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        5G基站設(shè)備類型對比分析

        2020-02-02 09:14:32孫龍山
        通信電源技術(shù) 2020年20期
        關(guān)鍵詞:成本設(shè)備

        孫龍山

        (福建省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,福建 福州 350003)

        0 引 言

        隨著4G用戶規(guī)模的快速增長、移動(dòng)應(yīng)用的不斷創(chuàng)新,以及運(yùn)營商流量資費(fèi)水平的持續(xù)降低,近年來移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)承載的流量呈現(xiàn)出幾何級(jí)數(shù)增長的態(tài)勢,這就對運(yùn)營商建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)提出了迫切需求。2018年底,中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議要求加快5G商用步伐。2019年6月6日,工信部頒發(fā)5G商用牌照,我國正式進(jìn)入5G商用元年。截至2020年2月底,全國建設(shè)開通5G基站達(dá)1.64×105個(gè)。2020年,5G迎來大規(guī)模建設(shè),5G基站目標(biāo)不斷刷新,通信運(yùn)營商將正式開啟5G大規(guī)模集采,據(jù)工信部官方數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)2020年底全國5G基站數(shù)超過6×105個(gè),實(shí)現(xiàn)地級(jí)市室外連續(xù)覆蓋、縣城及鄉(xiāng)鎮(zhèn)有重點(diǎn)覆蓋、重點(diǎn)場景室內(nèi)覆蓋[1]。

        目前,國內(nèi)5G基站設(shè)備廠商主要為中興公司、華為公司,在電信、聯(lián)通運(yùn)營商主推的5G基站設(shè)備選型有發(fā)射功率為200 W、240 W以及320 W3款,頻段均為3.5 GHz,本文將對其進(jìn)行硬件、性能上的對比分析。

        1 硬件對比

        1.1 器件工藝

        320 W AAU產(chǎn)品采用更高功率等級(jí)的GaN(氮化鎵)功放管,200 W/240 W設(shè)備則采用相對落后的LDMoS工藝。LDMoS和GaN對比,GaN功放相比LDMoS能降低基站的耗電量、散熱量,同時(shí)GaN功放功率密度可達(dá)6 W/mm2(2~8 W/mm2),相比LDMOS的1~2 W/mm2,提高了5倍,所以可以做成小型化,并且支持更大功放。

        1.2 尺寸重量

        AAU均為192天線陣子,天線設(shè)計(jì)相同,產(chǎn)品迎風(fēng)面積差異極小,設(shè)備尺寸的差異主要來自厚度,200 W/240 W設(shè)備比320 W在散熱片的厚度設(shè)計(jì)上略薄,總體厚度差異40 mm左右,設(shè)備重量的變化主要來自機(jī)殼以及散熱齒重量的略微改變,整機(jī)重量基本相當(dāng)。表1為200 W/240 W/320 W設(shè)備尺寸重量。

        表1 200 W/240 W/320 W設(shè)備尺寸重量

        1.3 設(shè)備功耗

        200 W設(shè)備是早期產(chǎn)品,功耗約為1 000 W,240 W/320 W設(shè)備功耗約為810 W,200 W設(shè)備功耗相比240 W/320 W設(shè)備高出23%左右,如果1個(gè)站點(diǎn)3臺(tái)設(shè)備,則200 W設(shè)備基站一年電費(fèi)約2.6×104元,240 W/320 W設(shè)備電費(fèi)約2.1×104元,1個(gè)基站1年電費(fèi)相差5000元,6×105個(gè)基站一年電費(fèi)則相差3×105元。

        2 性能對比

        2.1 室外覆蓋室內(nèi)距離對比

        理論計(jì)算200 W與320 W功率差值為2 dB(10×log(320/200)=2 dB),240 W與320 W功率差值為1.25 dB(10×log(320/240)=1.25 dB),通過實(shí)際測試可以發(fā)現(xiàn)其電平差值與理論計(jì)算基本一致[2]。表2為200 W/240 W/320 W設(shè)備室外不同點(diǎn)位的RSRP值對比。

        表2 200 W/240 W/320 W設(shè)備室外不同點(diǎn)位的RSRP值對比

        外場實(shí)測根據(jù)前期外省NSA測試情況,與320 W設(shè)備對比,采用200 W的設(shè)備時(shí),由室外站覆蓋室內(nèi),電平下降2 dB左右,覆蓋深度減少5 m左右,采用240 W設(shè)備覆蓋深度減少3 m左右。

        2.2 軟件仿真室外覆蓋距離對比

        以下行邊緣速率50 Mb/s為同等條件仿真,200 W設(shè)備與240 W覆蓋距離基本相當(dāng),與320 W相比,覆蓋距離小12.5%左右(約30 m)。以RSRP≥-95 dBm的條件仿真,200 W設(shè)備覆蓋半徑為359 m,240 W設(shè)備覆蓋半徑為367 m,320 W設(shè)備覆蓋半徑為404 m,可以看出320 W設(shè)備覆蓋距離最遠(yuǎn),其次240 W設(shè)備,200 W設(shè)備最近。圖1為200 W/240 W/320 W設(shè)備軟件仿真室外覆蓋距離對比。

        圖1 200 W/240 W/320 W設(shè)備軟件仿真室外覆蓋距離對比

        以一個(gè)行政面積為100 km2的普通市區(qū)為例,要求市區(qū)覆蓋指標(biāo)滿足RSRP≥-95 dBm的條件下,按照標(biāo)準(zhǔn)單站蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積=1.949×R2,則200 W/240 W/320 W設(shè)備建站需要的基站數(shù)理論計(jì)算如表3所示。

        表3 200 W/240 W/320 W設(shè)備覆蓋基站數(shù)對比

        3 成本對比

        根據(jù)某運(yùn)營商2020年7月份集采價(jià)格,200 W/240 W設(shè)備價(jià)格相當(dāng),均為5.9×104元左右,320 W設(shè)備價(jià)格6.4×104元,單設(shè)備高出5000元。

        同樣以一個(gè)行政面積為100 km2的普通市區(qū)為例,在覆蓋指標(biāo)滿足RSRP≥-95 dBm的條件下,某運(yùn)營商分別選擇200 W/240 W/320 W設(shè)備建站的10年總成本計(jì)算如表4所示。其中,總成本=建設(shè)成本+運(yùn)營成本,建設(shè)成本=主設(shè)備+施工費(fèi);施工費(fèi)約為10%設(shè)備投資。此外,運(yùn)營成本只考慮基站電費(fèi),各城市基站租金差異較大,因此不考慮基站租金。

        4 結(jié) 論

        通過硬件、性能及成本上的對比,可以看出320 W設(shè)備在硬件、覆蓋距離、速率上均優(yōu)于240 W、200 W設(shè)備,價(jià)格上雖然高于200 W/240 W設(shè)備,但是長期綜合成本最低,因此在目前5G網(wǎng)絡(luò)大建設(shè)時(shí)期,如果200 W/240 W設(shè)備在集采價(jià)格沒有更大優(yōu)惠的情況下,建議優(yōu)選性價(jià)比更高的320 W設(shè)備。表5為200 W/240 W/320 W設(shè)備對比。

        表4 200 W/240 W/320 W設(shè)備成本對比

        表5 200 W/240 W/320 W設(shè)備對比

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