探访中兴通讯5G创新实验室:有哪些不为人知的黑科技?

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责任编辑:鲁晓倩
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C114讯 8月13日消息(南山)今年是5G商用元年。自6月6日获得5G牌照后,运营商开启了5G商用网络建设步伐,一些进度快的大城市已部署了数千座5G基站。运营商还向公众提供了5G试用套餐,尝鲜5G高速网络,例如近日在山西举办的全国青年运动会,用户可以用5G手机观看“5G直播”,感受非凡的5G体验。

5G已经商用,但多数用户对5G的创新技术并不熟悉。作为全球主流5G网络供应商之一,中兴通讯近期向媒体开放了位于上海研究所的“5G创新实验室”,揭开了5G商用背后部分“黑科技”产品的面纱。

中兴通讯5G创新实验室内景

天线和器件的创新

5G是移动通信行业一次重大的技术革新,部署在5G基站的天馈线系统和5G设备,包括里面的器件和芯片,都是满满的核心技术。早在4G时代,中兴通讯针对性研发了射频和天线一体化融合的天馈系统,采用PCB直插式架构,无馈线、无电调、插损更小,且可以进行灵活的数字波束赋形。

天线和射频模块从分离架构走向了一体化架构,原来的架构是BBU+RRU+天线,变成了BBU+AAU。这一突破性的架构创新,已经成为了目前全行业5G宏站天馈前端的通行做法。C114从5G创新实验室了解到,中兴通讯正在研发下一代Massive MIMO天线,将实现天线和滤波器的一体化融合,进一步降低5G基站整机体积和成本。

在这个过程中,中兴通讯也让滤波器越来越微型化。滤波器是基站信号发射非常关键的器件,以前4G Massive MIMO采用和传统宏站一样的金属腔体滤波器,进入5G时代,中兴通讯采用一体化成型、自动化调试工艺,在同等性能要求下,使用小腔体滤波器实现了体积缩小70%,重量缩小50%的成果,为整机瘦身。

在5G创新实验室,中兴通讯还展示了新一代陶瓷滤波器,使整机更轻更薄。据了解,陶瓷滤波器具有高抑制、插入损耗小、温度漂移特性好的特点,二是功率容量和和无源互调性能都得到了很大改善,代表着高端射频器件的发展方向,将成为5G时代的主流。

此外,对于另一个不可或缺的器件——功率放大器,中兴通讯将其“芯片化”。2017年,中兴通讯结合GaN(氮化镓)材料,实现功放器件小型化飞跃,面积缩小1/2,机顶功率可以达到200W,功放效率达到47%。5G创新实验室展出的5G第二代功率放大器,将在第一代基础上继续集成化,面积持续缩小,效率达到50%,带宽达到200MHz,机顶功率达到320W。

自主研发芯片亮点频出

如果将一台5G 整机设备比做汽车的话,芯片和算法便类似于发动机与控制系统。

在基站的核心芯片领域,中兴通讯采取自研的方式,实现了基带芯片从28nm到7nm设计能力的飞跃,7nm芯片将在今年商用,并预计在2021年实现基带芯片5nm。数字中频芯片也实现了从40nm到7nm的三代自主研发,7nm芯片将在今年商用,并计划下一代芯片将实现5nm。

同时,搭载中兴通讯的自研算法,为Massive MIMO整机性能保驾护航。通过Massive MIMO 系统仿真平台和链路仿真平台进行网络级性能的提升,通过性能优化平台和智能节电平台进行设备级的性能提升。

破解5G功耗难题

5G基站引入大规模天线技术,AAU的体积、重量、散热都受到挑战。5G原型机给人的印象,就是一个高耗电的“大家伙”。据悉,5G刚部署时,运营商以及行业客户,都十分关注5G设备的重量和功耗问题,这些问题给安装和供电带来了不小的挑战。

在5G创新实验室可以看到,中兴通讯对这块难啃的硬骨头下了大工夫,开发了很多新材料、新工艺。例如传统设计的散热齿,下部热量上部扩散,造成散热齿结构上部温度高,降低散热效率,成为散热瓶颈。中兴通讯独特的V齿结构设计,改进散热气流,使冷空气正面进两侧出,避免热级联,散热提升20%,成为业界首创。

中兴通讯预计,5G第一代Massive MIMO基站体积减少1/3,重量减少1/3。到下一代基站,阵子数不变的情况下,AAU厚度会进一步降低,变薄30%。

后记

据介绍,能够开发出大量创新型5G产品技术,与中兴通讯自主构建的DevOps研发管理平台分不开。这一平台能够同时管理全球范围内3万多名研发人员,支持全球15个研发中心、超过600个项目的研发需求,保障软硬件产品质量、人均效率提升50%,大大加快了研发整体进度。

5G将对国民经济百行百业的数字化转型起到关键作用,其战略价值无需多谈。从全球范围内看,5G正在快速走向商用,中兴通讯作为全球四大供应商之一,持续聚焦5G研发投资,并已形成和正在开发一批高精尖技术成果,将为5G商用进程起到重要的推动作用。


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