基站行业研究报告：小基站-5G边缘计算时代的新入口

通信 5G边缘计算时代的新入口——小基站

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行业深度研究内容目录

边缘计算是5G标志特性将成就网络重大变革................................................-3-

边缘计算是均衡整网处理能力的重要方式...................................................-3-

电信网向开放体系和扁平化演进边缘计算重要性并不边缘......................-4-

边缘计算可满足多重需求接入网MEC潜力可观.....................................-6-

小基站入口价值将在5G边缘计算中充分体现....................................................-8-

小基站将是5G高密度多形态组网的核心....................................................-8-

小基站天然适配开放体系架构适宜MEC灵活快速部署........................-10-

需求、标准和商业环境已为小基站成为MEC入口作好铺垫.....................-12-

小基站将带来产业链价值重配和运营方式变革.................................................- 14-

小基站设备制造有白盒化趋势 为诸多中小厂商迎来差异化机遇............-14-从历史开支周期分析开放体系无线设备潜力.............................................-15-

长期看小基站将促成边缘网络运营方式的深刻变革..................................-18-

投资建议............................................................................................................-22-

风险提示............................................................................................................-24-

5G投资不及预期风险................................................................................-24-

技术路线风险.............................................................................................-24-

竞争风险....................................................................................................-24-

中美贸易摩擦风险.....................................................................................-24-

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行业深度研究边缘计算是5G标志特性将成就网络重大变革

边缘计算是均衡整网处理能力的重要方式

多接入边缘计算M ulti-access Edge C om puting M EC的概念最初于2013年出现时被称为移动边缘计算M obile Edge C om puting将云计算平台从核心网网元迁移到无线接入网靠近终端的边缘。 2016年后MEC内涵正式扩展为多接入边缘计算即应用场景从移动蜂窝网络延伸至其他接入网络泛指IT或云平台能力向靠近终端的方向下沉。

与云平台一样 MEC也融合了网络、计算、存储和应用等关键能力的开放平台所不同的是MEC部署在靠近人、物的数据源头 为的是就近提供面向网络边缘侧的服务。

边缘计算与云计算本质差异是对处理层级上的分化这种分化可以形成协同互补有助于整个系统的效能提升云计算部署在核心数据中心机房处于枢纽地位对全局性业务进行统筹 负责长周期的大数据分析对于海量和高层级的数据能够稳定地维护和处理 以辅助业务决策边缘计算既着眼于实时性强的数据分析及时处理执行本地业务也向云端上传经过预处理后的数据支撑云端的大数据分析云计算也相应地基于大数据分析向边缘输出调整规则 以便边缘计算进行优化。

MEC 系统基于通用服务器 不论本地IT还是云平台都需要保证向底层终端和上层云平台的开放性、易部署和可拓展性。在电信网中MEC可以部署在基站内部作为接入点的辅助处理单元也可部署在无线接入网 RAN边缘的云设施中这样的云设施可以面向电信网提供公有云服务也可面向政企的私有云服务。

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行业深度研究电信网向开放体系和扁平化演进边缘计算重要性并不边缘

LT E网络以高带宽和大连接数来应对移动互联的应用需求设计场景仅面向MBB较为单一。而5G则是整套全新的基础网络架构 以未来移动化的接入方式为锚点定义了涵盖人人连接、物物连接和人物连接三个层次的需求。 因此要在整网架构和较能的高度理解5G业务上的多样性要求5G网络必然更灵活、更智能、更易于适配场景和拓展。

流量和时延是MEC缓解的两大网络业务痛点 IDC报告显示到2020年将有超500亿的终端和设备联网 而在2018年就已有50%的网络面临带宽的限制 40%的数据需要在网络边缘侧分析、处理和存储。

边缘计算于是被确立为5G关键技术将配套移动接入网搭建贴近用户和终端的处理平台提供IT或者云的能力以减少业务的多级传递降低核心网和传输的负担。从大应用场景来看在eM BB中 4K视频、3d视频、 AR和VR等对用户峰值速率、流量密度和实时性的要求空前提高 回传网络和传输网络都面临沉重压力 因此需要将内容和业务尽可能向用户方向下沉尽可能部署在接入侧使得大流量集中在MEC所辖范围内进行转发以实现业务的分流减轻核心网和传输网的负担。

在uR LLC中期望的时延往往必须控制在毫秒级 而目前LTE中任意端到端的数据都需要回传到核心网再完成转发 因此时延往往高达几十乃至上百毫秒 为低时延业务所不能接受。 而MEC 因为减少多层级转发在本地完成处理并贴近数据源响应大大减少了网络时延。

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行业深度研究

3GPP的R15标准基于服务化架构 5G协议模块和接口可以根据需求灵活调用 为构建多样化的边缘网络提供了技术标准所以MEC可以按需求场景灵活部署在接入云、边缘云和汇聚云。

根据运营商给出的大致估算若业务经由部署在接入点的MEC完成处理和转发则时延有望控制在1m s之内若业务在接入网的中心处理网元上完成处理和转发则时延约在2~5m s之间即使是经过边缘数据中心内的MEC处理时延也能控制在10ms之内 MEC带来的这种网络效能的提升是不单纯依赖于网络现有的基础设施条件的更多和平台的开放性和可拓展性相关。

行业深度研究

网络架构扁平化和开放化对于MEC而言尤为重要在RAN的云化和虚拟化场景中部署边缘计算尤为合适例如在小型的C loud-RAN中甚至无需添加新的硬件仅需要在通用服务器上运行相关的云平台就可以部署MEC功能来优化处理本地的业务使之更快速地相应终端需求。 5G定位在面向业务和内容的网络通过网络切片可以灵活编排和下放网络资源这样紧贴业务场景所作的判决正是基于MEC完成的。边缘计算可满足多重需求接入网MEC潜力可观

4G之前的封闭体系设备架构正越来越难以适应移动互联业务的爆发 曾经在电信网改造中被铺垫很久的NFV、 SDN概念将很可能在5G落地设备封闭体系打破将构建起专用芯片+通用设备+开源操作系统+应用层的开放式体系网络架构走向扁平同时控制面与业务面分离运营商得以依据开放接口对网络进行编排、分配和使能。

网络的控制面和业务面分离引入了一个问题业务面设备特别在网关和基站等网元上必须是可编程的要整网络完成这种对全部关键网络的灵活配置仅仅依据云计算平台是很难统筹的需要将运算和处理能力分布到贴近业务和子网络的边缘点进行计算依据业务优先级编排网络资源并均衡线路负载最大程度缓解核心网与传输的负担。

3GPP 已经将边缘计算纳入到5G架构中成为标准化工作的重要部分 电信网络设备的扁平化与开放化大趋势已经体现在满足用户对于流量、时延的差异化和极致体验过程中在和垂直行业与场景深入融合的过程中率先发生变革的是部署在接入点的MEC。

行业深度研究

在5G阶段 网络架构以数据中心为基础设施云平台上承载则开放体系架构操作系统从无线接入、边缘云、汇聚云、最后到核心云分为四层。核心网网元的功能在前4G阶段就是运行在通用服务器上属于纯软功能可以分布式部署在各个云平台上。在无线接入网中原有的基站被拆分为CU和DU CU负责协议栈与算法等纯软件处理也能以云化的方式完成在无线接入和边缘云中都能够部署。

5G网络对开放体系的界定明确了转发策略判决的PCF功能和业务转发的UPF功能策略面PCF做出分流的判决后发送给SMF和UPF由转发面UPF提供分流在5G中UPF可以部署到接入云或者边缘云实现将业务分流到MEC服务器。对于时延要求高的业务 UPF和MEC可以部署在接入云对于高清视频点播可以部署在边缘云或者汇聚云以提高点播命中率充分解决了分布式策略判决计费等商用化问题。

对于在边缘云上部署的MEC边缘云通过传输接入环与无线接入网的CU相连也可以CU与MEC和UPF共同部署在边缘云通过中传线路与DU相连此时MEC比部署在无线接入网时的时延要大但覆盖面积明显增强适用于对时延有要求且移动性高的场景比如车联网。汇聚云通常处于地级市覆盖范围大业务种类繁多 MEC与UPF部署在这一层面能够充分服务于本地的广覆盖、大流量与大连接场景。

对于无线接入网上的MEC部署 MEC与UPF公共部署在基站的CU单元通过本地进行数据转发减少核心网的复杂 用户时延可以缩减至毫秒级 由于CU统筹了单基站的无线资源 因此接入网MEC的部署方式最为下沉覆盖面积较小、适用于行动性不强但对本地处理要求高的业务 比如AR/VR 同时也适用于封闭场景中的业务。

随着5G基站逐步上量 与业务场景强联系和最适宜于封闭eMBB场景的显然是部署在无线接入网的MEC。宏基站更多解决的是大覆盖的问题与业务场景关联度较弱如果充分考虑业务匹配性与实施难度小基站将是接入网MEC的重要载体

行业深度研究小基站入口价值将在5G边缘计算中充分体现

小基站将是5G高密度多形态组网的核心

5 G重新规划频谱分配和基带方式承载业务的核心频谱较LT E整体提升 eMBB阶段承载业务的主力频点如2.6GHz和3.5GHz较4G的数百兆至2.4GHz范围有了系统性上移。按照理论估算模型覆盖面积之比约为载频比倒数的平方根据三大运营商现有频谱及规划参考存量站点占比 5G要做到与4G同等的全覆盖所需的宏站点数目保守估计为LT E宏站点的1.5到2倍。

但是这个估算仅仅停留在理论上完全以宏基站替换4G宏站不但在投入上开销庞大而且不能适应5 G业务需求上的差异化。因为在LT E阶段厂商在对存量网络优化的过程中就已发现八成左右的流量发生在室内或是相对集中的区域。

室内覆盖的部署对于宏站而言是完全不同的挑战宏站对于抱杆承重和扇面空间有刚性要求发射功率在空间中影响变得难以忽视在进驻特定区域时运营商会承受来自业主的障碍这使得运营商在网络规划过程中基本还是沿用既有的局房 以宏站方式铺开。这种相对粗放的部署方式对于直接提升用户体验和DOU是有效的但越来越难以适应5G高密度组网的新需求。

图表6 LTE宏基站与小基站形态通常按规格区分

来源 Qovro 华强电子网 中泰证券研究所

小基站概念在最早提出时则是为了面向补充性覆盖、流量密集区和室内定制化等细分场景需求。按不同的发射功率、覆盖半径和支撑用户数又可分为更精细的等级进一步精准地应对了需求。微基站10w内功率可以支撑公里内的覆盖形成对宏站的良好互补皮基站在百毫瓦级别适宜于百米内的覆盖半径是商场、 医院和火车站等封闭空间的佳选更小型的法基站发射功率压到了数十毫瓦级别完美契合室内定制化场景中二十米左右的覆盖半径 家庭和企业是其目标客户群。