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2024年无线RAN现状

录入时间：2025/1/6 9:10:29

2024 年无线 RAN 现状

Earl Lum, EJL Wireless Research, Salem, N.H.

2024 年是无线射频接入市场和行业的关键岔路口。全球大多数（如果不是全部）一级移动运营商都已完成 5G 新无线电 (NR) 非独立 (NSA) 部署。由于全球无线 RAN 设备的资本支出（CAPEX）放缓，与过去五年 5G NR 网络的初期部署相比，网络现代化项目的进度有所放缓。行业前景黯淡，除非您在中国本地市场。

回顾历史

2023 年无线电单元/有源天线单元（RUs/AAUs）的出货量达到 2010 年以来的第三高水平。与 2020 年 COVID-19 时的最新行业最低点相比，这一数字已大幅回升。值得注意的是，5G 周期部署的 RU 主要是多频段 4T4R 配置，而不是 4G 周期的单频段 2T2R/4T4R 配置。此外，与 4G 周期的 4G TDD-LTE AAU 相比，5G 周期的 5G NR AAU 出货量更高。5G 周期较低的出货量反映了单频段 4G RU 的蚕食，以及 COVID-19 在 2020 年至 2021 年期间造成的人为负面影响。图 1 显示了 EJL Wireless 最新的 RU/AAU 历史汇总。

RU/AU 宏基站部署的前瞻性趋势

考虑到全球主要移动运营商的资本支出，目前 2024 年 RAN 设备的前景非常不乐观。移动运营商对 "5G 货币化 "的需求正在将财务重点转向未来较低的 CAPEX。此外，大多数移动运营商已达到了其 5G 网络部署第一阶段的网络覆盖要求，正在等待第二阶段的网络容量提升。

宏基站趋势

对于计划在 2024 年及以后部署移动网络和 RU/AAU 的移动运营商来说，形势充满挑战。以下问题可能会影响他们的决策：

• 几乎所有的移动通信基站塔都不再由移动运营商拥有和运营，这就更加注重降低租赁塔址的运营费用 (OPEX)

• 要降低远期运营支出成本，就必须实施网络现代化战略，使用集成度最高的 RU 和无源天线升级旧式设备

• 典型的五频段宏基站使用 800/900/1800/2100/2600 MHz 或 600/700/800/1900/2100 MHz 频段。这些站点每个扇区的每个频段使用一个单频无线电，因此需要 15 个宏基站 RU，这对运营支出造成了压力

• 单频、低频宏 2T2R RU 通常使用 600/700/800/900 MHz 频段，需要升级为双频或三频宏 RU，以减少每个扇区的无线电总数

• 使用 1800/1900/2100/2600 MHz 频率的单频中频宏基 4T4R RU 需要升级为 1800/2100 MHz 或 1900/2100 MHz 双频或 1800/2100/2600 MHz 三频宏基 RU，以减少每个扇区的无线电总数

• 移动运营商必须选择按扇区进行无线电集成还是按站点进行无线电集成的现代化战略。按扇区进行无线电集成的战略侧重于整合宏基站单个扇区的频段和无线电，通常将频段（低频段或中频段）分组。按站点划分无线电的战略就像以前的诺基亚 Flexi 无线电架构，将多个频段（低频段、中频段或两个频段）的所有三个扇区合并为一个站点无线电单元。中兴通讯在多频段集成方面处于领先地位。

运营商面临的部分挑战是，为了满足用户需求，基站要使用多种频段和无线电架构组合。下图举例说明了运营商和设备制造商正在实施的一些集成策略。图 2 显示了单扇区、多频段、宏 RU 的集成概念。

图 3 显示了将多频段、中频段无线电与单频段、中频段无线电集成到单扇区双频段无线电中的示例。

图 4 显示了与图 2 相同的单扇区多波段集成，但采用的是中波段频率。

图 5 从概念上展示了中兴通讯在单扇区、多频段、中低频段宏基站 RU 集成方面的领先技术。

最后，图 6 显示了中兴通讯将多个扇区、频段和无线电集成到基站单个 RU 中的代表性示意图。

网络容量趋势

有三种方法可以满足移动运营商提高网络容量的需求：

• 频谱

• 多输入多输出

• 扇区化。

频谱

3GPP n96/n102/n104

对于制定容量演进战略的移动运营商来说，频谱仍然是最重要的资源。然而，在 410 至 7125 MHz 的 3GPP 频率范围 1 (FR1) 中，还有哪些频谱资产是可用的和宽带的，这是一个合理的问题。全球移动运营商都在关注 n96 频段的上半部分（6 至 7 GHz），以提供 5G NR Advanced（5.5G）和可能的 6G 服务。n96 频谱的全部带宽已分配给免授权的 Wi-Fi 6E/7 服务，主要是在美洲。图 7 显示了 3GPP 6 至 7 GHz 频段的带宽和频段名称。

已将整个 5925 至 7125 MHz频谱用于免许可服务的国家有：

• 国际电联第 1 地区：美国、阿根廷、巴西、加拿大、哥伦比亚、哥斯达黎加、多米尼加共和国、萨尔瓦多、危地马拉、沙特阿拉伯和韩国

• 国际电联第 2 地区：沙特阿拉伯

• 国际电联第 3 地区：韩国。

几乎所有其他国家都只采用了较低的 500 MHz 3GPP n102 子频段用于免许可服务，并正在考虑将较高的 700 MHz 用于许可应用。3GPP n104 频段是 Wi-Fi 联盟和 3GPP/GSMA 在国际电信联盟（ITU）和全球各个监管机构内为地面和非地面移动网络未来频谱分配进行生死较量的地方。n96 波段在美洲、韩国和沙特阿拉伯的分配使这些国家在为 5G NR Advanced 和 6G 服务寻找频谱时处于非常不利的地位，除非这些国家回过头来只重新分配 n102 波段部分用于免授权使用。

中国已为 5G NR Advanced分配了 3GPP n104 6425 至 7125 MHz 频谱，带宽为 700 MHz。中国工业和信息化部预计将在 2025 年向其四家移动运营商（中国广电、中国移动、中国电信和中国联通）发放牌照。其他国家和地区，如欧洲、中东和亚太地区，可能会采用 n104 频谱用于移动和非地面 5G NR Advanced 和 6G 服务，而将 n102 频谱留给免授权的 Wi-Fi 服务。

印度尚未为任何服务采用 n96 范围内的任何频谱，可能会像国际电联第 1 和第 3 地区的其他国家一样，采用 n102/n104 的划分方式。

3GPP FR3/FR4/FR5

3GPP 关注的其他主要频谱块是

• FR3：7.125 至 24.25 GHz

• FR4：71 至 114.25 GHz

• FR5：114.25 至 275 GHz。

FR5 波段包括部分 D 波段（110 至 170 GHz）和 J 波段（220 至 330 GHz）以及全部 G 波段（140 至 220 GHz）和 H 波段（170 至 260 GHz）。

最现实和最有可能的选择是用于 5G NR Advanced 和 6G 的 FR3 频谱。该频谱位于 FR1 和 FR2 频段之间，射频元件和系统的生态系统可以逐步投入商业使用。我们相信，这比在 FR4 和 FR5 频段开发系统的速度更快。

拍卖

既然各地区和各国的潜在频谱已经确定，那么考虑到 5G 频谱每MHz/人口的价格，是否还有资金可用于频谱拍卖呢？鉴于目前资本市场的债务结构和许多移动运营商的资金匮乏状况，这一点值得怀疑。这可能是通往 5G NR Advanced 和 6G 道路上的一个重大障碍。读者必须再次记住，除了中国的移动运营商外，大多数移动运营商在 5G 技术/频谱上的投资几乎没有任何收益和回报。

多输入多输出（MIMO）的发展

在频分双工 (FDD) 部分，有两个重要问题需要探讨。首先是确定将移动网络从现有的 4T4R 宏基 RU 更新为中频段 16T16R/32T32R FDD AAU 的好处。其次是评估这些效益是否超过向 FDD 8T8R 演进的效益。与 4T4R FDD 设备相比，32T32R FDD 更有可能将容量提高约 50%。不过，对于单频或双频、中频 32T32R FDD 系统来说，这会带来功耗方面的损失。反对 8T8R FDD 的理由是，容量增加约 10%，不值得进行更换。这种观点的支持者认为，这种微小的容量增益将很快被吸收，移动运营商仍需升级到 32T32R 解决方案。那么问题来了，为什么不一开始就使用它呢？中国对中频段 1.8/2.1 GHz 频谱采用了 8T8R 战略，而美国则采用了 32T32R 解决方案。欧洲和其他地区的情况很可能取决于运营商。

在 TDD 部分，中国原始设备制造商华为技术有限公司和中兴通讯股份有限公司已将重点放在超大型天线阵列架构上，在 6 至 7 GHz 频段使用 128T128R 和 256T256R 架构来扩展下行和上行小区半径。在当前的 FR2 毫米波和未来的 FR3 频谱中，预计高达 1024 甚至更高的超大型天线阵列将扩展小区半径。

多波束天线的演变

增加多输入多输出（MIMO）阶次和层数并不是提高网络容量的唯一方法。与传统的单波束、65 度半功率波束宽度（HPBW）天线配置相比，扇区分裂和双波束、33 度半功率波束宽度（HPBW）天线可提高宏基站容量。然而，这些天线解决方案通常是并排的，两个波束之间存在严重的旁瓣干扰，最终会降低容量。多波束天线已广泛应用于大容量场馆，可支持八个以上的波束。但是，这些天线非常宽，在宏站塔或屋顶安装时会有很大的风荷载问题。室内场馆或圆顶体育场则不存在风力问题。然而，目前市场上的解决方案仅使用 4T4R 技术就能创建 9 到 24 扇区的宏基站，其性能优于当前最先进的大规模多输入多输出（mMIMO）三扇区解决方案。面临的挑战是，这与行业内的 RAN 设备巨头背道而驰，因为他们需要获得技术许可，并扼杀移动行业的 mMIMO 营销活动。

结论

归根结底，移动运营商需要在未来几年做出许多技术和财务决策。这些决策将决定他们的支出去向，并根据中国以外的国际市场，推动移动通信行业向不同的方向发展。中国和世界其他地区的移动通信行业长期处于分裂状态，而 5G NR Advanced 将只会在未来扩大裂痕，直到 6G 网络功能变得更加清晰，这些系统开始部署。EJL认为，中国以外的市场将有机会，但其规模仅为中国的一小部分，而且没有中国部署的杠杆作用和规模来降低全球定价。因此，世界其他地区的 5G NR Advanced 和 6G 系统和网络价格将会上涨。

注：本文用软件翻译经人工快速校对，仅供参考，请以英文原文为准：https://www.microwavejournal.com/articles/42450

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