5G室内基站大科普

长久以来,移动通信与WiFi并称两大高手,号称一个主室“内”,一个主室“外”,但5G到来之后,野心之大,似乎把“内”也都给涵盖了。

尽管5G现在还没有大范围普及,但就目前的测试体验而言,有些问题已经暴露出来了。想象一个画面,都市精英白领下班后不在家窝着,跑到户外追剧刷视频。夜深人静,小区的长椅上全是坐着打电话和玩手机的人……

5G时代初期的体验,信号问题首当其冲,如果5G也像4G一样仅仅是使用宏基站进行信号覆盖,那多半在室外才能找到信号。因此,室“内”基站的重要性就体现出来了。

你印象中的基站

实际中的5G室内小基站

是不是有点酷

将“小”做到极致

未来,每个家庭配备一个小基站或将成为趋势,这种网络覆盖方式有望真正打通5G落地的“最后一公里”。

5G室内基站入户,原因在哪里?

大家都知道,5G网络所使用的频段较高,波长变短,其覆盖范围与穿透能力较之传统的宏基站也相对被削弱了很多,室内小基站的存在就是用来弥补宏基站在覆盖方面的缺陷。

从基站演变的角度来看,3G/4G时代采用900M等中低频段,这些频段具备一定的室外向室内穿透的效果,其组网策略是,先设计室外宏基站,使宏基站在完成室外覆盖的同时尽量完成室内的浅层覆盖,再针对性地采用深度室内覆盖方案。

由于5G的室外覆盖从中高频段起步,穿透效果有限,室外基站兼顾室内覆盖基本是指望不上了。如果要实现4G网络的覆盖范围,可能需要现有4G基站数量的两倍还不止,建设成本非常高。当然了,我们既然要发展5G,信号覆盖方面自然是头等也是最为基本的要解决的事情。如果使用5G意味着我在客厅有信号,走到卧室就没信号的话,那4G不香吗?

所以室内基站的重要性就体现出来了。室内基站可以提供家庭网络建设服务,根据不同的房屋面积,可选择不同功率的基站,一般的基站信号可覆盖100平米,基本不会有网络死角。(其实室内基站早在3G时代就有了,称为“家庭基站”,只不过一般人不知道。)

谈到这里有人会说了,这基站放在屋子里,不会有辐射吧?(虽然我不是很想回答这个问题,但是谁叫咱是科普呢,我还是简单说一下吧),答案是,当然不会!

室内基站的辐射问题

一直以来,辐射问题总是困扰着很多人,曾经还有新闻报道说有运营商要到小区内部架设基站,业主知道后由于担心辐射危害健康,联名上书、坚决抵制,总算把基站给拆了,结果没过两天又跑去问,“诶,我的手机怎么没信号啦?”,这回可好,基站要直接摆到家里了,那还得了?

这要说辐射呢,肯定是有点的,但是远远不到危害身体健康的地步,那手机还有辐射呢,还不是天天抱着耍的挺开心。

5G室内基站在体型上趋向微型化,设备功率自然也随之减少,辐射量很有限。实际上,我国有严格的电磁波辐射执行标准,其规定所有基站辐射不得超过40微瓦/平方厘米,而美国是600微瓦/平方厘米,因此5G设备的辐射若控制在标准以下,是不会对人体造成伤害的。

借用中国联通研究院院长张云勇的话,为了防止电磁辐射污染,保障公众健康,国家有关部门已先后制定出台了《环境电磁波卫生标准》等多部法规和国家标准,我国移动通信基站辐射标准是全球最严格的,比国际标准要求高11.25倍到26.25倍,比欧洲大部分国家高5倍,且我国移动通信基站在建设前必须由专业的第三方进行环保测评,通过环保部门备案审查。

看到这儿大家应该放心了,这意思还不明白吗,只要别的国家一天没爆出哪个人是因为基站辐射而x的,咱们还远远没必要操那份闲心!(这话是不是过于粗鄙了?)实际上,基站越密集,辐射反而会更小。有专家表示,5G基站密集,手机能轻松获取基站所发射出来的微波信号,手机信号越好,用户实际受到的电磁辐射反而越小。

室内基站 vs Wi-Fi路由器

WiFi不能取代移动通信,相信这一点大家应该都有共识,因为我们平时除了上网的需求之外还有打电话、发短信等通信需求,这些都是WiFi做不到的,而且WiFi也不具备移动性,当你走出家门,还是需要使用蜂窝数据。

那反过来,5G基站登堂入室,以后Wi-Fi是不是就没必要了呢?(还省笔路由器的钱,开心!)

事实真的如此吗?

5G网络是运营商搭建的商用网络,使用了商用的频率,将无线终端连接到互联网,通常情况下按照流量计费。而WiFi用于家庭或者企业组建无线网络,使用了公共的无线频段,将无线终端连接到局域网,实现文件共享、网络共享等。

就本质而言,5G网络仍然是无线网络,所连接的终端共享基站,而每个基站的容量是有限制的,如果超过了限制,所有用户的体验都会下降。比如目前所用的4G网络,每个基站通常最多容纳1200个用户,超出限制,网速就会降低,因此很多人感觉现在的4G网络越来越慢。

意思就是说,这室内基站好用是好用,就是这流量是个问题,现在4G网也挺快的,咋大伙儿还用Wi-Fi呢,还不是流量用不起嘛。虽然现在无限流量套餐也挺多,但是超过20G就卡的妈都不认识,所以Wi-Fi还是有存在的必要的。

再说了,人家Wi-Fi刚更新了新标准叫Wi-Fi“6”,你这还是“5”G呢,一来就想淘汰别人啊?

这里简单科普一下WiFi 6标准。蜂窝网络从4G发展到5G,无线WiFi同样也在发展,不过WiFi 6相较于5G就低调多了。2018年10月3日WiFi联盟将基于802.11ax标准的WiFi纳入正规军,并正式更名为WiFi6。将前两代技术——802.11n和802.11ac分别命名为WiFi 4 和WiFi 5。

与WiFi 5相比,WiFi6在网络速度方面更加快速,容量上也越来越大。不但如此,WiFi6还加入了多用户多入多出技术(MU-MIMO)和正交频分多址(OFDMA),使得WiFi6能同时服务多设备能力大大提高。不过WiFi6目前面临与5G同样的问题——需要时间普及。我们手上所有的设备都要支持WiFi6协议(包括路由器、手机、无线网卡等),这个技术才能真正被用起来。介于用户更新设备的速度,WiFi6真正普及的时间可能会比5G还要长。(具体可看《5G vs Wi-Fi 6,实力大比拼》一文)

总之,5G网络和WiFi网络是并行发展的,并不是相互替代的关系。5G网络实现移动终端的无线接入,而WiFi用于无线终端连接局域网。即使5G到来,即便5G室内基站安装入户,WiFi也不会消失。

不过说到底,大家之所以会把室内基站与WiFi路由器混为一谈,还是对室内基站有那么一点小小的误解,这个“室内”指的并不仅仅是你家(当然,也不是我家),室内基站并不是仅服务于家庭,它是为了解决相对封闭区域的信号连接和容量问题而设计的,属于小容量和小覆盖的标准接入设备。下面我们来看一下室内基站的其他服务场景。

5G室内基站适用场景

大多数人每天有超过一半的时间都在室内活动,5G网络的到来会催生高清移动办公、VR/全息通信等业务。通过Cloud VR直播球赛、运动会、演唱会等,可以带给用户沉浸式体验。除此之外,像机场、火车站等交通枢纽,5G还能够帮助实现车辆的自动驾驶和远程驾驶等等。

我们来举个生活化一点的例子。每次我们乘坐高铁的时候,在经过某些偏远的路线时手机总是会遇到没信号、网速差一类的问题。虽然现在高铁上也有了WiFi,但是由于乘客太多,接入的设备过多,网速也是一言难尽。5G室内基站能够将信号直接覆盖整个高铁,完美解决这个问题。

下面针对场景做个详细的介绍:

体育馆:体育馆通常用来举办大型赛事和集会,常见的需求包括语音、即时通信、图片与短视频分享等。到了5G 时代,云监控、云直播、Cloud VR等更丰富的应用随之诞生,小基站的特点是体积小、部署灵活,不用局限于宏基站的站址问题,可以灵活地部署在人群建筑密集的地方。

交通枢纽:交通枢纽场景包含机场、高铁火车站和汽车站等。随着出行方式的日益丰富,机场、车站等场景将会产生更多的业务需求。5G 网络除了可以为旅客提供高清视频、快速下载、VR 等高速数据业务,还能够提供室内导航、室内自动接驳等服务。室内数字化系统可以根据突发的情况做出针对性处理,满足当前及未来演进需求。

智能楼宇:商业楼宇包含商场、酒店、办公楼等场景。从行业发展来看,商业楼宇未来的功能需求主要有三类:基础网络的高清视频需求,指实现4K、8K 等高清视频以及实时高清通信;边缘计算需求,与5G 网络相结合,可以实现楼宇数据本地化计算和处理;业务系统联动需求,海量的无线传感器通过5G系统与大楼的控制子系统融合。室内基站可以有针对性地补充宏基站信号弱覆盖区域、覆盖盲点,保证信号质量。

运营商纷纷布局,厂商持续发力

2019年2月,中国电信联合Intel和H3C首次展示了完整的基于O-RAN概念的5G白盒化室内小基站原型机。7月,中国电信发布业界首个3.5GHz 5G室内小基站的射频参考设计。中国移动也发布了业界首个面向商用的4G/5G O-RAN双模开放设计云化小站方案,并公开硬件原理图及参考设计。

随着运营商积极扩大5G小基站的部署,不少企业也闻风而来,纷纷加入小基站产品的研发和设计工作。从全球竞争格局来看,目前涉足小基站的有中小型设备厂商、主流电信设备厂商和ODM厂商。据不完全统计,目前全球有超过20家企业能提供小基站产品,华为、中兴、爱立信等均展出了5G小基站解决方案。

华为于2018年3月推出了5G LampSite解决方案,并宣称这是业界首个同时支持5G NR和LTE的多频一体化室内小基站,其可基于4G LampSite部署时铺设的CAT6A网线或光纤,以最简工程施工和不改变室内网规的方式实现“线不动”、“点不增”向5G演进,目前已经成功用于北京首都机场、郑州火车站和广州南站等。

中兴发布了4G一体化小基站和Qcell多模多频室内深度覆盖解决方案,据报道,中兴的小基站产品在亚太地区广受欢迎,其提供端到端的小基站解决方案,产品范围从 femtocell、picocell 到面向大型企业和公共场所的 Qcell 分布式无线解决方案,支持异构网络和即插即用安装,最新的 Qcell 还支持移动边缘计算,目前已在江苏、内蒙古、福建、湖南、河南等省份部署。

爱立信2018年1月首先发布了5G NR中频段的无线点系统产品,以100MHz带宽结合4天线技术,速率高达1.5Gbit/s,并支持新的5G频段(2.6GHz~5GHz)。此产品主打室内部署,爱立信表示,随着用户流量需求倍增,4K/8K/VR/AR等应用的到来,5G时代室内移动宽带的需求越来越大。伴随着4G的规模化部署,无线点系统方案已经在大量的网络部署实例中得到验证。

尽管业界已经开展得热火朝天,但是5G室内基站入户也存在不少难点。首先就是信号覆盖的成本由谁承担的问题,如果由运营商承担这部分的费用,那自然皆大欢喜,但如果要将这部分成本转嫁到普通家庭用户身上,那可能会在一定程度上影响到室内基站的普及,另外还有就是前文提到的辐射问题,加强普通用户对于这方面的知识也是关键。

结语

随着5G室内小基站解决方案的持续推出,未来的5G市场的竞争也会越来越大。如何让小基站在5G时代发挥大功效,这是各方需要深入思考的问题。5G小基站从标准、到产品、到行业、再到应用,未来还有很多路要走。

参考:
1.https://new.qq.com/omn/20190506/20190506A0B8W9.html
2.http://www.enkj.com/idcnews/Article/20190628/16439
3.https://tech.huanqiu.com/article/9CaKrnKlAaC
4.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1639356514107731061&wfr=spider&for=pc
5.https://new.qq.com/rain/a/20190629A07IV7
6.华为室内5G场景化白皮书

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SDNLAB君 发表于20-01-09
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