5G 产业链：基站天线和小基站爆发潜力大

发布于：2018/10/22 15:45:07 | 604 次阅读

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　　5G宏基站数的翻倍增长及技术演进带来基站天线成倍增长空间。
　　5G关键性能指标十倍的增长需要基站数翻倍增长以支撑。5G的三个关键的效率需求包括频谱利用效率、能耗效率和成本效率。
　　具体来说，5G在频谱效率、能源效率和成本效率的提升需求在十倍甚至百倍以上，关键技术加速催化。
　　如下所示，5G的性能指标主要从用户体验速率(bps)、连接数密度(1/Km2)、端到端时延(ms)等方面提出要求。
　　其中，用户体验速率(bps)从4G时代的10Mbit/s升级至100Mbit/s，这对5G网络覆盖能力提出了全面升级的要求。
　　根据理论值计算，在越高的频谱上传播信号，信号损耗越高，所需要的基站数也需要越高。从连续覆盖角度来看，5G的基站数量可能是4G的1.5-2倍。
　　截止2017年底，我国已搭建了328万座4G宏基站，按照1.5倍的保守值计算，5G基站数至少在500万座。
　　大规模天线(massiveMIMO)技术放大基站天线需求。从2G到4G，基站天线经历了一体化宏基站、基带处理单元和射频拉远模块分离、MIMO天线、有源天线、MassiveMIMO等发展阶段。
　　随着4.5G和5G时代的到来，MassiveMIMO技术被引入，直接导致基站天线发展的三个趋势:1)无源天线向有源天线发展2)光纤替代馈线3)RRH(射频拉远头)和天线部分集成。
　　随着通信网络向5G的不断演进，阵列天线(多天线空分复用)、多波束天线(网络致密化)和多频段天线(频谱扩展)将成为未来基站天线发展的主要类型。
　　MIMO能够充分利用空间资源，通过在底层物理设备中安装多个发射与接收天线，使得信号能够在多个天线之间实现多发多收，在不增加频谱资源与发射功率的基础之上，改善通信质量，拓宽通信信道，是后4G时代的关键通信技术。
　　目前，MIMO在LTE的R11、R12中得到了不断的完善与加强，在传统的MIMO仅支持8个天线端口的基础上，美国贝尔实验室2010年提出了MassiveMIMO，利用多根天线形成的空间自由度及有效的多径分量，极大增加了频谱利用率和可靠性。
　　基站天线投资比例在整个无线网络中仅占2%左右，但是其对基站通信系统中网络指标的影响超过5成，因此，也一直在通信技术演进的过程中扮演着重要的角色。
　　大规模MIMO在系统频谱效率、用户体验、传输可靠性的提升上提供了重要保证，同时能够支撑的网络容量是8×8MIMO天线的10倍以上，能够较好的满足未来的海量连接需求和几何级别的流量需求增长。
　　一般而言，普通的基站需要配置3面天线，4G基站则需要配置2×2(即2根接收天线和2跟发射天线)面，未来随着5G落地，MassiveMIMO基站(128，256根甚至更多天线)的大规模应用将促使基站天线数量增长(排除有源无源的差别后，单价相对会下降)。
　　在移动通信系统升级之际，基础上游的基站天线需求有望倍增，相应市场会快速放大，如下所示，在4G建设起始的2013-2014年，国内天线市场规模迅速增长，而5G来临之际的2020-2021年，这一增长弹性将进一步放大。
　　此外，5G对毫米波的技术要求，也促进了移动终端和基站端天线的更新换代和数量的增长。天线向有源方向发展将带动单个天线的价值提升。
　　根据我们的测算，5G时期基站天线市场规模或达7000亿人民币。
　　根据上述数据，14~17年的国内4G建设高峰期，总天线市场国模约320亿，对应新建的320万左右的4G基站，约一个基站的天线价值量在1万左右(3副天线)。
　　同期海外市场规模约为130亿美元，对应200万左右4G基站。而到了5G时代，5G基站数将是4G的1.5~2倍。
　　而5G基站天线的单体价值量或是4G的3~4倍，两项叠加(暂不考虑单基站天线数量的增加)，5G时期的天线总规模或是4G的4.5~8倍，对应5000~9000亿人民币的市场，取中间值为7000亿。
　　当前阶段，4G低频重耕及海外建设需求弥补资本开支空窗期，基站天线市场景气度依旧较高。
　　自从2007年澳大利亚运营商首次关闭CDMA网络服务，掀起了频谱重耕的热潮，如AT&T、澳洲电信、新加坡Singtel和StarHub等也将关闭GSM网络。据Ovum预测，到2020年左右，2G网络将在范围内全面消失。
　　目前，我国频谱重耕条件逐渐成熟，随着4G覆盖的完善和渗透，2G和3G用户向4G用户转换已到后期阶段，此外政策面和网也对频谱重耕作出了积极回应。
　　频谱重耕将推动运营商通信基站大范围的改造升级，带动基站侧更新换代的需求增长。
　　2017年，随着中国联通展开对900M频段的重耕以及中国电信对800M频段进行重耕，导致国内基站天线市场下滑幅度并不大。
　　2018年，中国电信进入800M重耕深化年，重点发力“五高一地”实现精准建设;中国联通在完成混改后将加大900M重耕执行力度，给基站天线市场提供流量较强的支撑。
　　而发展中国家4G建设方兴未艾，海外基站天线市场空间广阔。
　　实际上，亚太、中东、北非等发展中国家目前处于4G建设期中，相应需求景气度高，以印度为例，其的电信运营商BhartiAirtel近年来的资本开支连续上涨，4G建设处于高峰期。相应地，基站天线市场空间依旧较大。
　　此外，三大运营商均开展NB-IOT网络的建设，对于相应天线的需求旺盛。如中国移动2017年完成111万面NB-IOT天线招标，对应其40万NB-IOT基站建设的目标。
　　随着联通和电信都将建成与移动规模相当的全国覆盖的NB-IOT网络，预期2018、2019年将迎来大规模招标。
　　并且，4G后周期时代，多频天线常用来满足低频重耕以及网络演进需求，相应的智能天线单价较高，也一定程度上填补了数量上需求的下滑。
　　如2018年9月份中移动开展“4+4+8+8”独立电调智能天线产品集中采购(批次)，项目预估采购规模约14.09万面。
　　“4488”天线可同时支持900M、1800M、FA频段8T8R以及D频段8T8R，节省天面空间及TCO，但其造价也较高，在6000~8000元之间，而常规的4G基站天线价格在3000~4000元。因此中移动的这一采购总额超9亿，提振了行业的信心。
　　整体来看，当前阶段，国内基站天线市场规模有望保持平稳，并在2019年下半年5G建设逐步开始后，迎来新一轮上升。
　　5G超密集组网技术刺激小基站千亿新增市场
　　5G性能提升还需依赖超密集组网提升空间复用度。
　　为了解决未来移动数据流量增长1000倍以及用户体验速率提升10-100倍的需求，除了增加频谱带宽以及采用先进的无线技术提升频谱利用率以外，最为有效的办法依旧是加密小区基站的部署从而提升空间复用度。
　　传统的无线通信方式通常采用小区分裂的方式部署基站，但是随着覆盖半径的逐步减小，小区分裂很难进行，需要在室内外热点区域密集部署小功率的基站，即超密集组网。
　　超密集组网的典型应用场景包括:办公室、密集住宅、密集街区、校园、大型集会、体育场、地铁、公寓等等。
　　基站按照覆盖半径和发射功率可以分为宏基站、微基站、皮基站和飞基站。其中宏基站的发射功率在几十瓦以上，覆盖半径在2km以上。
　　而热点区域覆盖则更适合小基站，包括微基站、皮基站和飞基站，功率只要毫瓦到瓦级别，覆盖半径在十米到几十米之间。小基站的硬件成本远低于宏基站，更适合于室内或者室外大数据热点区域。
　　随着小区部署密度的增加，超密集组网将面临许多新的技术挑战，如干扰、移动性、站址、传输资源以及部署成本等，因此如何灵活部署与维护、干扰管理和抑制、接入和回传、联合设计以及小区虚拟化技术等是超密集组网的重要研究方向。
　　电磁波频率越高、波长便越短、衍射能力也越弱，同时由于涉及穿透能力，信号在穿透过程中会发生能量损耗，因此高频电磁波传输距离近，传输损耗大，相关基站设备需密集部署，基站体积的减小对天线和滤波器集成化要求也较高。
　　超密集组网打开小基站千亿市场空间。
　　一方面由于微型化的基站方便部署且易携带，可以根据使用场所灵活布设，且同时功耗低、成本低，容易满足未来物联网海量连接、海量部署的特点，小基站具有填补网络覆盖漏洞并提升网络服务质量的特点。
　　另一方面，未来尺寸小、多制式、异构接入的基站将有更多的发展空间，推广是趋势，甚至有望替代现有WiFi的单一无线制式路由器。
　　从这个角度看，未来小基站存在机会。5G应用毫米波的场景就在室内，使得消费者对于大带宽需求上升，从而提升小基站需求。根据市场研究机构ABIResearch调查显示，2021年室内小型基站市场规模将达到18亿美元。
　　根据我们的测算，5G小基站的市场规模或为2500亿元。
　　假设单个宏基站的覆盖距离为300米，其覆盖面积内需要用小基站对相应市内热点区域进行覆盖，以小基站覆盖半径30m估算，该区域需要100个小基站，而热点区域可能只占到覆盖面积的25%，因此需要约25个小基站。
　　而按照5G基站数是4G的1.5倍计算，国内5G基站数约为500万，则小基站数量理论需求为1.25亿个，按照小基站2000元/台的均价计算，市场空间为2500亿人民币。
　　小基站已在全国21省市商用，运营商规模集采即将到来。如下图所示，4G时代，全国已有21省市试水小基站，但整体采购量都不大，预计整体采购量不超过50万台。
　　此前中国移动曾于2015年进行过集采，规模大概为9.6万个。
　　时隔三年，2018年8月，中国移动再次开启皮基站集中采购，本次集采超87万台，以4G拓展型皮基站为主，超过历年省级采购总和。预计5G时代，这一采购数量将继续大幅攀升。

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