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路灯+5G基站=智慧路灯:中国5G基站行业现状及发展方向

简介

自6月6日,工信部正式向四大运营商发放 5G 商用牌照后,我国正式迈入5G时代。 5G,即5G是第五代移动通信技术的简称,5G的意义在于万物互联,即所有“人”和“物”都将存在在有机的数字生态系统中。

初夏加班后的夜晚,不温不凉的天气。

安静的街道上,暖黄的路灯打在身上,温暖着每个夜归人回家的路。

距离1843年中国的第一盏路灯——煤油灯在上海诞生已经过去了100多年,100多年过去,路灯仿佛已经不是当年的那个路灯了。

 就像在过去,我们怎么也没有想到,有一天路灯竟然可以和5G基站联系到一起!

7月11日,金华路灯管理所施工人员在西市街安装智慧路灯,这是智慧灯杆在金华首次试点。

 自6月6日,工信部正式向四大运营商发放 5G 商用牌照后,我国正式迈入5G时代。

5G,即5G是第五代移动通信技术的简称,5G的意义在于万物互联,即所有“人”和“物”都将存在在有机的数字生态系统中。

5G要实现,其中有关键的一步就是基站建设,当我们用手机打电话时,信号就会同时由附近的一个基站发送和接受,通过基站,电话被接入到移动电话网的有线网络。也就说,没有基站的“中介作用”,我们的手机便接收不到通讯信号。 

 

1、基站——撬动5G的必要通道

 

想到基站,在很多人的记忆中可能就是一座铁塔。

其实铁塔只是基站的一部分,相当于一个承载物,基站是由机房和天线组成,天线需要悬挂在高处,根据周围的环境不同,有的地方需要建铁塔来悬挂天线。一般来说,农村的基站需要建铁塔作为支撑,城市的基站一般不用建铁塔,天线可以直接安装在足够高的楼顶上。

1986年,我国的第一座移动通信基站在秦皇岛调试完成,1987年,第一个无线基站在广州建成,彼时还处在1G时代。

从图片中可以看出,当时的基站有什么特点:体积大且笨重。基带处理、射频处理、供电单元等全都放在一个机柜里,建设、扩容、运维都很麻烦,这种状况一直持续到2G时代。

3G时代,软件定义无线电为基站打开了一扇窗,于是有了BBU和RRU分离的构架,一个BBU可以为多个RRU提供基带资源池。这一模块式的基站构架不仅降低了建网成本,提升了网络扩容升级的灵活性,光纤连接也能减少损耗,其体积也缩小了许多。

4G时代仍然采用软件定义无线电的方式,4G基站最大的特点是SingleRAN,是一套设备融合了2G/3G/4G多种标准制式,进一步降低了基站的复杂性和建设成本。

如今进入5G时代,5G支持超高速率、超低时延和超多连接,业务面向多样化,对基站提出新的要求,一个显著的特点就是小基站需求扩增。 

 

为什么需要小基站?

随着 1G、2G、3G、4G 的发展,使用的电波频率是越来越高的。这主要是因为,频率越高,能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富,能实现的传输速率就越高。

 

但是,电磁波有一个显著的特点:频率越高,波长越短,越趋近于直线传播(绕射能力越差)。频率越高,在传播介质中的衰减也越大。所以,为了建设一张覆盖面积广的网络,5G必须寻找新的出路,5G网络需要一张小而密的网络。

 

 

2、5G,想象力可以构建未来世界

 

有历史学家说过,人类之所以能够超越地球上的其他物种建立文明,主要是因为他们能够在自己的大脑中创造出现实中不存在的东西,这一点在科幻电影中表现的尤为明显。《钢铁侠》中的外骨骼技术已经应用到现代医疗中,《霹雳游侠》的自动驾驶汽车已经被大家熟知,《阿凡达》中的全息投影技术全国人民在春晚中已经目睹……

大多时候,科幻小说也是用现有的科学技术用想象力延伸科技的深度,构造了未来世界的星辰大海。当技术已经呼之欲出的时候,我们或许把应用串联起来去思考场景实现背后的底层逻辑。

5G基站有几大显著特点:频段高、基站多、基站贵、功耗高,数据显示:5G基站数量将至少是4G的2倍、5G基站成本也将超过4G基站的2倍,功耗则是4G基站的3倍。

对于国内的运营商而言,他们在面对5G全面铺开的时候,激动之余也在隐隐担心成本问题,因为当前运营商们4G时代的成本还没有收回。以中国移动为例,2013年末中国移动获得4G TD牌照并开启规模建设和商用。财报数据显示,2014年到2018年间,中国移动4五年之间中国移动在4G网络上的投资超过3600亿元。

5G基站虽然成本高但是它又是必要的,没有基站就没有信号,没有信号设备就无法连接。想要织一张小而密的网络,必然需要一个充当“铁塔”功能的载体,暂且把这个载体想象成一根杆子。

鉴于5G基站成本之高,如果把这根杆子是现成的,搭载基站的杆子物尽其用,成本是不是就会降低?

  • 5G时代的自动驾驶大概是很多人期待的,因为L4/L5级别的自动驾驶出现,车主的双手将会被解放。自动驾驶的实现有赖于车联网的实现,借助信息通信技术,车联网可以实现车、人、路、车与云端服务平台链接起来,为车辆规划出最优规划路线,当然这也是智慧城市实现的基础。所以杆子上可以放置采集车辆及周边情况的摄像头。

  • 除此之外,摄像头捕获的图像也能接入到公安系统,通过系统的人工智能为社会治安保驾护航,可广泛用于可疑人员排查及寻亲等场景;

  • 随着清洁能源的发展,电动汽车成为将成为主流,针对电动汽车续航里程不长的痛点,可以在路灯上安装充电桩;

  • 对于气象部门来说,可以在杆子上放置一些温度、湿度、雾霾传感器,为用户提供更加精准的室外环境信息;

  • 对于广告商来说,可以在杆子上安装智慧屏,根据人群的喜好,实现广告精准投放;

综上,这根杆子的画像大概是这样的:一根杆、布点密集、有电、有网,这不就是路灯吗?

目前城市路灯的间距范围约在20-30米,而5G基站的间距约在100-200米左右,路灯的供电优势、覆盖密集、节省空间、盲点覆盖可以大大减少基站部署选址的时间,便于迅速复制。

于是,搭载5G基站的智慧路灯(下图)出现了。

从当地媒体曝光的情况来看,智慧路灯主要以路灯灯杆为载体,集智慧节能照明、信息网络、云端管理等为一体,预留5G接口,可实现路灯智慧照明、视频监控、环境监测、充电桩、无线网络、LED显示屏、灯箱广告、窨井水位传感报警等多种功能。当前,在深圳、广州、上海、武汉等地已经开启了5G智慧路灯试点工作。

 

3、中国的基站市场:抱团取火,头部效应明显

 

参考武汉市人民政府办公厅印发的《武汉市5G基站规划建设实施方案》,以后期平均成本稳定来算,未来我国5G小基站建设总量达2000万个,同时预计90%是属于室外小基站,天风证券预测智慧灯杆市场空间为1512亿元(2000万站*90%室外*70%挂载到智慧灯杆*单价1.2万元/套)。基站需求催生了基站载体(铁塔)、站址的需求。

伴随着5G商用的全面展开,5G基站作为重要的基础设施载体起重要作用,分析5G小基站的发展概况可以从5G整个产业链中来看。

5G基站位于产业链上游,处在基础设施建设之列。在我国的5G微基站建设中头部效应明显,市场主要掌握在头部玩家手中,在基站铺设的过程中设备厂商采用“抱团取火”的方式。

抱团的第一层级发生在运营商之间。

2015年之前,中国市场上绝大多数通信铁塔基础设施均由通信运营商自行建设、自行运营,资源难以实现共享与协同。在自建铁塔时代,铁塔的多少决定了运营商网络质量的优劣且成本高,造成资源浪费。

最近几年国家发布的一系列法案中也明确规定:通信运营商(移动、联通、电信)原则上不得自建铁塔等基站配套设施以及地铁、高速铁路、高速公路及交通枢纽等重点场所的室内分布式天线系统,而应交由中国铁塔统筹通信铁塔的建设与共享。

2014年,移动、电信和联通共同出资设立了中国铁塔,各家运营商铁塔的“共享时代”拉开。随着站均租户数量的提升,中国铁塔给予租户的折扣力度逐档增强,这也和共享铁塔降本、提高效率的初衷不谋而合。

截至2017年12月,中国通信铁塔基础设施服务提供商拥有的站址数量达到194万座,高于全球主要国家水平。其中,中国铁塔拥有187.2万座(2018H1已经达到189.8万座),范围遍及全国各地,占比高达96.5%。

第二层抱团,是中国铁塔、各设备厂商之间、生态链企业之间的抱团。

在2018年合作伙伴启动大会上,中国铁塔与华为技术荣鼎彩平台、中兴克拉科技荣鼎彩平台、诺基亚通信系统技术(北京)荣鼎彩平台、上海大唐移动设备荣鼎彩平台、杭州海康威视数字技术荣鼎彩平台、浙江大华技术荣鼎彩平台等137家合作伙伴签署了合作意向书,布局未来“大共享”的蓝海市场。全国多地的智慧灯杆都出自中国铁塔之手,在共享资源的同时也在一定程度上减少铁塔的建设成本。 

在智慧灯杆产业链条上,除了运营商网络合建的中国铁塔,还有更多的逐鹿者,如华为、数知科技等。早在2014年,华为就成立了华为eLTE生态联盟,旨在与上下游集成商、设备商一起通力合作,为全球行业客户提供优质的商用eLTE宽带集群技术和解决方案,来自生态圈不同领域的上百家机构和厂商,正将eLTE解决方案从以往公共安全领域应用为主,逐步扩展到智慧城市、智能电网、数字化园区等更多市场。

2016年,华为在全球规模最大的ICT科技展会CeBIT 2016上发布了首个多级智能控制照明物联网解决方案以后,华为在城市路灯领域开始强势爆发,从NB-IoT到当下火热的智慧杆,华为都成为了行业的引领者。

在近日举行的“2019·5G创新发展大会”上,广州市人民政府与华为公司签订5G战略合作框架协议,其中广州市智慧灯杆联盟应运而生,华为由此加入智慧灯杆的市场竞争中。

除此之外,一直以来,华为都从实践的角度协助推进国家标准制定,积极开展智慧城市顶层设计。作为《智慧城市顶层设计》国家标准的主要编辑者,华为积极开展智慧城市顶层设计,从实践的角度积极协助推进国家标准的制定,为北京、上海、深圳、南昌、兰州和三亚等多个城市提供了智慧城市顶层设计。

由于5G基站建设的强技术壁垒,5G基站的玩家中的头部效应明显,华为是5G基站玩家中的重点。华为自2009年开始启动 5G 的研究,从华为公布的数据来看,不包括终端业务,华为10年内在5G领域的投资超过40亿美元,覆盖了材料、芯片、算法等领域。

据华为5G产品线总裁杨超斌透露,今年在5G系统侧投入,人数差不多是1万多人,整个预算的金额,在5G系统侧不含终端,整个研发费用的投入超过100亿人民币。

十年的时间积累技术,华为建立了自己的壁垒,弯道超车,完成从跟随到引领的跨越:

  • 截至目前,华为已经拿到了包括德国、英国、俄罗斯等国家在内的50+国际5G订单,排名全球第一!

  • 5G提案18000件,拿到中国首张5G终端电信设备进网许可证。

  • 今年3月份,华为还发布了全球首颗5G基站核心芯片天罡和首个5G商用终端CPE。

  • 华为5G专利全球排名第一名,占比达到20%。

中国移动6月6日发布的《2019年核心网支持5G NSA功能升级改造设备集中采购单一来源采购信息公告》显示:一共采购1131套设备,华为拿到52%份额,位居第一。爱立信则拿到34%份额,位居第二。剩下的市场份额被诺基亚和中兴通讯分享,其中,诺基亚获得10%份额,中兴4%。

从全球来看,从7月17日举办的IMT-2020峰会获悉,华为已经获得50+ 5G商用合同,诺基亚签署了43个商业合同,爱立信获得23个5G商用合同,中兴获得25个5G商用合同。

 

业界预估,伴随 5G 的商用大幕拉开,有着完善和深入布局的华为在新的时代占据独特的领先地位,将充分享受到行业红利。除此之外,华为产业链相关的供应商将直接受益。(如上图)

根据华为公布的供应商名单来看,2018 年核心供应商一共有 92 家,美国企业数量最多共 33 家,大陆排名第二有 22 家,今年以来的中美贸易摩擦将使国产化替代需求更加迫切,加速推动电子元器件行业国产化进程。

 

4、结尾 

 

100多年前,上海街头的第一盏路灯虽然是煤油点燃的,可是在人们的心中,那灯光比月光还要神圣。据说,黄浦江边摩肩接踵的人群会专门前往一睹路灯的风采。

从煤油灯、煤气路灯到电灯再到如今的“智慧路灯”,路灯不再是一个一次性的工程项目,也不仅仅只具备照明的单一功能。智慧路灯凭借收集数据的重要特性,将成为一座城市的数据入口,其运营所产生的数据价值将日益凸显出来,可以打开更为广阔的市场。

无论是基站、智慧路灯,回归到事情的本质,这些都是5G带来的。

5G带动基站建设、智慧路灯、智慧城市、终端设备爆发、产业上下游企业受益,这些看似风牛马不相关的东西由于5G被点燃,被串联起来,引爆一个又一个行业,也让彼此的链接更加紧密。

人类对未来的思考都跳脱不了当下思维的限制。

5G能带来什么?搭载5G基站的路灯或许只是一个开始。

 

原文来自芯世相

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