1G：基站的由來(lái)

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)部署始于上個(gè)世紀(jì)70年代末，我們稱(chēng)之為1G時(shí)代，當(dāng)時(shí)基站的英文全稱(chēng)叫Base Station，簡(jiǎn)稱(chēng)BS，直譯過(guò)來(lái)就是“基站”，這一叫法一直延續(xù)到今天。

1G時(shí)代多種標(biāo)準(zhǔn)林立，但主要有兩大主流制式AMPS和TACS。

TACS基站（愛(ài)立信1G模擬基站RBS883）

1987年，我國(guó)在河北秦皇島和廣東建立了第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)，拉開(kāi)了中國(guó)移動(dòng)通信行業(yè)的序幕。

從圖片對(duì)比看，當(dāng)時(shí)的1G基站采用的就是愛(ài)立信的TACS系統(tǒng)。

AMPS基站和天線(xiàn)

1G是模擬系統(tǒng)，不但容量低、通話(huà)質(zhì)量差，而且保密性極差，本人當(dāng)年在維護(hù)基站時(shí)就曾不小心清楚地聽(tīng)到用戶(hù)間的對(duì)話(huà)，今天的你可能簡(jiǎn)直無(wú)法相信。

2G：一體化的BTS

2G時(shí)代的基站并不叫“Base Station“，而是叫BTS，全稱(chēng)為Base Transceiver Station，即基站收發(fā)信機(jī)。

GSM網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

相較于1G基站叫Base Station， BTS在Base Station的中間加了一個(gè)“Transceiver”，這一命名更加精準(zhǔn)。

因?yàn)?，Transceiver即收發(fā)單元，是BTS的重要組成部分。

我們來(lái)看看2G基站的組成…

愛(ài)立信RBS2206

BTS主要包括公共單元、收發(fā)單元、合分路單元，其中，公共單元包括供電單元、傳輸接口單元、時(shí)鐘分配單元等。

收發(fā)單元，全稱(chēng)Transmission Receiver Unit，簡(jiǎn)稱(chēng)TRX或TRU，指收信器和發(fā)信器的合稱(chēng)，我們通信人通常叫它“載頻”。

最早期BTS收發(fā)單元的功能包含無(wú)線(xiàn)信號(hào)的收發(fā)、放大、調(diào)制/解調(diào)、編解碼和DSP數(shù)字處理等，這其實(shí)就是將基帶單元（BBU）和射頻單元（RRU）集于一體。

收發(fā)單元是2G基站的關(guān)鍵組成部分，這也正是2G基站被稱(chēng)為Base Transceiver Station的原因。

曾經(jīng)的Motorola和北電2G基站，如今已隨風(fēng)消逝

早期的2G基站體積很大，且笨重，擴(kuò)容和運(yùn)維很麻煩。

每個(gè)收發(fā)單元只能處理一個(gè)載波信號(hào)，一個(gè)載頻最多能同時(shí)容量8個(gè)用戶(hù)，每次遇到基站擁塞擴(kuò)容都要增加載頻和合路器等，運(yùn)維工程師不得不提著笨重的載頻，每天上下穿梭于樓頂?shù)幕?。如果繼續(xù)擁塞，還不得不擴(kuò)展機(jī)柜，工作量更大。

回想當(dāng)年，很多樓房根本沒(méi)有電梯，而基站就在樓頂上，你抬眼一望不得不上，兄弟們左手一個(gè)載頻，右手一個(gè)合路器，肩挎電腦包，頭頂工具箱，上下十幾層樓腰不疼、氣不喘，年輕真好?。?/p>

小結(jié)一下，2G的基站是一體化的BTS，基帶處理、射頻處理、供電單元等全都放在一個(gè)機(jī)柜里，看起來(lái)像個(gè)大冰箱，建設(shè)和擴(kuò)容成本高，運(yùn)維也很麻煩。

進(jìn)入3G時(shí)代，基站必須向更簡(jiǎn)化、更低成本方向發(fā)展。

3G：BBU和RRU分離

為了區(qū)別于2G，3G時(shí)代的基站不再BTS，而是叫NodeB。B，有可能正是源于BTS的B。

3G網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)架

相較于2G時(shí)代，3G時(shí)代基站最大的變化是實(shí)現(xiàn)了BBU和RRU分離。

為什么要分離BBU和RRU？

如前所述，2G BTS的BBU和RRU合為一體，不但又大又重，且擴(kuò)容非常麻煩。

進(jìn)入3G數(shù)據(jù)時(shí)代，面向未來(lái)，基帶部分要引入自適應(yīng)調(diào)制和編碼、MIMO多天線(xiàn)等技術(shù)來(lái)支持不斷攀升的數(shù)據(jù)速率需求，如果基帶與射頻仍然不分離，就意味著每次擴(kuò)容都要單獨(dú)增加一條從基帶處理、DAC轉(zhuǎn)換、RF功放到饋線(xiàn)的通道，無(wú)疑會(huì)大大增加建設(shè)成本。

這有點(diǎn)類(lèi)似我們今天的傳統(tǒng)室分遭遇MIMO技術(shù)，無(wú)法適應(yīng)未來(lái)升級(jí)。

傳統(tǒng)2G基站又大又笨重，現(xiàn)在又要在機(jī)房里新建3G基站，機(jī)房空間是有限的，這需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化機(jī)房?jī)?nèi)的3G設(shè)備。

怎么辦？業(yè)界陷入一片沉思。

此時(shí)，時(shí)下流行的軟件定義無(wú)線(xiàn)電為基站打開(kāi)了一扇窗。

能不能利用軟件定義無(wú)線(xiàn)電技術(shù)將基帶信號(hào)的生成、調(diào)制/解調(diào)、編解碼等功能集成于一個(gè)“中央基站集線(xiàn)器”上，并通過(guò)一條統(tǒng)一的接口將調(diào)制后的信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的RF單元?

Good idea. 今晚加雞腿。

于是乎，就有了BBU和RRU分離的構(gòu)架，BBU和RRU之間通過(guò)通用公共無(wú)線(xiàn)電接口（CPRI）和開(kāi)放式基站標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃（ OBSAI）連接，一個(gè)BBU可以為多個(gè)RRU提供基帶資源池。

這一模塊式的基站構(gòu)架不僅降低了建網(wǎng)成本，提升了網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容升級(jí)的靈活性，BBU和RRU之間通過(guò)光纖連接，還避免了傳統(tǒng)饋線(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸帶來(lái)的高損耗。

3G分布式基站（中興）

此外，運(yùn)營(yíng)商們還悄悄地打了一個(gè)埋伏，因?yàn)楣β史糯笃骱蚏F模塊通常占基站總成本的近50%，如果BBU和RRU分離，再通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口連接，這意味著運(yùn)營(yíng)商可以從不同廠(chǎng)家分別采購(gòu)BBU和RRU，從而解除設(shè)備鎖綁定，提升議價(jià)權(quán)，進(jìn)一步降低采購(gòu)成本。不過(guò)，這一如意算盤(pán)到今天也沒(méi)能實(shí)現(xiàn)。

4G：傳奇SingleRAN

4G LTE將長(zhǎng)期演進(jìn)，強(qiáng)調(diào)演進(jìn)，所以，4G基站的名稱(chēng)就在NodeB前面加了一個(gè)Evolved，即eNodeB，演進(jìn)型Node B。

4G網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)架

進(jìn)入4G時(shí)代，軟件無(wú)線(xiàn)電不只為基站打開(kāi)一扇窗，這一次打開(kāi)了一扇門(mén)。

4G時(shí)代的基站最大的特點(diǎn)是SingleRAN，即一套設(shè)備融合了2G/3G/4G多種標(biāo)準(zhǔn)制式。Single RAN同樣應(yīng)用了軟件定義無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，是繼BBU和RRU分離后，移動(dòng)基站的又一次重大變革，它進(jìn)一步降低了基站的復(fù)雜性和建設(shè)成本。

SingleRAN最早由華為推出，早在2008年，此時(shí)還未進(jìn)入4G時(shí)代，華為就與沃達(dá)豐部署了全球首個(gè)融合2G和3G的SingleRAN基站。隨后，拉美AméricaMóvil、芬蘭TeliaSonera、瑞典N(xiāo)et4Mobility、Aero2…等運(yùn)營(yíng)商紛紛采購(gòu)了華為SingleRAN產(chǎn)品，原因在于華為的SingleRAN充分利用了軟件和標(biāo)準(zhǔn)的彈性，面向未來(lái)2G/3G/4G一體化，可更低成本地為運(yùn)營(yíng)商提供了平滑演進(jìn)到4G的通道。

圖片源于早年Vodafone的SingleRAN報(bào)告

SingleRAN幫助華為拿下了不少訂單，為華為打開(kāi)4G市場(chǎng)大門(mén)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在當(dāng)時(shí)，海外媒體相繼報(bào)道，SingleRAN簡(jiǎn)直成了行業(yè)里的明星。

《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》報(bào)道稱(chēng)，AméricaMóvil在部署了華為的SingleRAN之后，其基站功耗降低了50％，所需的設(shè)備數(shù)量減少了70％。

《財(cái)富》雜志在一篇報(bào)道中稱(chēng)，華為SingleRAN設(shè)備可以在一個(gè)“盒子”里處理2G、3G、WiMax、CDMA、GSM等多種類(lèi)型的信號(hào)，該新技術(shù)正在使這家中國(guó)設(shè)備商成為一個(gè)更加強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，因?yàn)樵摦a(chǎn)品可以幫助運(yùn)營(yíng)商節(jié)省大量成本。

SingleRAN，是華為無(wú)線(xiàn)史上的一個(gè)傳奇式的產(chǎn)品，它幫助了華為史無(wú)前例的開(kāi)拓了海外疆土，自此進(jìn)入4G時(shí)代，華為無(wú)線(xiàn)設(shè)備份額從排名第四位一路攀升到行業(yè)第一。

5G：基站重構(gòu)

如今進(jìn)入5G時(shí)代，5G支持超高速率、超低時(shí)延和超多連接，業(yè)務(wù)面向多樣化，對(duì)基站提出新的要求：

1）5G基站前傳帶寬高達(dá)數(shù)百G至Tbps，傳統(tǒng)BBU與RRU間的CPRI光線(xiàn)接口壓力太大，需將部分功能分離，以減少前傳帶寬。

2）5G面向多業(yè)務(wù)，低時(shí)延應(yīng)用需更加靠近用戶(hù)，超大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需高效的處理能力，5G基站應(yīng)具備靈活的擴(kuò)展功能。

與4G基站的BBU+RRU構(gòu)架不同，5G基站被重構(gòu)為三部分：CU（中央單元）、DU（分布式單元）和AAU/RRU（遠(yuǎn)端射頻單元）。

RRU/AAU與DU之間的網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為前傳，CU和DU之間稱(chēng)為中傳，而CU到核心網(wǎng)之間稱(chēng)為回傳。

這樣的構(gòu)架設(shè)計(jì)可以更好的促進(jìn)RAN虛擬化，還可減少前傳帶寬，同時(shí)滿(mǎn)足低時(shí)延需求。

未來(lái)的5G基站，主要有四種部署方式：

1）RRU/AAU、CU和DU獨(dú)立部署

RRU和DU之間的距離在0-20公里范圍內(nèi)，而DU和CU之間距離可達(dá)數(shù)十公里。

2）CU和DU共站部署

CU和DU一起，沒(méi)有中傳，目前的5G基站基本都是這種方式。

5G基站的AAU

3）RRU/AAU和DU就近部署

RRU和DU彼此靠近地部署，可能是數(shù)百米，比如，實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)的不同樓層覆蓋。

4）RRU/AAU、DU和CU集成部署

這種情況通常應(yīng)用于微站覆蓋熱點(diǎn)，該場(chǎng)景下只有回傳。

差點(diǎn)忘了講了，5G基站叫g(shù)NB。

其實(shí)早期在對(duì)5G基站命名的時(shí)候，各大廠(chǎng)家提案里叫法不一，比如，中興叫NB BS，AT&T叫fNB，NEC叫5NB，英特爾叫g(shù)NB… 最后3GPP統(tǒng)一確定為gNB。

但是，只是一個(gè)gNB就能代表5G基站嗎？

不行。

眾所周知，早期的5G部署有多種選項(xiàng)，包括獨(dú)立部署和非獨(dú)立部署，因此，在各種組合下的5G基站的名稱(chēng)也有變化。

比如，選項(xiàng)3（非獨(dú)立部署）錨定于現(xiàn)有4G基站和核心網(wǎng)，此時(shí)的5G基站叫en-gNB；而要是以后采用選項(xiàng)7， 5G核心網(wǎng)下的4G基站也不再叫eNB，而是叫ng-eNB，它到底屬于5G基站還是4G基站？

還有，如前所述，5G基站被分離為DU、CU和AAU/RRU，因此，應(yīng)該還有g(shù)NB DU，gNB CU吧，再加上各種前傳功能分離方案，還會(huì)有l(wèi)ls-gNB-DU、lls-gNB-CU…（lls,底層功能分離）

最后，用一張圖來(lái)描述40年來(lái)移動(dòng)基站的發(fā)展史，它應(yīng)該是這樣的…