基站是什么（基站构成基本示意图）

　　作为一个以通信、5G、ICT技术科普为目的的订阅号，我一直都不太敢写太专业的文章，因为
　　怕掉粉。
　　因此，如果以后如果写一些技术性的文章，我都会在标题上注明【专业向】，还请各位读者上帝们自行选择是否阅读。
　　今天主要想和大家聊一个很基础的话题：5G基站的硬件设备到底是怎样的？与4G有何区别？有什么创新？
　　在进入正式话题前，首先先让我们康康什么是基站。以下章节适合小白阅读。
　　1、什么是基站
　　近年来，每隔一段时间总会出现这样的新闻：
　　XX居民区业主反对建设基站，私自剪断光缆，三大运营商携手拆除全部园区基站。
　　即使是对于普通居民来说，在移动互联网已经渗透到生活方方面面的今天，也都会具备基本的常识：手机信号是由基站发射出来的。那么基站到底长什么样子呢？
　　很多人可能认为，这个就是通信基站：
　　但其实，如果看过前面文章的读者应该已经非常了解，图片中的仅仅是天线与RRU。
　　一个完整的基站系统，是由BBU、RRU与天馈系统（天线）所组成的。
　　其中BBU（Base band Unite，基带处理单元），是基站中最为核心的设备，一般放置在比较隐蔽的机房里，普通居民是看不到的。BBU负责处理核心网、用户的信令与数据，移动通信中最复杂的协议、算法均是在BBU中实现的，甚至可以说基站就是BBU。
　　从外型上来看，BBU很像是一台台式计算机的主机箱，而实际上，BBU类似一个专用（而不像是电脑主机那样的通用）的服务器，其主要功能的实现，是靠两类关键的板卡：主控板与基带板来实现的。
　　上图就是一个BBU机框，可以很清楚的看到，BBU机框里面还有8个像抽屉一样的槽位，而这些槽位中可以插入的就是主控板与基带板，一个BBU机框需要插入几块主控板与基带板，主要看要开通基站的容量需求，板卡插的越多，基站的容量越多，能同时服务的用户越多。
　　其中主控板负责处理来自核心网、用户手机的信令（RRC信令），负责与核心网的互联互通，负责接收GPS的同步信息与定位信息。
　　而基带板负责进行数据的编码、调制等基带处理，并将处理过待发射的数据传输给RRU。
　　RRU（Remote Radio Unit）原本也是放在BBU机框里的，以前被叫做RFU（Radio Frequency Unit，射频单元），用来将基带板通过光纤传来的基带信号，转化成运营商所拥有频段上的高频信号，并通过馈线传输给天线。后来由于发现馈线传输的损耗太大了，如果RFU嵌在BBU机框里放在机房里，而天线挂在遥远的铁塔上，馈线传输距离太远，损耗太大，于是干脆把RFU拿出来，用光纤（光纤传输损耗比较小）拉远和天线一起挂在铁塔上，于是变成了RRU，也就是射频拉远单元。
　　最后真正将无线信号发射出去的就是大家在城市大街小巷最常见到的天线了。之前的课程给忙碌者的5G基础知识课（六）——Massive MIMO：5G真正的大杀器中提到过，LTE或者5G天线的内置独立收发单元越多，能同时发送的数据流越多，数据传输速率越大。
　　对于4G天线来说，最多也就能实现8个独立收发单元，因此RRU与天线间的接口也就有8个，上图中可以清晰看到8通道RRU下面的8个接口，而下图则是具有8个接口的8通道天线。
　　RRU上的8个接口需要与天线上的8个接口通过8条馈线连接，因此在天线挂杆上经常能看到一坨坨的黑线。
　　2、5G基站系统与4G有啥不同
　　一、RRU与天线合体了（已经实现了）
　　5G由于使用Massive MIMO技术（见给忙碌者的5G基础知识课（六）——Massive MIMO：5G真正的大杀器与给忙碌者的5G基础知识课（八）——NSA or SA？这是一个值得思考的问题），使用的天线内置独立收发单元达到64个。
　　由于实在没办法在一个天线下面插64根馈线挂在挂杆上，因此5G设备厂家将RRU与天线合成了一个设备--AAU（Active Antenna Unit，有源天线单元）。
　　从名字就可以看出来，AAU中的第一个A有源就是RRU的意思（RRU是有源，需要供电才能工作的，而天线是无源的，不需要供电就可以使用），而后面的AU则是天线的意思。
　　AAU的外型看上去就和一个传统天线没什么两样，上图中中间是5G的AAU，左右都是4G传统天线，然而如果你把AAU拆开：
　　则可以看到里面密密麻麻的独立收发单元，当然，数量合计是64个。
　　二、BBU与RRU（AAU）间的光纤传输技术升级了（已经实现了）
　　在4G网络中，BBU与RRU需要使用光纤来进行连接，而光纤中的射频信号传输标准叫做CPRI（Common Public Radio Interface）。
　　CPRI在4G中传输BBU与RRU间的用户数据一直没啥毛病，但是在5G中，由于Massive MIMO等技术的使用，5G单小区的的容量基本可以达到4G的10倍以上，相当于BBU与AAU间传输的数据速率要达到4G的10倍以上。
　　而如果继续使用传统的CPRI技术的话，那么使用光纤、光模块带宽就要N倍增加，而光纤、光模块的价格则也要翻几番的增长。于是乎，为了节约成本，通信设备商们把CPRI协议升级成了eCPRI，这个升级倒是很简单，其实就是将CPRI传输的节点从原来的物理层与射频间，上移到了物理层内，并将传统的物理层分割成了高层物理层与低层物理层。
　　学过通信或者计算的都知道，协议栈层层往下，会层层加上一些冗余数据，通过将传输节点上移，实现了光纤接口需要传输数据量的降低。
　　代价嘛，就是物理层的一部分处理要从BBU中挪到AAU中，不过5G的AAU本身已经够复杂了，不差这点儿事儿。
　　三、BBU的拆分：CU与DU分离（一时半会实现不了）
　　在4G时代，基站BBU中既有控制面的功能（主要在主控板），又有用户面的功能（主控板与基带板），这就存在一个问题：
　　每个基站都是自己控制自己的数据传输，自己实现自己的算法，互相之间基本没有协同，如果能把控制功能，也就是大脑的功能拿出来，同时控制多个基站，实现协同传输、干扰协同，是不是数据传输效率会高的多呢？
　　5G网络中，就是想通过把BBU给拆分了来实现上述目标，而其中的集中控制功能就是CU（Centralized Unit，中央单元），而分离了控制功能的基站就仅剩下数据处理与传输的功能，变成了DU（Distributed Unit，分布单元），于是乎5G基站的系统变成了：
　　而在CU与DU分离的架构下，传输网络也进行了相应的调整，前传部分挪到了DU与AAU间，而CU与DU间则增加了中传网络。
　　但是，理想很丰满，现实很骨感，CU与DU分离涉及产业链支持、机房重建、运营商买账等等因素，一时半会实现不了，目前的5G BBU还是这样婶的，与4G BBU没有任何区别。
　　四、BBU功能的通用化：NFV（一时半会实现不了）
　　前面提到过，BBU可以理解为一个专用的服务器，只能处理通信协议，而我们平时用的计算机主机、或者互联网公司的服务器则可以看做是通用的服务器，只要安装了对应的软件，就可以实现对应的功能。
　　那么为啥不能把BBU也变成通用的服务器呢？通过安装不同的软件，实现不同的通信算法和功能？
　　这就是NFV的概念。NFV（Network Function Virtualization）的意思就是把原先各个厂家专用的通信设备，变成一个个通用的服务器，好处就是把通信行业的壁垒给打破了，让各个服务器厂家都可以进来一起做，降低成本，不同厂家的BBU也可以混用了，因为都是一个服务器壳子而已，跑不同的软件就行了，BBU的功能只要软件升级就可以变更，灵活的多了，下图就是中兴与英特尔合作制造的NFV BBU。
　　缺点呢？一是通信设备厂商不开心，因为把他们的饭碗给砸了；二是通用的服务器肯定还是没有专门为实现某一项功能而设计的专用服务器性能更高，而且NFV同样需要产业链上下游企业的积极研发投入以及运营商大爷的点头，因此也是不知道猴年马月能实现。
　　今天的内容就到这里了。我会保持每周3-4篇（非节假日）的更新速度，且尽全力提供自己原创的高质量内容，如果喜欢，还请各位读者老爷们转发。同时欢迎所有订阅号转发，转发权限设置请直接私信或邮箱联系549013169@qq.com。