这些都是普通人眼中的4G和5G基站。...
这些都是通信人眼中的4G和5G基站。...
那么4G和5G基站有什么区别呢？
我们先来了解一下基站的构成。
基站包括基站设备和支持设备。基站设备包括基带单元、射频单元和天线。辅助设备包括传输设备、电源、备用电池、空调制、监控系统和塔架。
基站负责通过无线电波连接手机，通过传输设备连接核心网和互联网。电源、备用电池、空和监控系统负责保证基站的稳定运行。基站。
5G站点和4G站点一样，都有配套设备。通常4G和5G基站都在同一个地方，也就是5G设备叠加在原来的4G站点上。由于叠加5G设备后基站设备的功耗和传输容量增加，因此需要相应升级和扩展站点支持设备。
但是4G基站设备和5G基站设备是不一样的。
如上图，4G基站设备由BBU和RRU组成。RRU通常延伸到靠近天线的位置。BBU和RRU通过光纤连接，RRU和天线通过馈线连接。
5G基站设备将BBU分为CU和DU，通过光纤连接到AAU。AAU包含RRU和天线功能，即有源射频部分和无源天线集成在一起。
要了解具体的区别，必须从RAN协议栈说起。
首先，让我们简单了解一下协议栈各层的功能:
RRC，即无线资源控制层，负责连接配置、信令或与策略相关的控制平面，但不负责处理用户平面上的数据包。
PDCP(Packet Data Aggregation Protocol Layer)是分组数据聚合协议层，负责IP报头的压缩和解压缩，数据包的加密和完整性保护。
在NSA组网的双连接模式下，PDCP层还负责4G基站和5G基站之间的数据分发和聚合。同时，在5G专网部署中，为了防止数据离开校园，保护本地数据的安全，PDCP层也是实现公网数据流隔离转发的关键节点。专用网络数据流和卸载本地数据流。
无线链路控制层RLC负责数据包分段/重组、ARQ纠错、重复数据包检测等。
MAC，媒体接入控制层，负责实时资源调度决策、复用/解复用、缓冲等功能。
MAC层还负责载波聚合调度。因为无线资源需要实时调度，MAC层对延迟的要求非常高。
PHY，物理层，负责编码、调制、FEC等。
经过以上几层处理后，数据送到射频单元，转换成模拟高频信号，再通过无线运营商发送到手机。
如上图所示，4G基站由BBU和RRU组成，其中BBU集成了RRC、PDCP、RLC、MAC和PHY的功能。
但在5G时代，考虑到RAN的虚拟化、云化、中心化趋势，以及为了降低前向传输的容量和时延，对5G基站进行了重组，主要分为三部分:
中心单元CU主要包括RRC、SDAP和PDCP协议层，主要负责非实时RRC和PDCP协议栈的功能。
CU可以部署在云中，以支持核心网络UPF接收和边缘计算的集成。CU和DU通过F1接口连接。CU可以管理一个或多个du。
DU是一个分布式单元，主要包括RLC、MAC和PHY层的节点，主要负责MAC层功能和一些物理层功能，以处理实时性要求。
阿杜可以支持一个或多个小区。由于MAC层负责无线资源的实时调度，所以时延要求很高，DU必须部署在AAU附近。典型的部署方法是DU和AAU的公共站点部署。也可用于校园、工厂、商场等场景。阿杜可以连接到多个分布式AAU。
经过这次拆分，4G无线接入网的前向传输和回传传输也分为三部分:前向传输、中间传输和回传传输。预传输是在AAU和DU之间，传输是在DU和CU之间，返回是从CU到核心网络。
讨论完基站的基带部分，我们再来讨论一下基站的射频部分。
为什么5G时代需要从RRU+天线发展到集成有源射频部分和天线的AAU？
主要原因是5G采用了Massive MIMO技术。
大规模MIMO有两个主要技术优势:
1)波束形成可以提高覆盖范围并减少干扰。
波束形成是通过调整多个天线的幅度和相位，赋予天线辐射方向图特定的形状和方向，使无线信号能量集中在一个窄波束上，可以增强覆盖，减少干扰。
通过波束形成，可以形成精确的用户级超窄波束，它会随着用户的位置移动，从而将能量引导到用户的位置。与传统的宽波束天线相比，它可以提高信号覆盖范围，降低小区间的用户干扰。
同时还可以通过3D波束形成增加垂直尺寸中的可用尺寸，使小区的垂直覆盖范围可以更加灵活的调整，改变传统的二维无线设计方式。
2)通过在空之间复用来提高小区容量
大规模MIMO可以通过MU-MIMO同时向多个用户传输空之间复用的多个数据流，可以使小区容量翻倍。
如果把无线网络比作高速公路，相当于在不增加频谱带宽的情况下，扩展了几条路。
但问题是，要实现大规模MIMO，必须使用多根天线。波束成形技术的性能潜力将随着天线数量的增加而增加。所以5G Massive MIMO用了几十甚至上百个天线单元。
因为Massive MIMO使用很多天线，所以射频单元和天线单元需要基于集成的AAU设备。
为了理解这个问题，我们必须从基站射频单元和天线的基本原理入手。
让我们来看看4G时代的RRU+天线模式。RRU主要负责基带到接口in 空的收发信号处理，完成数字信号和射频信号之间的转换。主要包括数字系统、射频收发系统和功率放大器。、过滤器等。，然后通过馈线连接天线。
5G AAU集成了多个天线单元和射频单元，整体结构如下...
想象一下，如果AAU不集成多天线单元和射频单元会怎么样？
这将导致以下问题:
1)在多个RF和天线单元之间连接如此多的馈线是完全不可能的。
回顾4G时代，随着MIMO的不断升级，越来越多的馈线信道接入RRU的天线。塔上有很多胡子，Massive MIMO需要多少馈线才能连接100多个天线单元？
2)塔上没有足够的空房间来支持如此多的馈线连接，RRU也占用空房间。
3)工程安装和维护会越来越复杂。
4)馈线会增加射频损耗，影响信号覆盖。
显然，要支持Massive MIMO，需要集成基于AAU的射频单元和天线单元。
另一个关键原因是，只有当射频单元和天线单元集成在一起时，才能更精细地控制多天线单元，从而实现波束形成。
这些就是4G基站和5G基站的区别。
