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中国联通 5G基站设备技术白皮书 中国联通 2019年 6月 目录 1 引言 . 1 1.1 背景 . 1 1.2 技术愿景 . 2 1.3 白皮书目标 . 2 2 5G 网络建设挑战与基站设备演进趋势 . 3 2.1 5G 网络建设的主要挑战 . 3 2.2 5G 基站设备演进趋势 . 4 3 5G 网络架构及基站设备功能 . 7 3.1 5G 网络架构 . 7 3.2 5G 基站设备功能 . 7 4 5G 基站设备硬件架构 . 12 4.1 概述 . 12 4.2 专用硬件平台设备 . 12 4.3 通用硬件平台设备 . 15 5 5G 基站设备路标规划 . 17 5.1 5G 网络长期演进目标 . 17 5.2 5G 基站设备演进规划 . 18 6 总结与展望 . 22 中国联通 5G 基站设备技术 白皮书 1/22 版权所有 中国联通网络技术研究院 2019 1 引言 1.1 背景 随着 3GPP 公开发布 第一个 5G R15 国际标准， 韩国、美国等 国家都相继宣布5G 商用计划， 全球进入 5G 商用网络部署 阶段 。 6 月 6 日，工信部向中国联通正式颁发 5G 牌照，中国正式进入 5G 商用元年，国内 5G 商用 驶 入快车道。 与 4G 国际标准不同， 5G 国际标准 通过 候选方案讨论、标准讨论等过程， 最终 形成全球统一的标准，从而集中全球产业链加快 5G 发展。 5G 标准从技术层面竞争，逐步上升到国家综合实力的竞争，争夺 5G 标准核心技术和重大技术 创新是各国企业的 首要 目标。 5G 基站设备 历经原型设备、第一代商用设备的发展，主设备厂家正在研发第二代甚至第三代商用设备产品。与 4G 基站设备发展历程相似， 5G 基站设备产品类型充分考虑市场需求和运营商 5G 网络部署节奏，基本延续 “先宏基站，后微站” 的研发 节奏 。 5G 基站设备与 4G 基站设备产品规划也存在不同之处，即 5G基站设备在研发阶段已经考虑从专用硬件平台向通用硬件平台研发的转变，将软件功能与硬件逐步解耦，从而支持更灵活、高效的部署方式。 随着 5G 标准冻结和产业链的发展， 5G 基站设备产品类型也将逐步丰富，从满足 5G 首发频段 的 设备要求 ， 到 逐步考虑 2G/3G/4G 系统 重耕频段 的 基站设备需求 ，以及 从单一制式基站设备向多制式融合设备演进 等。 5G 基站设备形态和功能演进需要满足运营商网络建设的 要 求，基站设备演进要 适应 运营商网络部署节奏，同时，基站设备研发应 谨慎 预留运营商后续几年演进所需的硬件能力， 降低网络升级的复杂度和不可预知 的支出 成本。 中国联通 5G 基站设备技术 白皮书 2/22 版权所有 中国联通网络技术研究院 2019 1.2 技术愿景 基站设备能力演进和设备路标规划一直都是运营商网络建设的重中之重。基站设备能力演进 要 兼顾无线网络建设的实际需求以及 无线 新 技术发展方向， 无线网络长期演进目标必须要适应 运营商业务发展需求， 详细 规划无线网络的关键技术 、基站设备产品 路标。 本白皮书 基于中国联通无线网络长期演进需求，按照 5G 商用网络架构及典型部署场景要求，规划宏基站、微基站等一系列基站产品，以建设业界领先 5G精品网络为目标， 大力推进 建设一张高效、绿色、智能的通信网络。 1.3 白皮书目标 本白皮书 根据 5G 网络架构演进、关键技术路标以及对 5G 网络建设的主要挑战，提出了 5G 基站设备 硬件架构、设备形态 及 能力 要求，并对 5G 基站设备路标做了目标规划。通过 公开发布 中国联通 5G 基站技术白皮书 ，我们向业界合作伙伴，特别是主设备厂家、 微 站设备厂家 阐述 中国联通对 5G 基站设备演进的思路 ， 号召 合作伙伴积极 响应 中国联通 5G 基站设备 的 演进 需求 ， 做好 5G 基站新产品 研究工作，并 加快新技术、新工艺等在 5G 基站设备 中 的应用，满足 中国联通5G 商用 建设要求 。 中国联通 5G 基站设备技术 白皮书 3/22 版权所有 中国联通网络技术研究院 2019 2 5G 网络建设挑战与 基站 设备演进趋势 2.1 5G 网络建设的主要挑战 5G 通信系统设计指标 与 4G 网络相比，各项性能指标 大幅提高， 5G 基站设备单站处理能力比 4G 基站设备能力 提升了 几十倍甚至上百倍 。随着 5G 基站设备能力的 大幅 提高，对 5G网络建设 也 提出 了 更高的要求 ， 5G网络建设 将 面临 新 挑战。 业务需求 多样化 5G 网络的 应 用市场已拓展到 诸多垂直行业 ，不仅要提供 5G 网络覆盖，还需要 提供 定制化、差异化的 全业务 服务， 5G 网络需要支持网络切片 的 定制 、 管理 等功能。 组网复杂 难度高 5G 时代将出现 2G/3G/4G/5G 多制式网络共存的情况 ，网元数量倍增， 5G 网络的部署需要考虑与现有 2G/3G/4G网络之间的互操作 、 4G网元的升级改造 等 。5G 网络与其他制式网络 的多网融合发展是网络建设需要考虑的关键问题之一。另外， 随着 5G 网络 向云化网络架构演进，网元之间的关系更加复杂， 5G 网络的建设、运维等 工作 将发生根本性的变化。 新增站址需求 多 5G 系统设计目标很高，为了满足各类超高带宽、超低时延的业务需求， 5G基站 数量需要 增加， 总 规模将进一步扩大。新增站址意味着 增加 建设 、 投资 、 维护 等 费用，也给无线网规划、建设和维护都带来成倍增加的工作难度。 配套设施改造难 (1) 5G 基站对机房空间要求 高 。现网 BBU 设备广泛采用 BBU 堆叠的部署方式，现有机房 需 要 解决 5G BBU 设备的空间需求。 中国联通 5G 基站设备技术 白皮书 4/22 版权所有 中国联通网络技术研究院 2019 (2) 5G 基站对电源的要求。 5G 基站设备功耗大幅提高，现有机房电源 将 不能满足新增 5G BBU 和 AAU 设备的 供电需求，需要对电源等供电设备进行新建或改造。 (3) 5G 基站对天面的要求。 5G AAU 设备由于尺寸、体积、重量等都有较大增 加 ， AAU 设备无法与现网 2G、 3G、 4G 设备共用天 面 ， 5G AAU 设备上塔必须使用独立天面。 (4) 5G 基站对回传带宽的要求。 5G 基站能提供 更高 的峰值速率，对回传 网络 带宽 要求也 大幅增加 。 因此， 机房传输 资源必须满足 5G 回传对纤芯数量、回传带宽、时延等要求。 2.2 5G 基站设备 演进 趋势 在无线业务宽带化、多样化发展的驱动下，移动通信网络经历了从 2G、 3G、到 4G 的发展历程，网络性能持续提升。 5G 新技术 的 飞速 发展也推动基站设备的持续演进，基站设备 在 硬件能力、集成度以及软件功能等方面不断提高，向着性能更优、体积更小、绿色智能等方向 继续演进 。 5G 商用网络以面向多样化、差异化的业务场景为目标，需要灵活满足高速率、低时延、高流量、 大连接数等 性能 要求 。随着 5G 基站设备的硬件能力和软件功能 进一步 快速演进 ， 呈现 出 通用性、扩展性、多场景适应性、云化、智能化等新 的 发展趋势。 图 2-1 5G 基站设备演进趋势 中国联通 5G 基站设备技术 白皮书 5/22 版权所有 中国联通网络技术研究院 2019 多场景适应性 5G 网络支持的业务已扩展到垂直行业领域， 5G 初期主要支持 eMBB 业务，随着技术的发展， 5G 网络需要全面支持 uRLLC、 mMTC 全业务场景。通过端到端的网络切片 管理 ， 按需部署 网络资源，支撑各类垂直行业应用以及 多样化的业务需求 。 平台 通用化 多 种 制式的 通信系统将在 5G时代长期 共存 。 为了 进一步 降低 运营商的 CAPEX和 OPEX，基站设备硬件平台 要 具备兼容不同制式系统的能力，基站设备可以按需开通 不同制式 ，实现通信网络灵活部署。基站设备 硬件平台通用化 也 可以 提高设备 资源利用率 ， 延长设备生命周期 ， 降低网络 建设 成本。 设备高 集成 化 随着硬件产业链的发展 ， 5G 芯片 的 处理能力 要 不断 提 高 ， 半导体工艺也 需要 更新换代 ， 通过采用高性能、高集成度的芯片 （如 AISC 大规模应用） ，采用更先进的半导体工艺技术 （如 7nm 工艺） ， 5G 基站设备的集成度 不断提高，设备体积更小、功耗更低，有利于节约机房空间 ， 降低耗电量 和 OPEX 成本 。 网络 智能化 无线网络 智能化是 未来重要的发展方向。 5G 组网中大规模 MIMO、波束赋形等新技术 将 带来网络部署与运维的难度，随着人工智能技术的不断成熟，人工智能算法将会广泛应用于无线网络资源管理 、 自动配置与优化、 能耗 智能 管理 等方面，从而更高效、更智能、更便捷地实现通信网络资源的管理与网络性能优化，降低网络运维复杂度， 降低 人力成本，加快构建智能、绿色、高效的全新通信网络。 设备资源云化 随着 ICT 融合技术的发展， 硬件通用化、软件云化成为 5G 基站未来的发展趋势。目前， 5G 核心网 采用 虚拟化技术，基于通用 的 硬件平台 实现软硬件 解耦 。从发展趋势来看，无线基站设备向着实现 通信 协议 各 层功能与基站硬件解耦的方中国联通 5G 基站设备技术 白皮书 6/22 版权所有 中国联通网络技术研究院 2019 向演进 。 5G 高层协议功能 对 实时性 的 要求 相对 宽松， 易于 移植 到 通用硬件平台（如 X86 服务器）实现。未来 ，随着 通用硬件性能 的提升 以及 虚拟化技术的发展，底层协议功能也 有可能 逐步在 通用 硬件 平台上实现 。