發布日期：2022-10-18 點擊率：51
話說作者在思考基站進化史這個主題時，忽然想到，以基站為標志的移動通信系統，就正如地球上的生命的發展史一樣，大多數的歲月寂寂無聲，到最后突然加速。
地球的歷史已有46億年，如果把這段漫長的時光壓縮到一天的話：前4個小時一片死寂，之后的十幾個小時僅有微生物活動，直到晚上8點，各種高級生命才得以爆發。
而人類，則要在最后的20秒才登場，之后經過漫長的野蠻矇昧時代，上下五千年的文明只占了1/10秒而已。
基站的歷史，也和上面的過程類似。因此，蜉蝣君參考地質年代，把基站的歷史劃分為了“三宙三代”：冥古宙，太古宙，元古宙，古生代，中生代，新生代。其中“宙”的時間遠長于“代”。
1、冥古宙：馬拉松
“歡慶吧，雅典人，我們勝利了！”
上氣不接下氣地說完這句話，菲迪皮茨一頭倒在地上，再也沒能起來。42.193公里的長途奔跑，已經耗盡了他的生命。這一切，只為傳達勝利的喜訊。
時值公元前490年，面對波斯帝國大軍的侵犯，古希臘的雅典人奮起抵抗，終于在“馬拉松”這個地方獲得了大勝。
主帥遂命令有“飛毛腿”之稱的士兵菲迪皮茨速速回去報信，于是就有了這一段著名的“馬拉松之跑”。
這就是通信的冥古宙，這是一個通信基本靠吼，送信基本靠腿的時代。基站這種高級裝備還沒有誕生。
在所有通信需求中，毋庸置疑，最重要的就是關乎生死存亡的軍事信息。
2、太古宙：烽火臺
烽火臺上，濃煙滾滾，直沖天際。
臨近烽火臺上的士兵，看到信號之后，也紛紛燃起烽火，釋放濃煙，這外敵入侵的信號，十萬火急。
隨著一座座烽火臺的接力傳播，一時間整個國家狼煙四起。
大事不好，天子有難！駐扎在各地的諸侯看到之后，紛紛厲兵秣馬，連夜奔襲，前往京師勤王。
然而到達京城之后，只見處處歌舞升平，戰事全無。高臺之上，周幽王深情地凝視著愛姬褒姒，似乎在等待著什么。
“辛苦大家了！這里沒什么大事，我就是點烽火玩玩，逗愛妃一笑而已！”周幽王如是向諸侯們說。
褒姒看著諸侯們忙亂又無奈的窘相，千軍萬馬萬里奔襲只因兒戲，不禁嫣然一笑。
話說烽火臺就相當于基站，在上面燃燒狼糞，濃煙沖天，可以視為信息的編碼和傳送。
當然其中的信息只有兩個可能：
0、不燃烽煙，國泰民安
1、狼煙四起，敵國來犯
雖然如今看來，只有一個比特的信息，但由于傳遞的迅速又準確，烽火臺在中國得到了非常廣泛的應用。
大家最熟悉的就是長城上的烽火臺。從春秋戰國開始修長城，后面秦朝在修，漢朝在修，明朝也在修。
綿延萬里的長城，串起了無數的烽火臺，作為軍事通信使用了兩千余年。
3、元古宙：信號塔
“巴黎無事，良民皆安！”
1799年，拿破侖發動霧月政變，登上權力巔峰。隨后他下令用當時最先進的通信設備給全國發送了上面那句話。
很顯然，這么復雜的句子，用烽火臺是難以完成的。這就需要另外一種更為高級的“基站”。
這是法國的克洛德發明的一種新型通信塔。塔上架著一根橫梁，橫梁兩端是兩個巨大的懸臂，分別由纜索操縱。
其中每個懸臂都可以形成7個角度，橫梁也可以有兩個旋轉角度。這樣一來，就一共有7*7*2種組合，理論上可以表示98個符號。
事實上，克洛德對這些符號進行了復雜的編碼，不但含有信息內容，還有相關的控制信令（包括停止，確認，沖突等控制信息），最終形成了一個長達八千多條的碼本，囊括了字詞，音節，人名，地名等諸多信息。
這種原始的“基站”是怎樣傳遞信息的呢？首先由發端根據需要不斷調整信號塔的上的造型，每分鐘最多可以發送3個信號，然后下一個節點的操作員用望遠鏡觀察并記下這些信號，再在自己所在的塔上復制這些信號，供下下一個節點接收。
信號就這樣一級一級的往下傳遞，直至最后一級的操作員記下所有的信號，并查詢碼本進行解碼，復原出里面的原始信息。
這個系統自發明之后，很快被用于戰爭中。一個信號從法國東南的土倫傳到巴黎，沿線經過120座信號塔，跨越760余公里，能夠做到只需10到20分鐘。它傳遞的第一條信息正是法國軍隊打敗了奧地利軍隊的捷報。
這種信號塔曾遍布法國全國，輝煌一時。
此時的歐洲充滿活力，對于電磁這種神秘力量的研究日漸深入。隨著電磁波用于通信的研究和實驗的日漸深入，現代電報系統已呼之欲出。
這種由原始機械驅動的“基站”還未惠及大眾，就面臨著被淘汰的命運。時代的發展，無線通信發展的即將進入快車道。
4、古生代：一體化基站
上世紀70年代末，第一代移動通信發展起來，真正意義上的基站正式誕生。
當時，手機因為可以自由移動，因此叫做“移動臺”，基站固定不動，因此叫做“固定臺”更為準確。如論如何，基站此時已經初具雛形。
此時的基站主要由一體化的基站機柜（內含基站主設備），傳輸射頻信號的饋線，還有收發信號的天線組成。其中饋線和天線跟現在并無二致，主要是機房里基站機柜這個大家伙有所差異。
基站機柜里的設備可以完成基帶信號的處理和射頻信號的生成。基帶信號就是最原始的信號，頻率很低，不適合直接發送，因此需要經過調制，讓一個頻率較高的載波把基帶信號攜帶上成為射頻信號，才可以在空中進行發送。
這一點從1G到5G是基本一致的。不同的是，1G是模擬系統，容量低、語音質量差，也沒有保密性，只能滿足最基本的通話需求。
到了2G，基站的進化成為了數字系統，內部處理更為復雜，但其外在長相并沒有太大的變化。都是基帶和射頻在同一個單元上進行處理，射頻信號需要經過長長的饋線才能到達鐵塔上的天線，損耗很大，因此必須使用很大的機頂功率。
下面我們來看看一個真實的2G基站的組成…
愛立信RBS2206
上面這個愛立信的2G基站主要包括公共單元、收發單元、合分路單元，其中，公共單元包括供電單元、傳輸接口單元、時鐘分配單元等。
收發單元，全稱Transmission Receiver Unit，簡稱TRX或TRU，指收信器和發信器的合稱，我們通信人通常叫它“載頻”。
最早期2G收發單元的功能包含無線信號的收發、放大、調制/解調、編解碼和DSP數字處理等，這其實就是將基帶和射頻部分的處理集于于一體。
摩托羅拉的2G基站
5、中生代：SDR基站
隨著基站從2G向3G進化，設備的硬件能力逐漸增強，人們也逐漸意識到，基站上面處理基帶的模塊體積小，功耗低，而處理射頻的模塊則體積大，功耗高。那么何不把這兩者分離呢？
這樣一來就形成了基帶單元和射頻單元。基帶單元專注處理基帶功能，能力更為強大；而射頻單元則可以拉遠放在塔頂，沒有了饋線損耗，輸出功率也可以得以降低。并且，射頻單元可以使用自然散熱，不在需要風扇，總功耗也可以降低。
此時，基帶單元得名為BBU，是英文Baseband Unit的縮寫；而射頻單元則得名為RRU，是英文Remote Radio Unit的縮寫，注意里面含Remote這個字眼，因為RRU可以拉遠到鐵塔頂上近天線安裝。
BBU加上RRU，就組成了SDR的概念。SDR就是Software Defined Radio的縮寫，意為軟件定義無線電。硬核的基站這下忽然軟了起來，這又是何解？
如前所述，在2G一體化基站中，一個載頻（TRX或者TRU），可支持一路特定頻率的信號收發，同時也是個硬件模塊，含有獨立的功率放大器。基站要支持多個載頻，需要用射頻線纜跟合路器把這些載頻合路起來再連接到天線。
而在SDR架構中，一個RRU中的一個功放可以同時支持多個載頻，只需要通過軟件進行配置即可。這樣一來，載頻就從硬件的概念變成了軟件上的概念，多個載頻可從同一個射頻口發射功率，無需合路器。
并且，一個RRU不但可以從軟件上支持2G的載頻，還能同時支持3G和4G的載波，多種制式可以和諧共存于同一個基站當中，就形成了Single-RAN或者UniRAN的概念。不管是Single-RAN還是UniRAN，都意味著單個基站能同時支持多種制式，無所不能。
目前的基站，早已是SDR的天下，早期的一體化基站由于缺點太多，只余少量的2G基站在茍延殘喘，由于早已結束生命周期，隨時可能被搬遷或者退網。
6、新生代：5G CU/DU分離態基站
隨著5G時代的到來，因為虛擬化技術已經成熟，同時考慮到對高速率，大連接，低時延的支持，5G基站需要再次進行的進化。
首先，由于5G對超高速孜孜不倦的渴求，傳統的2x2MIMO和4x4MIMO已無法滿足需求，需求直指Massive MIMO。而Massive MIMO需要一個幾十甚至上百根天線，這樣一來，不但RRU吃不消，天線也很為難：要這么多端口，連線還不成刺猬了？
因此，RRU和天線直接合體成AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元），信號直接在內部進行對接，不用外部出端口連線了，大大簡化了實現。
然后，由于5G需要面向多業務，低時延應用需更加靠近用戶，超大規模物聯網應用需高效的處理能力，5G基站應具備靈活的擴展功能。
因此BBU把不需實時處理的部分切分出來組成CU（Centralized Unit，集中單元），剩余的需實時處理的部分組成DU（Distributed Unit）。其中CU可以使用虛擬化技術部署在大容量的通用服務器上，管理多個站點的DU。
于是，便有了下面這張4G到5G的基站變身圖。
如果要細分到協議棧的話，畫風是下圖這樣的。
那么，從看得見摸得著的外觀方面，5G基站到底有哪些變化？
用一句話來說：AAU長得像發胖的天線，DU的長相繼承了BBU的衣缽，而CU，由于使用了通用服務器，僅僅作為軟件的存在，將隱沒在機房中難覓蹤跡。
好了，基站的進化史就講到這里，希望對大家有所幫助。
來源： 無線深海
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