向高性能、低功耗发展,5G小基站芯片持续创新 | 星科技•芯片半导体
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在5G小基站多场景应用中,小基站较宏基站相比,优势日益明显。小基站体积小、部署灵活,结构相对简单,施工更容易,可解决大部分宏基站无法解决的问题。随着5G时代的到来,网络正朝着开放化的方向发展演化。为寻求更低成本更快部署的解决方案,设备供应商开始牵手芯片厂商。
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2023年中国小基站行业快速发展
艾媒咨询《2023年中国小基站行业发展研究报告》显示,截至2022年底,中国累计建成并开通5G基站达231.2万个,总量占全球超过60%,其中2022年新增88.7万个;移动物联网连接数达18.4亿户,中国成为全球主要经济体中首个实现“物超人”的国家;5G用户达5.61亿户,在移动电话用户中占比1/3,是全球平均水平的2.75倍。
融合应用正加快推进,5G已在工业、医疗等多个行业领域发挥赋能效应,应用案例数超过5万个。信息通信业的稳健发展为中国经济社会发展、数字经济建设提供有力支撑和保障。
在5G小基站多场景应用中,小基站较宏基站相比,优势日益明显。宏基站易受到建筑物、树木等影响,覆盖效果不均匀,随着信号频率的提升,4G/5G信号穿透能力会减弱,容易出现弱覆盖区域或盲点,影响用户体验。在商场、医院等热点区域中,人群密集、流量需求远高于普通地域的区域,宏基站往往难以提供足够的流量,小基站可以起到为5G信号“补盲”“补热”的作用。
小基站体积小、部署灵活,结构相对简单,施工更容易,可解决大部分宏基站无法解决的问题。
2022年8月,中国移动公示了2022年至2023年扩展型皮站设备的集采结果。此次集采规模约为2万站,是5G商用以来最大规模的小基站集采。在5G宏基站建设已接近饱和的环境下,运营商5G网络建设重点将转向小基站。传统大型通信设备商在宏基站占据主要市场,小基站将给有能力的中小通信厂商带来机遇。
数据显示,2020-2026年期间全球小基站市场会达到18%的复合增长率,2026年全球将累计部署4900万个小基站射频点,其中中国和东南亚地区累计部署的小基站数量将占全球总量的36%。5G小基站的出货量有望从2021年开始持续放量,2024年全球增速超过33%,2026年出货量将达到6000万个。
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适合下一代蜂窝网络的优化芯片解决方案
随着5G时代的到来,网络正朝着开放化的方向发展演化。移动网络运营商(MNO)和通信服务提供商(CSP)正在寻求能减少成本和加快部署的解决方案,以满足未来几年苛刻的网络覆盖和容量目标。这使得蜂窝设备供应商在提供4G、5G、双模、宏基站以及室内外小基站等设备时在成本和性能的平衡上面临巨大挑战。
因此,设备供应商转向芯片厂商,寻求具有实现灵活度、低成本、低功耗,并可以支持例如开放式接入网络(RAN)和行业标准接口的芯片解决方案。
5G开放式RAN基带芯片和电信级软件提供商比科奇相业务负责人介绍,除了3GPP定义的核心网络和RAN设备之间的接口,以及小基站论坛(Small Cell Forum,SCF)定义的MAC和PHY之间的FAPI接口外,O-RAN联盟等运营商领导的组织也一直在为分布式网络的开放式前传接口标准进行开发和集成工作。这种RAN的拆分架构包括中央单元(CU)、分布式单元(DU)和无线单元(RU),使得来自多个供应商的RAN设备能够互联互通,通过引入行业竞争来降低成本。这种架构还提供了额外的网络扩展能力以满足运营商提高容量和覆盖范围的需求。
分布式网络(Disaggregated networks)是在LTE(4G)时代提出的一个概念,它使用云化的RAN来作为网络的一种拆分方式,并且现在变得逐渐盛行起来,其中一些RAN处理可以卸载到现成的商用(Commercial off-the-shelf,COTS)服务器或基于X86处理器的服务器上,然后通过标准化接口连接到低成本的无线单元。在超低成本的无线单元和基带单元(BBU)之间会使用CPRI接口;但是CPRI接口存在较多私有内容,需要对这部分进行标准化以实现设备供应商的多样化。
采用前传或回传基础设施架构的另一个因素是,在这种架构下企业专网发展和全新的部署网络都可受益于核心网络、基带和无线设备之间的光纤投资。这样可以在DU和RU之间实现高传输带宽和低延迟的前传连接,允许在DU中进行更多的RAN处理,并使RU变得更简单。对于前传基础设施是“非理想”的铜缆情况,较好的部署方式是使用完全集成的RAN,或是赋予无线单元更多的处理能力的拆分形式为split 2或split 6的架构。此外,在不同的应用场景中,与RAN架构和规范一起发挥作用的还有各种部署用例。
全新的5G网络给设备商带来了多重挑战。虽然Open RAN等5G标准不是万能的解决方案,但它们可以(也确实)解决了其中一些挑战,并为5G设备商和运营商提供了一条更快、更具成本效益的设备/服务的上市路径。运营商正在以更低的物料(BOM)成本为目标,希望通过优化的芯片解决方案来实现批量部署。
在Open RAN等生态系统中,设备商的多元化将促进竞争,从而降低成本。诸如比科奇等芯片供应商已经形成了高性能基带SoC产品和以降低系统功耗的产品路线图。硬化的基带/RFIC中的数字预失真(Digital Pre-Distortion,DPD)算法有助于提高射频功率效率。设备商、运营商以及诸如O-RAN联盟和电信基础设施项目(TIP)等组织都设立了开放性RAN实验室,正在不断测试开放性RAN接口的互操作性。
未来的网络必须以开放、灵活、优化和可互操作的芯片为基础,并由业内一流设备商来组成的多样化生态系统。为了竞争,作为挑战者的开放性RAN设备商需要获得支持Open RAN等5G标准的芯片,并且他们可以在公开市场上购买到这些芯片,以便与传统供应商竞争。
PC802是业界首款专为5G NR/LTE小基站的分布式和一体化RAN架构而设计的PHY SoC;凭借PC802 SoC,比科奇通过赋能设备制造商中的新加入者和挑战者企业,使其能够在开放性RAN设备市场上竞争,也为Open RAN等新的5G标准的发展做出贡献。
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高性能低功耗的商用5G小基站芯片
近日,5G开放式RAN基带芯片和电信级软件提供商比科奇,与面向无线基础设施市场的射频芯片设计公司iCana联合宣布,双方建立全新的战略合作伙伴关系,旨在利用双方各自的优势共同开发5G开放式RAN小基站射频单元参考平台。联合推出的5G NR FR1小基站射频单元(RU)参考设计将使客户能够以更快、更高效、更具成本优势地将其产品推向市场。
比科奇是一家为5G小基站设备商提供开放RAN标准的基带系统级芯片(SoC)和电信级可靠性软件产品的半导体公司。公司成立于2018年,在中国杭州、北京以及英国布里斯托尔设有研发工程中心。
比科奇创始成员在领导团队设计基带产品方面具有丰富的经验和卓著的成绩。比科奇也是中国通信标准化协会、小基站论坛(Small Cell Forum)、O-RAN联盟和RISC-V国际基金会等信息通信行业和标准组织的会员,公司产品获得了国内外多个奖项。
比科奇专为小基站设计的创新数字预失真(DPD)技术与iCana支持DPD功能的4W、8W、20W功率放大器(采用GaAs和GaN技术实现)相结合,提供了一种高效的解决方案,降低了功耗、复杂性、尺寸和成本,同时保持了高性能和高可靠性。
在此前的2023年世界移动通信大会(MWC 23)上,比科奇也向业界全面展示了自主开发的PC802小基站基带系统级芯片(SoC)、PHY软件和解决方案,全球客户基于该芯片开发的4G/5G小基站系统设备,以及一体化4G+5G双模小基站等创新技术,助力移动通信产业和生态实现创新发展。
据介绍,比科奇的PC802是业界首款专为满足包括Open RAN等标准而设计的4G/5G小基站基带SoC,可提供高性能、高灵活性、高成熟度和低功耗的基带处理解决方案,并为电信级4G+5G双模小基站的开发提供了强劲的支持。PC802 PHY SoC在推出后已交付给全球数十家客户,多家客户已使用该芯片成功开发了小基站产品,其中数款小基站产品已通过运营商的测试和认证。
参考来源
https://mp.weixin.qq.com/s/RHTfmR4bh-8jf_NhzjsClg
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