5G基站设备类型对比分析

孙龙山

（福建省邮电规划设计院有限公司，福建 福州 350003）

0 引 言

随着4G用户规模的快速增长、移动应用的不断创新，以及运营商流量资费水平的持续降低，近年来移动无线网络承载的流量呈现出几何级数增长的态势，这就对运营商建设5G网络提出了迫切需求。2018年底，中央经济工作会议要求加快5G商用步伐。2019年6月6日，工信部颁发5G商用牌照，我国正式进入5G商用元年。截至2020年2月底，全国建设开通5G基站达1.64×105个。2020年，5G迎来大规模建设，5G基站目标不断刷新，通信运营商将正式开启5G大规模集采，据工信部官方数据，预计2020年底全国5G基站数超过6×105个，实现地级市室外连续覆盖、县城及乡镇有重点覆盖、重点场景室内覆盖[1]。

目前，国内5G基站设备厂商主要为中兴公司、华为公司，在电信、联通运营商主推的5G基站设备选型有发射功率为200 W、240 W以及320 W3款，频段均为3.5 GHz，本文将对其进行硬件、性能上的对比分析。

1 硬件对比

1.1 器件工艺

320 W AAU产品采用更高功率等级的GaN（氮化镓）功放管，200 W/240 W设备则采用相对落后的LDMoS工艺。LDMoS和GaN对比，GaN功放相比LDMoS能降低基站的耗电量、散热量，同时GaN功放功率密度可达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均为192天线阵子，天线设计相同，产品迎风面积差异极小，设备尺寸的差异主要来自厚度，200 W/240 W设备比320 W在散热片的厚度设计上略薄，总体厚度差异40 mm左右，设备重量的变化主要来自机壳以及散热齿重量的略微改变，整机重量基本相当。表1为200 W/240 W/320 W设备尺寸重量。

表1 200 W/240 W/320 W设备尺寸重量

1.3 设备功耗

200 W设备是早期产品，功耗约为1 000 W，240 W/320 W设备功耗约为810 W，200 W设备功耗相比240 W/320 W设备高出23%左右，如果1个站点3台设备，则200 W设备基站一年电费约2.6×104元，240 W/320 W设备电费约2.1×104元，1个基站1年电费相差5000元，6×105个基站一年电费则相差3×105元。

2 性能对比

2.1 室外覆盖室内距离对比

理论计算200 W与320 W功率差值为2 dB（10×log（320/200）=2 dB），240 W与320 W功率差值为1.25 dB（10×log（320/240）=1.25 dB），通过实际测试可以发现其电平差值与理论计算基本一致[2]。表2为200 W/240 W/320 W设备室外不同点位的RSRP值对比。

表2 200 W/240 W/320 W设备室外不同点位的RSRP值对比

外场实测根据前期外省NSA测试情况，与320 W设备对比，采用200 W的设备时，由室外站覆盖室内，电平下降2 dB左右，覆盖深度减少5 m左右，采用240 W设备覆盖深度减少3 m左右。

2.2 软件仿真室外覆盖距离对比

以下行边缘速率50 Mb/s为同等条件仿真，200 W设备与240 W覆盖距离基本相当，与320 W相比，覆盖距离小12.5%左右（约30 m）。以RSRP≥-95 dBm的条件仿真，200 W设备覆盖半径为359 m，240 W设备覆盖半径为367 m，320 W设备覆盖半径为404 m，可以看出320 W设备覆盖距离最远，其次240 W设备，200 W设备最近。图1为200 W/240 W/320 W设备软件仿真室外覆盖距离对比。

图1 200 W/240 W/320 W设备软件仿真室外覆盖距离对比

以一个行政面积为100 km2的普通市区为例，要求市区覆盖指标满足RSRP≥-95 dBm的条件下，按照标准单站蜂窝网络覆盖面积=1.949×R2，则200 W/240 W/320 W设备建站需要的基站数理论计算如表3所示。

表3 200 W/240 W/320 W设备覆盖基站数对比

3 成本对比

根据某运营商2020年7月份集采价格，200 W/240 W设备价格相当，均为5.9×104元左右，320 W设备价格6.4×104元，单设备高出5000元。

同样以一个行政面积为100 km2的普通市区为例，在覆盖指标满足RSRP≥-95 dBm的条件下，某运营商分别选择200 W/240 W/320 W设备建站的10年总成本计算如表4所示。其中，总成本=建设成本+运营成本，建设成本=主设备+施工费；施工费约为10%设备投资。此外，运营成本只考虑基站电费，各城市基站租金差异较大，因此不考虑基站租金。

4 结 论

通过硬件、性能及成本上的对比，可以看出320 W设备在硬件、覆盖距离、速率上均优于240 W、200 W设备，价格上虽然高于200 W/240 W设备，但是长期综合成本最低，因此在目前5G网络大建设时期，如果200 W/240 W设备在集采价格没有更大优惠的情况下，建议优选性价比更高的320 W设备。表5为200 W/240 W/320 W设备对比。

表4 200 W/240 W/320 W设备成本对比

表5 200 W/240 W/320 W设备对比