5G小基站的春天或将因这颗国产芯片而提前到来

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工信部最新数据显示,我国5G发展取得积极成效。截至8月份,累计建成5G基站达到103.7万个,已覆盖全国所有的地市级城市;5G终端用户突破4亿,是全球最大的用户群体。今年1-8月份,国内5G手机出货量达到1.68亿部,同比增长80%。尤其是8月份,5G手机占比已经提升到74%。

但尽管如此,我国仍处于5G网络建设的初级阶段。众所周知,由于5G使用的频段更高,室外宏基站覆盖范围缩小,要满足同样的覆盖目标,整个5G网络的基站数量将是4G网络的3-4倍。目前,中国4G网络的基站数量为550万个左右,即便保守计算(2倍),也至少需要1000万个5G宏基站。因此,如何进一步实现5G网络深度覆盖仍旧是运营商接下来面对的重点任务。

但如果按照中国移动不久前公布的2020年5G二期无线网主设备集中采购结果来看:总共需求232143座5G基站,采购总额370.88亿元,单座5G宏基站的价格高达16万元。这样,运营商直接投资就高达1.6万亿元。而据统计,从2012年至2019年底,中国所有4G宏基站的投资仅为7000多亿元左右。

此外,功耗和运维也是运营商不得不面对的难题。按照0.5元/度的电价,以及单台5G基站3500W功耗计算,1000万台5G宏基站每年就将消耗电费1500亿元,而三大运营商2020年总利润约为1400亿,全年的利润之和还不够交纳电费。况且,这还只是宏基站的耗电量,机房空调的耗电量并未计算在内,按照1:1的比例,又将产生1500亿元的成本,两者相加将高达惊人的3000亿元。

5G小基站迎来破冰期

比科奇(Picocom)公司创始人兼CEO蒋颖波博士日前在接受媒体采访时指出,如果运营商一边倒的执行现有宏基站部署策略,那么5G网络建设终将难以为继。为此,他呼吁搭配使用搭载最新芯片,成本仅为千元的5G小基站,或将有望成为解决上述挑战的关键。

“5G小基站在无线蜂窝通信网络中的定位和功能与传统宏基站相同,但特点是‘麻雀虽小,五脏俱全’。”蒋颖波说,小基站与宏基站可以同时组网并独立工作,且不需要通过宏基站将数据传出。某些情况下,小基站甚至可以独立组网运营。

在他看来,基于以下四点原因,5G小基站正迎来巨大发展机遇:

  • 由于5G工作频率升高,宏基站的覆盖半径大幅减小,室内无法覆盖,需要小基站补盲;
  • 流量需求按指数律增加,且流量的80%发生在室内,需要小基站处理流量;
  • 运营商成本压力巨大:宏站采购部署成本(Capex)在万亿级,而且如果全部使用宏站,则运维费用(Opex)也难以为继,需要小基站降低运营成本;
  • 小基站在有些场合可以替代宏站

支持蒋颖波博士做出上述判断的信心,来自他所领导的比科奇公司和第一颗低成本5GNR物理层小基站专用芯片PC802。

比科奇成立于2018年,创始团队多来自早年Picochip公司,有着近20年的3G、4G、5G小基站芯片和基带(物理层)软件开发积累。该公司总部位于杭州,在北京和英国Bristol设有研发中心。而即将面世的PC802,采用台积电12nm制程工艺,支持URLLC、4G/5G双模、多载波/载波聚合、5GNR(Sub-6GHz和毫米波频段),并为未来的版本预留处理能力。该芯片具有很好的可扩展性,既可以做一体化方案,也可以做分布式方案。

得益于PC802芯片的出色表现,近日,比科奇全新的ORANIC板卡又赢得了全球小基站论坛(SCF)2021年度“小基站芯片及组件杰出创新金奖”。资料显示,ORANIC板卡集成了四颗PC802芯片,可提供四个25G以太网SFP连接器,从而可以通过eCPRI/Open Fronthaul前传来支持多个射频单元(RU),支持多达32个天线。ORANIC板卡在支持5G NR物理层(PHY)的同时,也能够运行LTE PHY。

比科奇全新ORANIC板卡

这意味着,ORANIC为4G和5G小基站完成了所有上层PHY和Open Fronthaul处理功能,显著减少了服务器的负载,使运营商能够采用他们梦寐以求的、但目前还不可行的云本地部署模式,可以大幅度降低设备投入。

另一方面,与现有的通用CPU/FPGA解决方案相比,ORANIC将功耗大幅度降低,使得能够处理数十个RU的各种DU可以部署在“远端”位置,例如街边机柜和没有空调的密闭空间,同时降低运行成本。

比科奇的一家客户在进行独立的评估之后,认为ORANIC板卡可以将层一层二的功耗降低超过75%,即对应一个2T2R O-RU的O-DU处理的功耗从74瓦降低到17瓦。

蒋颖波博士表示,推出PC802芯片和ORANIC板卡的初衷,就是希望能够让用户和行业在面对5G基站所面临的成本和功耗痛点时不再束手无策。据透露,采用该芯片的小基站,最低单个成本只有2000元左右,其4Gbps下行速率与宏基站6Gbps相比,差距不大。换句话说,小基站每比特成本很低。

“无论是小基站还是宏基站,从最终用户来看,所感受到的5G体验都是一样的,但小基站灵活部署的优势却能带来巨大裨益。5G小基站具备低功耗、低成本、易部署等特点,将会有效支持数字化业务的开展。”蒋颖波说。

按照计划,比科奇将在今年年底提供样片,并在明年开始量产,基于比科奇解决方案的小基站售价预计在几千元左右,相较当前7-10万元的小基站产品,成本降幅可谓相当巨大。目前,比科奇已经同多个运营商进行了接口对接,一个小基站就能满足不同运营商的运营需求。

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