5G宏基站數(shù)的翻倍增長(zhǎng)及技術(shù)演進(jìn)帶來(lái)基站天線成倍增長(zhǎng)空間。

5G關(guān)鍵性能指標(biāo)十倍的增長(zhǎng)需要基站數(shù)翻倍增長(zhǎng)以支撐。5G的三個(gè)關(guān)鍵的效率需求包括頻譜利用效率、能耗效率和成本效率。

具體來(lái)說(shuō)，5G在頻譜效率、能源效率和成本效率的提升需求在十倍甚至百倍以上，關(guān)鍵技術(shù)加速催化。

如下所示，5G的性能指標(biāo)主要從用戶體驗(yàn)速率(bps)、連接數(shù)密度(1/Km2)、端到端時(shí)延(ms)等方面提出要求。

其中，用戶體驗(yàn)速率(bps)從4G時(shí)代的10Mbit/s升級(jí)至100Mbit/s，這對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力提出了全面升級(jí)的要求。

根據(jù)理論值計(jì)算，在越高的頻譜上傳播信號(hào)，信號(hào)損耗越高，所需要的基站數(shù)也需要越高。從連續(xù)覆蓋角度來(lái)看，5G的基站數(shù)量可能是4G的1.5-2倍。

截止2017年底，我國(guó)已搭建了328萬(wàn)座4G宏基站，按照1.5倍的保守值計(jì)算，5G基站數(shù)至少在500萬(wàn)座。

大規(guī)模天線(massiveMIMO)技術(shù)放大基站天線需求。從2G到4G，基站天線經(jīng)歷了一體化宏基站、基帶處理單元和射頻拉遠(yuǎn)模塊分離、MIMO天線、有源天線、MassiveMIMO等發(fā)展階段。

隨著4.5G和5G時(shí)代的到來(lái)，MassiveMIMO技術(shù)被引入，直接導(dǎo)致基站天線發(fā)展的三個(gè)趨勢(shì):1)無(wú)源天線向有源天線發(fā)展2)光纖替代饋線3)RRH(射頻拉遠(yuǎn)頭)和天線部分集成。

隨著通信網(wǎng)絡(luò)向5G的不斷演進(jìn)，陣列天線(多天線空分復(fù)用)、多波束天線(網(wǎng)絡(luò)致密化)和多頻段天線(頻譜擴(kuò)展)將成為未來(lái)基站天線發(fā)展的主要類型。

MIMO能夠充分利用空間資源，通過(guò)在底層物理設(shè)備中安裝多個(gè)發(fā)射與接收天線，使得信號(hào)能夠在多個(gè)天線之間實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源與發(fā)射功率的基礎(chǔ)之上，改善通信質(zhì)量，拓寬通信信道，是后4G時(shí)代的關(guān)鍵通信技術(shù)。

目前，MIMO在LTE的R11、R12中得到了不斷的完善與加強(qiáng)，在傳統(tǒng)的MIMO僅支持8個(gè)天線端口的基礎(chǔ)上，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室2010年提出了MassiveMIMO，利用多根天線形成的空間自由度及有效的多徑分量，極大增加了頻譜利用率和可靠性。

基站天線投資比例在整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中僅占2%左右，但是其對(duì)基站通信系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的影響超過(guò)5成，因此，也一直在通信技術(shù)演進(jìn)的過(guò)程中扮演著重要的角色。

大規(guī)模MIMO在系統(tǒng)頻譜效率、用戶體驗(yàn)、傳輸可靠性的提升上提供了重要保證，同時(shí)能夠支撐的網(wǎng)絡(luò)容量是8×8MIMO天線的10倍以上，能夠較好的滿足未來(lái)的海量連接需求和幾何級(jí)別的流量需求增長(zhǎng)。

一般而言，普通的基站需要配置3面天線，4G基站則需要配置2×2(即2根接收天線和2跟發(fā)射天線)面，未來(lái)隨著5G落地，MassiveMIMO基站(128，256根甚至更多天線)的大規(guī)模應(yīng)用將促使基站天線數(shù)量增長(zhǎng)(排除有源無(wú)源的差別后，單價(jià)相對(duì)會(huì)下降)。

在移動(dòng)通信系統(tǒng)升級(jí)之際，基礎(chǔ)上游的基站天線需求有望倍增，相應(yīng)市場(chǎng)會(huì)快速放大，如下所示，在4G建設(shè)起始的2013-2014年，國(guó)內(nèi)天線市場(chǎng)規(guī)模迅速增長(zhǎng)，而5G來(lái)臨之際的2020-2021年，這一增長(zhǎng)彈性將進(jìn)一步放大。

此外，5G對(duì)毫米波的技術(shù)要求，也促進(jìn)了移動(dòng)終端和基站端天線的更新?lián)Q代和數(shù)量的增長(zhǎng)。天線向有源方向發(fā)展將帶動(dòng)單個(gè)天線的價(jià)值提升。

根據(jù)我們的測(cè)算，5G時(shí)期全球基站天線市場(chǎng)規(guī)模或達(dá)7000億人民幣。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，14~17年的國(guó)內(nèi)4G建設(shè)高峰期，總天線市場(chǎng)國(guó)模約320億，對(duì)應(yīng)新建的320萬(wàn)左右的4G基站，約一個(gè)基站的天線價(jià)值量在1萬(wàn)左右(3副天線)。

同期海外市場(chǎng)規(guī)模約為130億美元，對(duì)應(yīng)200萬(wàn)左右4G基站。而到了5G時(shí)代，5G基站數(shù)將是4G的1.5~2倍。

而5G基站天線的單體價(jià)值量或是4G的3~4倍，兩項(xiàng)疊加(暫不考慮單基站天線數(shù)量的增加)，5G時(shí)期的天線總規(guī)模或是4G的4.5~8倍，對(duì)應(yīng)5000~9000億人民幣的全球市場(chǎng)，取中間值為7000億。

當(dāng)前階段，4G低頻重耕及海外建設(shè)需求彌補(bǔ)資本開支空窗期，基站天線市場(chǎng)景氣度依舊較高。

自從2007年澳大利亞運(yùn)營(yíng)商首次關(guān)閉CDMA網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，全球掀起了頻譜重耕的熱潮，如AT&T、澳洲電信、新加坡Singtel和StarHub等也將關(guān)閉GSM網(wǎng)絡(luò)。據(jù)Ovum預(yù)測(cè)，到2020年左右，2G網(wǎng)絡(luò)將在全球范圍內(nèi)全面消失。

目前，我國(guó)頻譜重耕條件逐漸成熟，隨著4G覆蓋的完善和滲透，2G和3G用戶向4G用戶轉(zhuǎn)換已到后期階段，此外政策面和核心網(wǎng)也對(duì)頻譜重耕作出了積極回應(yīng)。

頻譜重耕將推動(dòng)運(yùn)營(yíng)商通信基站大范圍的改造升級(jí)，帶動(dòng)基站側(cè)更新?lián)Q代的需求增長(zhǎng)。

2017年，隨著中國(guó)聯(lián)通展開對(duì)900M頻段的重耕以及中國(guó)電信對(duì)800M頻段進(jìn)行重耕，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)基站天線市場(chǎng)下滑幅度并不大。

2018年，中國(guó)電信進(jìn)入800M重耕深化年，重點(diǎn)發(fā)力“五高一地”實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)建設(shè);中國(guó)聯(lián)通在完成混改后將加大900M重耕執(zhí)行力度，給基站天線市場(chǎng)提供流量較強(qiáng)的支撐。

而發(fā)展中國(guó)家4G建設(shè)方興未艾，海外基站天線市場(chǎng)空間廣闊。

實(shí)際上，亞太、中東、北非等發(fā)展中國(guó)家目前處于4G建設(shè)期中，相應(yīng)需求景氣度高，以印度為例，其最大的電信運(yùn)營(yíng)商BhartiAirtel近年來(lái)的資本開支連續(xù)上漲，4G建設(shè)處于高峰期。相應(yīng)地，全球基站天線市場(chǎng)空間依舊較大。

此外，三大運(yùn)營(yíng)商均開展NB-IOT網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，對(duì)于相應(yīng)天線的需求旺盛。如中國(guó)移動(dòng)2017年完成111萬(wàn)面NB-IOT天線招標(biāo)，對(duì)應(yīng)其40萬(wàn)NB-IOT基站建設(shè)的目標(biāo)。

隨著聯(lián)通和電信都將建成與移動(dòng)規(guī)模相當(dāng)?shù)娜珖?guó)覆蓋的NB-IOT網(wǎng)絡(luò)，預(yù)期2018、2019年將迎來(lái)大規(guī)模招標(biāo)。

并且，4G后周期時(shí)代，多頻天線常用來(lái)滿足低頻重耕以及網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)需求，相應(yīng)的智能天線單價(jià)較高，也一定程度上填補(bǔ)了數(shù)量上需求的下滑。

如2018年9月份中移動(dòng)開展“4+4+8+8”獨(dú)立電調(diào)智能天線產(chǎn)品集中采購(gòu)(第一批次)，項(xiàng)目預(yù)估采購(gòu)規(guī)模約14.09萬(wàn)面。

“4488”天線可同時(shí)支持900M、1800M、FA頻段8T8R以及D頻段8T8R，最大程度節(jié)省天面空間及TCO，但其造價(jià)也較高，在6000~8000元之間，而常規(guī)的4G基站天線價(jià)格在3000~4000元。因此中移動(dòng)的這一采購(gòu)總額超9億，提振了行業(yè)的信心。

整體來(lái)看，當(dāng)前階段，國(guó)內(nèi)基站天線市場(chǎng)規(guī)模有望保持平穩(wěn)，并在2019年下半年5G建設(shè)逐步開始后，迎來(lái)新一輪上升。

5G超密集組網(wǎng)技術(shù)刺激小基站千億新增市場(chǎng)

5G性能提升還需依賴超密集組網(wǎng)提升空間復(fù)用度。

為了解決未來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)1000倍以及用戶體驗(yàn)速率提升10-100倍的需求，除了增加頻譜帶寬以及采用先進(jìn)的無(wú)線技術(shù)提升頻譜利用率以外，最為有效的辦法依舊是加密小區(qū)基站的部署從而提升空間復(fù)用度。

傳統(tǒng)的無(wú)線通信方式通常采用小區(qū)分裂的方式部署基站，但是隨著覆蓋半徑的逐步減小，小區(qū)分裂很難進(jìn)行，需要在室內(nèi)外熱點(diǎn)區(qū)域密集部署小功率的基站，即超密集組網(wǎng)。

超密集組網(wǎng)的典型應(yīng)用場(chǎng)景包括:辦公室、密集住宅、密集街區(qū)、校園、大型集會(huì)、體育場(chǎng)、地鐵、公寓等等。

基站按照覆蓋半徑和發(fā)射功率可以分為宏基站、微基站、皮基站和飛基站。其中宏基站的發(fā)射功率在幾十瓦以上，覆蓋半徑在2km以上。

而熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋則更適合小基站，包括微基站、皮基站和飛基站，功率只要毫瓦到瓦級(jí)別，覆蓋半徑在十米到幾十米之間。小基站的硬件成本遠(yuǎn)低于宏基站，更適合于室內(nèi)或者室外大數(shù)據(jù)熱點(diǎn)區(qū)域。

隨著小區(qū)部署密度的增加，超密集組網(wǎng)將面臨許多新的技術(shù)挑戰(zhàn)，如干擾、移動(dòng)性、站址、傳輸資源以及部署成本等，因此如何靈活部署與維護(hù)、干擾管理和抑制、接入和回傳、聯(lián)合設(shè)計(jì)以及小區(qū)虛擬化技術(shù)等是超密集組網(wǎng)的重要研究方向。

電磁波頻率越高、波長(zhǎng)便越短、衍射能力也越弱，同時(shí)由于涉及穿透能力，信號(hào)在穿透過(guò)程中會(huì)發(fā)生能量損耗，因此高頻電磁波傳輸距離近，傳輸損耗大，相關(guān)基站設(shè)備需密集部署，基站體積的減小對(duì)天線和濾波器集成化要求也較高。

超密集組網(wǎng)打開小基站千億市場(chǎng)空間。

一方面由于微型化的基站方便部署且易攜帶，可以根據(jù)使用場(chǎng)所靈活布設(shè)，且同時(shí)功耗低、成本低，容易滿足未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)海量連接、海量部署的特點(diǎn)，小基站具有填補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋漏洞并提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的特點(diǎn)。

另一方面，未來(lái)尺寸小、多制式、異構(gòu)接入的基站將有更多的發(fā)展空間，推廣是趨勢(shì)，甚至有望替代現(xiàn)有WiFi的單一無(wú)線制式路由器。

從這個(gè)角度看，未來(lái)小基站存在機(jī)會(huì)。5G應(yīng)用毫米波的最大場(chǎng)景就在室內(nèi)，使得消費(fèi)者對(duì)于大帶寬需求上升，從而提升小基站需求。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)ABIResearch最新調(diào)查顯示，2021年全球室內(nèi)小型基站市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到18億美元。

根據(jù)我們的測(cè)算，5G小基站的市場(chǎng)規(guī)模或?yàn)?500億元。

假設(shè)單個(gè)宏基站的覆蓋距離為300米，其覆蓋面積內(nèi)需要用小基站對(duì)相應(yīng)市內(nèi)熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行覆蓋，以小基站覆蓋半徑30m估算，該區(qū)域需要100個(gè)小基站，而熱點(diǎn)區(qū)域可能只占到覆蓋面積的25%，因此需要約25個(gè)小基站。

而按照5G基站數(shù)是4G的1.5倍計(jì)算，國(guó)內(nèi)5G基站數(shù)約為500萬(wàn)，則小基站數(shù)量理論需求為1.25億個(gè)，按照小基站2000元/臺(tái)的均價(jià)計(jì)算，市場(chǎng)空間為2500億人民幣。

小基站已在全國(guó)21省市商用，運(yùn)營(yíng)商規(guī)模集采即將到來(lái)。如下圖所示，4G時(shí)代，全國(guó)已有21省市試水小基站，但整體采購(gòu)量都不大，預(yù)計(jì)整體采購(gòu)量不超過(guò)50萬(wàn)臺(tái)。

此前中國(guó)移動(dòng)曾于2015年進(jìn)行過(guò)一次集采，規(guī)模大概為9.6萬(wàn)個(gè)。

時(shí)隔三年，2018年8月，中國(guó)移動(dòng)再次開啟皮基站集中采購(gòu)，本次集采超87萬(wàn)臺(tái)，以4G拓展型皮基站為主，超過(guò)歷年省級(jí)采購(gòu)總和。預(yù)計(jì)5G時(shí)代，這一采購(gòu)數(shù)量將繼續(xù)大幅攀升。