5G基站設備類型對比分析

孫龍山

（福建省郵電規(guī)劃設計院有限公司，福建 福州 350003）

0 引 言

隨著4G用戶規(guī)模的快速增長、移動應用的不斷創(chuàng)新，以及運營商流量資費水平的持續(xù)降低，近年來移動無線網絡承載的流量呈現(xiàn)出幾何級數增長的態(tài)勢，這就對運營商建設5G網絡提出了迫切需求。2018年底，中央經濟工作會議要求加快5G商用步伐。2019年6月6日，工信部頒發(fā)5G商用牌照，我國正式進入5G商用元年。截至2020年2月底，全國建設開通5G基站達1.64×105個。2020年，5G迎來大規(guī)模建設，5G基站目標不斷刷新，通信運營商將正式開啟5G大規(guī)模集采，據工信部官方數據，預計2020年底全國5G基站數超過6×105個，實現(xiàn)地級市室外連續(xù)覆蓋、縣城及鄉(xiāng)鎮(zhèn)有重點覆蓋、重點場景室內覆蓋[1]。

目前，國內5G基站設備廠商主要為中興公司、華為公司，在電信、聯(lián)通運營商主推的5G基站設備選型有發(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產品采用更高功率等級的GaN（氮化鎵）功放管，200 W/240 W設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GaN功放功率密度可達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，天線設計相同，產品迎風面積差異極小，設備尺寸的差異主要來自厚度，200 W/240 W設備比320 W在散熱片的厚度設計上略薄，總體厚度差異40 mm左右，設備重量的變化主要來自機殼以及散熱齒重量的略微改變，整機重量基本相當。表1為200 W/240 W/320 W設備尺寸重量。

表1 200 W/240 W/320 W設備尺寸重量

1.3 設備功耗

200 W設備是早期產品，功耗約為1 000 W，240 W/320 W設備功耗約為810 W，200 W設備功耗相比240 W/320 W設備高出23%左右，如果1個站點3臺設備，則200 W設備基站一年電費約2.6×104元，240 W/320 W設備電費約2.1×104元，1個基站1年電費相差5000元，6×105個基站一年電費則相差3×105元。

2 性能對比

2.1 室外覆蓋室內距離對比

理論計算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），通過實際測試可以發(fā)現(xiàn)其電平差值與理論計算基本一致[2]。表2為200 W/240 W/320 W設備室外不同點位的RSRP值對比。

表2 200 W/240 W/320 W設備室外不同點位的RSRP值對比

外場實測根據前期外省NSA測試情況，與320 W設備對比，采用200 W的設備時，由室外站覆蓋室內，電平下降2 dB左右，覆蓋深度減少5 m左右，采用240 W設備覆蓋深度減少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設備與240 W覆蓋距離基本相當，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設備覆蓋半徑為359 m，240 W設備覆蓋半徑為367 m，320 W設備覆蓋半徑為404 m，可以看出320 W設備覆蓋距離最遠，其次240 W設備，200 W設備最近。圖1為200 W/240 W/320 W設備軟件仿真室外覆蓋距離對比。

圖1 200 W/240 W/320 W設備軟件仿真室外覆蓋距離對比

以一個行政面積為100 km2的普通市區(qū)為例，要求市區(qū)覆蓋指標滿足RSRP≥-95 dBm的條件下，按照標準單站蜂窩網絡覆蓋面積=1.949×R2，則200 W/240 W/320 W設備建站需要的基站數理論計算如表3所示。

表3 200 W/240 W/320 W設備覆蓋基站數對比

3 成本對比

根據某運營商2020年7月份集采價格，200 W/240 W設備價格相當，均為5.9×104元左右，320 W設備價格6.4×104元，單設備高出5000元。

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

4 結 論

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

表4 200 W/240 W/320 W設備成本對比

表5 200 W/240 W/320 W設備對比