趋势。[!--empirenews.page--]svPesmc

小结

IoT时代的连接主要依赖5G,5G商用的前提是基站建设到位。全球的5G正起步,以后还将有更多的挑战,供应商只有不断研发技术、提前布局,才能不被轻易淘汰。svPesmc

本文为《国际电子商情》2020年5月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击 这里svPesmc

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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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