基站的结构、种类、发展介绍

参考《http://www.openpcba.com/web/contents/get?id=3072》

引出

  手机-基站-交换机，2G、3G、4G、5G移动通信网络的架构都是相似的。其中基站是直接决定连接手机的数量和速度的关键，有宏基站、微基站等，属于接入网层。承载网络主要是光纤，用于传输数据。核心网相当于交换机和路由器，是整个移动通信的大脑。
  华为最厉害的不是手机，是核心网和基站！
  今天这篇，我们来看看现实生活中的移动通信系统。
  在介绍具体的系统组成之前，首先请大家记住下面这段重要的话——
  “绝大部分通信系统，都可以用分层的角度来看，也必须用分层的角度来看。看懂了这个系统的层级，就看懂了这个系统的70%。——小枣君”
  简而言之，看网先看层。哪些层呢？三个，由下至上分别是接入层、汇聚层、核心层。

  不管是移动通信网络，还是企业办公网络，哪怕是家庭网络，基本都是这个逻辑。
  我们就从移动通信网络开始看起。
  我们的手机，如果想要打电话，必须连入运营商的通信网络之中。把手机终端连接起来的这一级网络设备，就叫做接入网（层）设备。大家很熟悉的基站，就属于接入网设备中的一种。

基站的结构

  很多人认为，这就是一个完整的基站。其实，并非如此。上面那张图，其实是若干个不同基站的天线（白色那个），还有一个角钢铁塔。严格意义来说，铁塔并不是基站设备的组成部分，它只是通信基础设施。


  一个基站，应该称之为一套基站系统，它由多个独立设备共同组成。以现在主流的4G LTE网络来说，基站就包括BBU、RRU、射频天线，这三个主要部分。

  BBU，基带处理单元，主要负责信号调制。
  RRU，远端射频单元，主要负责射频处理。
  馈线，负责连接RRU和天线。
  天线，主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换。

  通常BBU会安装在机房里，RRU在机房或者室外都可以安装。而天线，刚才说了，安装在铁塔或抱杆上，在室外楼顶上经常会看到。

  除了主设备和天线之外，一个完整的基站机房还包括电源、蓄电池、空调、安防监控等配套设备。

  上面我们所说的，是宏基站。宏就是大的意思，大家在野外看到的大铁塔，上面基本上就是宏基站的天线。铁塔下，是宏基站的机房。

  除了宏基站之外，基站还有很多种。根据站型大小和功率，主要分为宏基站、微基站、皮基站、飞基站。

宏基站刚才介绍过了，不再赘述。
微基站呢，像下面这样小小的，经常摆放在室内或人口密集的公共区域：

皮基站比微基站更小，是这样的：

大概和两块砖头一样大。
飞基站，主要是家庭用户使用，体积更小，和家里的路由器其实差不多：

微基站、皮基站和飞基站，通常合称为“微小站”。
皮基站和飞基站，通常合称为“皮飞站”

不同类型的基站，使用场合和自身定位也有很大的不同。
在室外宽阔区域，需要覆盖面积足够大，所以，会使用功率最大的宏基站。

有时候，还会搭配使用直放站，解决信号盲区弱区的覆盖问题。

  直放站其实就是一个信号中继器（Repeater），对射频信号进行放大加强。

  在室内，因为砖墙的阻隔，信号传播会受到很大的影响，所以，并不适合使用宏基站，而会大量使用微基站、皮基站和飞基站。它们的天线发射功率较小，对人体的影响也小，对室内空间的覆盖效果更好。

  一般来说，除了微基站之外，为了加强信号质量，还会使用室内分布系统，也就是大家经常会听到的“室分”。

  “室分”其实也是信号的二次中继和增强覆盖。从信源（例如微基站或直放站）接出馈线，然后到各个房间或通道，再利用天线发出信号。

室分系统，和大家经常用的WiFi很像。

基站的发展

  最初的时候，RRU还是在机房的墙壁上挂着的，BBU安装在标准机柜内，RRU和天线之间依然通过馈线（7/8馈线为主）。
  继续发展下去，RRU开始上塔，BBU和RRU之间通过光纤连接，RRU和天线之间通过跳线（1/2馈线）连接，从此之后，再维护RRU就需要带着塔工了。

  进入4G之后，传统的一体的宏基站已经完全的被BBU+RRU+天线的模式取代，而且还有一些BBU被统一的放在一个机房之内，组成了BBU池。

  5G时代，基站的结构发生了新的变化，出现了新的设备AAU。
  5G之所以出现了AAU，其实是因为5G引入了Massive MIMO这个技术。
  Massive MIMO,大规模的多入多出。

  MIMO是多入多出技术，这个其实比较好理解，你可以想象成公路，如果让公路上跑更多的车，就需要更多的车道，很显然的是八车道要比四车道的车流量要大得多。

  而MIMO越高阶，则需要天线越来越多，天线越来越多，馈线也就越来越多，RRU上的馈线接口也就越多，而这样工艺的复杂度也就越来越高。外加上馈线本身还有一定的衰耗，而这也会影响部分系统性能。
  也正是因为这个原因，5G之中，将RRU和原本的无源天线集成为一体，也就形成了最新的AAU(有源天线处理单元）。

  集成了天线，所以AAU的体积和重量都要大于RRU，耗电量也有比较大的增加，价格也要贵了许多。