20205G基站行业市场发展趋势分析,5G商用将带来全球范围内运营商资本支出的增

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5G的峰值速率将从1Gbit/s提升至20Gbit/s,用户体验数据速度将从10Mbit/s提升至100Mbit/s;频谱效率将由1x提升至3x;支持移动速度将由350km/h提升至500km/h;通信延时将由10ms降低至1ms;设备连接密度(每平方千米)将由105提升至106;网络能量效率将由1x提升至100x;单位面积数据传输能力(每平方米)将由0.1Mbit/s提升至10Mbit/s。总结来说,5G通信网络的技术特点为增强移动带宽(eMBB)、大规模物联网(mMTC)、超高可靠低时延(uRLLC)。

图:5G性能与4G性能对比

20205G基站行业市场发展趋势分析,5G商用将带来全球范围内运营商资本支出的增加市场前景可期

 

图:5G三大应用场景

20205G基站行业市场发展趋势分析,5G商用将带来全球范围内运营商资本支出的增加市场前景可期

通讯基站是通信网络的基础,5G商用带动产业景气爆发。4G基站主要由天线、RRU(射频拉远单元)、BBU(基带处理单元)和机柜组成,5G基站为了减小信号的衰减,基站架构中将天线与RRU整合为AAU(ActiveAntennaUnit)。5G网络架构中需要大量采用高频高速规格的材料以降低信号的衰减,这一方面在于5G时代的数据量快速提升,另一方面在于5G信号的频段频率提升。鉴于无源方案向有源方案的改变以及器件的升级,5G基站天线价值量相较于4G时代快速提升。

图:4G基站与5G基站组成一览

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为了实现了更大的无线数据流量和连接可靠性,基站天线需要向大规模天线阵列(MassiveMIMO)方向演进。MassiveMIMO指的是发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,信号可以通过发射端与接收端的多个天线发送和接收,在不增加频谱资源和天线发送功率的情况下,提升系统信道容量和信号覆盖范围。相比于以前的单/双极化天线及4/8通道天线,MassiveMIMO天线数量达到64、128、256,频谱和能量的利用效率显著提升。同时,3D赋形和信道预估技术可以调整各天线阵子的相位和功率,提高系统的波束指向准确性,在增强用户信号的同时降低干扰。MassiveMIMO技术对天线设计提出更高要求,进一步提升天线价值量。

以国内运营商为例,2013年下发4G牌照后,2014年和2015年运营商累计资本开支同比增加11.38%和16.37%。从基站建设数量来看,考虑到5G频段频率提升引起信号衰减,5G宏基站的数量相比于4G提升。根据中国联通网络技术研究院无线技术研究部高级专家李福昌表示,5G宏基站数量是4G宏基站数量的1.5-2倍,总量有望达到600万站以上。

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为了解决5G高频信号室内覆盖难题,5G网络还需要大量小基站协同宏基站进行连续覆盖和室内浅层覆盖。小基站根据覆盖范围大小可以分为微基站、皮基站和飞基站,覆盖范围(理论半径)在10-200m。根据《2016中国统计年鉴》,2015年底全国城市建设情况城区面积19.17万平方公里,建成区面积5.21万平方公里。假设取建成面积作为小基站所需覆盖的面积,小基站平均覆盖面积1万平方米(平均覆盖半径取100米),单运营商小基站数量为500万个,三家运营商合计所需数量将超过1000万座。小基站建设成本远远小于宏基站,假设小基站建设均价1000元,则对应小基站总投资在百亿级别。

图:宏基站与小基站性能参数一览

20205G基站行业市场发展趋势分析,5G商用将带来全球范围内运营商资本支出的增加市场前景可期

资料来源:锐观咨询整理

5G频段分为Sub-6GHz频段以及毫米波频段,以目前5G频谱划分的情况来看,毫米波频段主要集中在24GHz-40GHz。毫米波有着丰富的频谱资源,大带宽满足超高速通信需求,根据香农公式,我们可以看到数据传输速率与贷款成正比,毫米波的引用为5G时代解决大带宽高速率传输需求。

针对毫米波的射频前端技术路径仍在不断探索,从消费电子应用来看,高通、三星等推出毫米波手机,其中通过封装天线(简称AiP)实现毫米波信号的接收。AiP通过先进封装工艺将天线与芯片集成在模组内,顺应手机器件集成度提高的需求,同时也降低毫米波信号收发过程的衰减。展望未来,高频通讯应用领域广泛,包括汽车雷达、低轨卫星通信、毫米波基站、军用通讯等等,市场空间仍具备较大增长动力。

图:微波射频应用广泛

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电子产业高频高速的趋势下,高频材料的市场需求呈现快速提升,尤其是电子电路板(PCB)以及覆铜板基材。信号传输速度与介电常数(Dk)、介质损耗(Df)有直接关系:介电常数(Dk)越小越稳定,高频高速性能越优;介质损耗(Df)越小越稳定,高频高速性能越优。实现PCB产品的高频高速要求,核心在于使用具备低介电常数(Dk)与低介质损耗(Df)的覆铜板。目前主流的高频覆铜板通过使用聚四氟乙烯(PTFE)、碳氢化合物树脂材料实现,中罗杰斯在PTFE市场中市占率达到90%以上。国内高频覆铜板产品进行国产替代的难点一方面在于产品本身的技术壁垒,同时也会存在终端客户指定等隐形规则。但随着国产替代政策加码,国内已经呈现良好的国产替代趋势。

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