小基站元器件的大玩家迎來高光時刻?
發布時間:2022-11-04 來源:貿澤電子 責任編輯:wenwei
【導讀】自2019年6月5G商用牌照發布以來,中國5G建設已經取得舉世矚目的成就。中國工信部數字顯示,截至2022年6月底,中國5G基站已部署185.4萬個,5G用戶數超過4.5億,中國已建成全球規模最大的5G網絡,已開通5G基站占全球5G基站總數的60%以上,登錄5G網絡的用戶占全球5G登網用戶的70%以上。
目前,中國5G網絡已覆蓋全國所有地級市、縣城城區和90%以上的鄉鎮地區,廣覆蓋已經基本完成。接下來,5G建設重點將轉移到補盲點與室內深度覆蓋方麵,今年以來,中國移動等運營商開展了多批次小基站集中采購,由此拉開5G小基站建設序幕。
圖1:小基站市場規模及預測(億美元)
(圖源:前瞻產業研究院)
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展趨勢,並為大家推薦貿澤電子網站上在售的、可用於5G小基站方案設計的電子元器件。
5G小基站時代來臨
小基站並不是5G時代的專屬,早在4G時代就已有相關部署。不過,由於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shi代dai,因yin為wei技ji術shu與yu網wang絡luo建jian設she政zheng策ce變bian化hua,小xiao基ji站zhan成cheng為wei宏hong基ji站zhan的de必bi要yao補bu充chong,尤you為wei需xu要yao強qiang調tiao的de是shi在zai室shi內nei網wang絡luo建jian設she方fang麵mian,小xiao基ji站zhan更geng具ju優you勢shi。目mu前qian,中zhong國guo5G網絡布局正在形成“宏基站為主、小基站補充”的局麵。
根據3GPP(國際移動通信標準組織)規範,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,業內普遍將除宏基站以外的微基站、皮基站和飛基站統稱為小基站。
圖2:基站類型分類
(圖源:Qorvo)
與傳統宏基站相比,小基站在產品形態、發射功率和覆蓋範圍等方麵都要小很多,是一種小型化、低功率的基站設備。小基站的功率一般在50mW至10W,覆蓋範圍為10至200米。
憑借體積小、功gong率lv低di的de特te性xing優you勢shi,小xiao基ji站zhan沒mei有you宏hong基ji站zhan選xuan址zhi那na麼me困kun難nan,部bu署shu靈ling活huo,尤you其qi適shi合he在zai人ren群qun密mi集ji場chang所suo部bu署shu,在zai補bu盲mang點dian和he室shi內nei深shen度du覆fu蓋gai方fang麵mian有you明ming顯xian優you勢shi。
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zai人ren員yuan密mi集ji的de場chang所suo,小xiao基ji站zhan由you於yu功gong率lv低di,可ke以yi在zai熱re點dian區qu域yu的de小xiao範fan圍wei內nei進jin行xing頻pin率lv複fu用yong,提ti升sheng係xi統tong容rong量liang,幫bang助zhu宏hong基ji站zhan分fen擔dan流liu量liang負fu擔dan。這zhe兩liang大da優you勢shi對dui5G網絡普及和滲透有積極的推動作用,尤其是室內應用場景下。
根據華為等公司發布的《室內5G場景化白皮書》,4G移動網絡中,有超過70%的業務發生在室內。伴隨著5G業務種類的持續增加、行業邊界的不斷擴展,業界預測未來將會有超過80%的數據業務發生在室內。因此,5G時代的室內移動網絡至關重要,將成為運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,頻率提升將導致信號穿透和繞射能力下降。宏基站一般位於樓頂和鐵塔等高處,但常常受到建築物、樹木的影響,覆蓋效果不均勻。5G信(xin)號(hao)穿(chuan)透(tou)能(neng)力(li)更(geng)弱(ruo),信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)建(jian)築(zhu)物(wu)後(hou)衰(shuai)減(jian)更(geng)多(duo),從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)大(da)量(liang)弱(ruo)覆(fu)蓋(gai)區(qu)域(yu)和(he)盲(mang)點(dian)。這(zhe)些(xie)地(di)方(fang)要(yao)麼(me)無(wu)信(xin)號(hao),要(yao)麼(me)信(xin)號(hao)質(zhi)量(liang)差(cha),無(wu)法(fa)滿(man)足(zu)用(yong)戶(hu)正(zheng)常(chang)應(ying)用(yong)對(dui)室(shi)內(nei)覆(fu)蓋(gai)深(shen)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)。
另一方麵,傳統室分係統對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大容量數據傳輸要求;而5G時代業務對邊緣處理能力提出更高要求,需要在邊緣側為用戶提供大帶寬、低時延和廣連接的移動網絡,傳統網絡結構不能支持在邊緣側開展5G業務。
dangran,tongguozengjiahongjizhanshuliangyekeyigaishanfugailv,danhongjizhandejiansheyunyingchengbenyuxuanzhidoushijidatiaozhan,danchunkaohongjizhanshixianquanfugaishibuxianshide,yineryonghongjizhanjiaxiaojizhanlaishixianchaomijizuwangchengweibirandexuanze,5G小基站的市場前景被廣泛看好。市場研究公司DellOro預測,未來5年全球5G小基站市場規模將達到250億美元。
小基站在5G時代的優勢
相較於4G小基站,5G擴皮小基站麵對更多場景規劃了2T2R/4T4R、5G單模/4G+5G雙模等多樣化產品,這使得5G小基站的應用將更加多元,更加充分。
在5G信號“補盲”方麵,5G小基站將在小區和工廠等建築物密集場所廣泛部署,幫助實現5G信號覆蓋,以及智慧工廠、智慧農業等創新應用;在5G信號“補熱”方麵,針對機場、醫院、商場、酒店等人員密集型場所,5G小基站將通過靈活部署,提升重點區域的天線麵積和天線容量,將小基站由4G時代的中低容量場景,擴展至高容量場景。
後續,隨著5G和更多產業的深度融合,5G小基站的用量將進一步高速增長,打通電力、製造、交通、化工、園區等場景的5G末端連接,真正實現基於5G的萬物互聯。
麵向未來,5G小基站發展將有三大明顯的趨勢。
其一
在提升用戶接入數量和覆蓋範圍的同時,5G小基站需要保持低功耗、低成本、小體積的產品特性。這是小基站的立身之本,將推動5G小基站SoC等相關器件的快速迭代,帶動產業升級;
其二
隨著5G小基站產業逐漸成熟,行業標準體係也會隨之健全,形成硬件設備、軟件接口和加速設備的標準化;
其三
5G+邊緣智能概念將逐步得到加強,5G雲小站會成為熱門,實現軟硬件解耦,具備邊緣計算性能,進一步提升5G小基站的靈活性。
在5Gxiaojizhanchanyefazhanzhujianjinruruhuorutuzhuangtaidetongshi,xiaojizhanjicaiyeyinfaleshichangduixiaojizhangongyingliandeguanzhu,xiaojizhanyuanqijianchangshangyinglaileshuyuzijidegaoguangshike。xiaojizhantijisuixiao,dangongnengbushao,duixingnenghekekaoxingyeyaoqiuhengao,zhejiulibukaigaozhiliangdexinpianhejiechajiandengdianziyuanqijian。zhiyouxuanyongpinzhichuzhongdeyuanqijian,cainengdazaochutijixiao、功耗低、射頻性能更好、gengzhinengdexiaojizhan。maozedianzishigongchengshichangyongdedianziyuanqijiancaigoupingtai,xiamianwomenlaiweidajiajieshaomaozedianziguanwangzaishoudeshihexiaojizhanyingyongdeyuanqijian。
高性能小基站主控SoC
小基站中最核心的元器件是其控製芯片,如下圖3所示。主控芯片是小基站的“大腦”,主要負責小基站的核心功能實現,由於小基站體積小、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,勝在性能極度優化的情況下還能保證成本優勢。
圖3:5G小基站原理框圖
(圖源:NXP)
在此,我們為大家推薦的器件是高性能小基站主控SoC,來自製造商NXP Semiconductors,物料號為LX2162RE82029B,大家可以通過搜索此物料號在貿澤電子平台上找到這款器件。
LX2162RE82029B內部集成了高達16個Arm® Cortex®-A72內核,采用16nm FinFET工藝技術,運行頻率高達2.0GHz,在低功耗的前提下,為5G小基站等網絡硬件平台帶來出色的數據路徑加速功能、安全卸載和穩健的流量管理以及服務質量。
LX2162RE82029B是NXP LX2162A處理器中的一款。事實上,麵向5G數據包處理、定製子板、企業接入點、Micro CPE、Mini-ITX、智能網卡、COM Express模塊、白盒交換機、工業控製和樓宇安防等豐富的應用場景,NXP提供了LX2162A、LX2082A和LX2122A處理器綜合解決方案,其中LX2162A包含16個內核,LX2122A包含12個內核,LX2082A包含8個內核。
圖4:NXP LX2162A處理器
(圖源:貿澤電子)
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25GHz;多達12個以太網端口,支持的以太網速度包括1、2.5、10、25、40和50Gbit/s;集成多達12個PCIe Gen3通道,支持三個寬達x8端口;此外還有50Gbit/s安全加速器和88Gbit/s數據壓縮/解壓縮引擎等網絡加速功能。
圖5:LX2162A處理器係統框圖
(圖源:NXP)
zhexiechuliqichulejuyouqiangdadeshujubaoxiezaihebianyuanjisuanyongyitaiwangkongzhiqi,ketigongchusedejisuanxingnengzhiwai,haiyouchuanganqidengdisuwaishe,bingqiechulihechuzhisuoyoujieshouxinxidejisuannenglijunkecaiyongdanyifengzhuang,shiheyongyuxiaoxingdianluban,wei5G小基站等典型應用帶來靈活的設計和部署選擇。
不可忽視的射頻連接器
shepinxingnengshixiaojizhanguanjiandezhibiaozhiyi,youyideshepinxingnenglibukaigaoxingnengdeshepinlianjieqi,yinweiyidongxinhaodouyaotongguoshepinlianjieqicainengchuanruhuochuanchuxiaojizhanzhongdezimokuaihedianlu,liruyongshepinlianjieqilailianjietianxianhuobanduibanhulian。lianjieqixingnengbujia,huiyingxiangdaojieshouqilingmindu,huozhedaozhishuchuxinhaogonglvjiangdi,lianjieqidezhilianghaiyingxiangdaoshebeijianhuliandianlandechangdu。zheliweidajiajieshaodeliangkuangaoxingnengshepinlianjieqi,laizizhizaoshangJohnson / Cinch Connectivity Solutions。
第一款是型號為149-0901-811的1.0mm射頻連接器,該器件可用於滿足5G小基站SoC等半導體器件的相關測試和測量需求。Cinch 1.0mm係列射頻連接器配有末端裝接和麵板末端裝接螺釘式連接器、火花塞連接器和串聯適配器,這些堅固的模塊具有出色的性能和重複性、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:貿澤電子)
在特性參數方麵,149-0901-811支持50Ω阻抗,頻率範圍為直流至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),並支持最少500次插拔的耐用性,可以滿足研發實驗室的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,裏麵有豐富的、可用於5G的連接器產品。
綜合而言,Bel 5G解決方案具有高速、低延遲和高帶寬等特性,有助於傳輸大量數據。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解決方案幾個子係列,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小基站方麵,基於上述高性能、豐富的Bel 5G解決方案,工廠和辦公室將可以構建其5G網絡架構。
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,同時元件的厚壁設計增加了界麵處的外部導體接觸麵積,可以獲得比SMA連接器更可靠的電氣性能和更高的機械強度。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。現場可更換和螺紋(火花塞)連接器可用於氣密密封或附件銷,氣密密封和附件銷可以修改為各種配置,應用靈活。
圖7:145-0701-841
(圖源:貿澤電子)
這兩款連接器都是小基站應用的性能之選,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係列設計用於滿足小基站等5G應用需求,每個係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澤電子官網查詢相關信息。
質量是小基站元器件的立身之本
運(yun)營(ying)商(shang)對(dui)小(xiao)基(ji)站(zhan)的(de)集(ji)采(cai)標(biao)誌(zhi)著(zhe)小(xiao)基(ji)站(zhan)建(jian)設(she)大(da)潮(chao)正(zheng)式(shi)啟(qi)動(dong),隨(sui)著(zhe)移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)進(jin)一(yi)步(bu)邁(mai)向(xiang)高(gao)載(zai)波(bo)頻(pin)段(duan),基(ji)站(zhan)間(jian)距(ju)將(jiang)進(jin)一(yi)步(bu)縮(suo)小(xiao),多(duo)樣(yang)化(hua)無(wu)線(xian)接(jie)入(ru)方(fang)式(shi)和(he)各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)基(ji)站(zhan)將(jiang)組(zu)成(cheng)宏(hong)微(wei)異(yi)構(gou)的(de)超(chao)密(mi)集(ji)組(zu)網(wang)架(jia)構(gou)。小(xiao)基(ji)站(zhan)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)將(jiang)與(yu)日(ri)俱(ju)增(zeng),對(dui)小(xiao)基(ji)站(zhan)中(zhong)用(yong)到(dao)的(de)芯(xin)片(pian)集(ji)成(cheng)度(du)與(yu)靈(ling)活(huo)性(xing)、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變化不斷精進。
作為網絡基礎設施的重要組成部分,小基站在部署後運行的穩定性、可靠性和一致性成為核心指標,而保證小基站穩定運行、高gao效xiao處chu理li,離li不bu開kai高gao質zhi量liang的de元yuan器qi件jian,一yi旦dan元yuan器qi件jian質zhi量liang出chu問wen題ti,廠chang商shang損sun失shi往wang往wang遠yuan高gao於yu元yuan器qi件jian價jia值zhi。貿mao澤ze電dian子zi始shi終zhong以yi為wei工gong程cheng師shi提ti供gong高gao質zhi量liang正zheng品pin元yuan器qi件jian為wei使shi命ming,而er且qie擁yong有you業ye內nei超chao級ji豐feng富fu的de料liao號hao以yi及ji齊qi全quan的de技ji術shu資zi料liao,小xiao基ji站zhan開kai發fa者zhe可ke以yi在zai貿mao澤ze電dian子zi官guan網wang一yi站zhan式shi備bei齊qi小xiao基ji站zhan上shang用yong到dao的de所suo有you電dian子zi元yuan器qi件jian,讓rang工gong程cheng師shi可ke以yi高gao效xiao省sheng心xin地di進jin行xing開kai發fa。
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