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，近年來移動無線網(wǎng)絡(luò)承載的流量呈現(xiàn)出幾何級數(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。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，實(shí)現(xiàn)地級市室外連續(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個站點(diǎn)3臺設(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個基站1年電費(fèi)相差5000元，6×105個基站一年電費(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