連接移動(dòng)通信網(wǎng)和用戶終端的橋梁 LTE基站解析

基站是移動(dòng)通信中組成蜂窩小區(qū)的基本單元，主要完成移動(dòng)通信網(wǎng)和移動(dòng)通信用戶之間的通信和管理功能，從狹義上就可以把基站理解成一種無線電收發(fā)信電臺(tái)。換句話說，你的手機(jī)信號(hào)從哪里來，手機(jī)能上網(wǎng)、打電話都是因?yàn)槟愕氖謾C(jī)（專業(yè)術(shù)語稱為終端UE）駐留在一個(gè)基站上，在基站信號(hào)的覆蓋范圍內(nèi)。

基站不是孤立存在的，它僅僅屬于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的一部分，它是連接移動(dòng)通信網(wǎng)和用戶終端的橋梁

基站一般由機(jī)房，信號(hào)處理設(shè)備，室外的射頻模塊、收發(fā)信號(hào)的天線、GPS、各種傳輸線纜等等組成。

下面將以基站接收信號(hào)，從室外到室內(nèi)這樣的順序給大家介紹一下基站。

1 基站室外設(shè)備

（1）首先需要通過室外的天線接收信號(hào)，天線也是我們?cè)谑彝馀袛嗍欠裰車谢咀蠲黠@的標(biāo)志。天線的形狀如下圖所示，類似扁平的長方體。

天線有很多不同的安裝方式，下面列舉了一些天線安裝在不同地方的照片，當(dāng)你看見這些天線，那么這個(gè)天線附近就應(yīng)該有我們的基站了。

▲天線的各種安裝場景

（2）天線接收的信號(hào)送往射頻單元進(jìn)行處理，遠(yuǎn)端射頻模塊（Remote Radio Unit），簡稱RRU。接收信號(hào)時(shí)，RRU將天線傳來的射頻信號(hào)（射頻信號(hào)就是經(jīng)過調(diào)制的，擁有一定發(fā)射頻率的電波）轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，傳輸給室內(nèi)處理設(shè)備；發(fā)送信號(hào)時(shí)，RRU將從機(jī)房傳來的光信號(hào)轉(zhuǎn)成射頻信號(hào)通過天線放大發(fā)送出去。當(dāng)然這只是簡單地解釋了RRU功能，其實(shí)RRU對(duì)收發(fā)信號(hào)還有很多其他處理，在后面的模塊介紹里會(huì)介紹。

（3）室外還有用于系統(tǒng)定位和提供時(shí)鐘同步的信號(hào)的GPS模塊，因?yàn)殚L的像蘑菇，也稱GPS蘑菇頭。

2 基站室內(nèi)設(shè)備

（1）基站設(shè)備普通情況下，除了天線、射頻處理單元RRU、GPS蘑菇頭等設(shè)備安裝在鐵塔、抱桿等室外環(huán)境，其他的設(shè)備是安裝在特定的機(jī)房內(nèi)的，如果當(dāng)前建站的地方處在野外或沒有合適的建筑作為機(jī)房，則使用一體化機(jī)柜，下面通過照片給大家展示一下機(jī)房和一體化機(jī)柜。

（2）機(jī)房內(nèi)一般包括：基站設(shè)備、安裝設(shè)備的機(jī)柜、電源柜、蓄電池、空調(diào)、走線架、接地排、各種線纜等。電源柜負(fù)責(zé)給機(jī)房設(shè)備供電，蓄電池在斷電時(shí)，給電源柜供電，空調(diào)用來降溫，室內(nèi)走線架用于線纜走線，接地排作用：室內(nèi)所有設(shè)備的接地線最終都要接到室內(nèi)接地排，對(duì)設(shè)備起到保護(hù)作用。

室外接收的信號(hào)通過線纜傳入室內(nèi)機(jī)柜的信號(hào)處理模塊，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理等。機(jī)房內(nèi)照片展示如

（3）如果基站建站地點(diǎn)沒有合適的機(jī)房，則一般采用一體化機(jī)柜。

LTE基站有哪些類型？

LTE基站類型根據(jù)不同的劃分方式，有不同的分類。根據(jù)基站覆蓋的環(huán)境和模型不同，可以分為宏站和室分站；根據(jù)LTE采用的雙工方式不同，又分為TDD站點(diǎn)和FDD站點(diǎn)，下面將針對(duì)不同的分類進(jìn)行介紹。

1 宏站和室分站區(qū)別

根據(jù)環(huán)境、覆蓋模型不同將站點(diǎn)分為宏站與室分站。宏站一般指室外大范圍的覆蓋站點(diǎn)，由于天線覆蓋無法做到無縫覆蓋，宏站天線無法完全覆蓋至室內(nèi)，或室內(nèi)覆蓋信號(hào)很差，環(huán)境復(fù)雜，針對(duì)樓宇需要做室分覆蓋。簡單來說宏站是大范圍室外覆蓋的站點(diǎn)，針對(duì)高樓層，覆蓋差的室內(nèi)而設(shè)的站點(diǎn)為室分站點(diǎn)。

宏站和室分站點(diǎn)區(qū)分也很簡單，宏站在室外有明顯的天線，而室分的天線多為在樓道的天花板里的吸頂天線。

同時(shí)宏站和室分站的設(shè)備也略有不同，在下面的章節(jié)里會(huì)做出詳細(xì)介紹。

2 TDD和FDD區(qū)別

LTE根據(jù)雙工方式，分為兩類：TDD和FDD，TDD代表時(shí)分復(fù)用，F(xiàn)DD代表頻分復(fù)用，F(xiàn)DD系統(tǒng)是指系統(tǒng)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)使用不同的頻率；時(shí)分雙工系統(tǒng)則是系統(tǒng)的發(fā)送和接收使用相同的頻段，上下行數(shù)據(jù)發(fā)送在時(shí)間上錯(cuò)開，通過在不同時(shí)隙發(fā)送上下行數(shù)據(jù)，可有效避免上下行干擾，至于具體含義屬于理論范疇，這里就不多解釋了，但要知道中國移動(dòng)使用的是TDD。電信聯(lián)通使用的是FDD。

移動(dòng)TDD又根據(jù)劃分頻段的不同，分為D、F、E三種頻段，各頻段范圍如下：

D 2570—2620MHz

F 1880—1920MHz

E 2300—2400MHz

其中D/F頻段供宏站使用，E頻段供室分使用。頻段劃分的含義是，在劃分的這些頻段區(qū)間，供LTE業(yè)務(wù)使用

LTE基站設(shè)備是個(gè)什么鬼？由哪些模塊組成？

由于LTE基站來自不同廠家，下面只針對(duì)某一廠家介紹，大致模塊差不多，舉一反三而已。

上面介紹了基站的分類，不同類型的基站需要的設(shè)備各不相同，下面將對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行介紹，下表列舉了不同類型基站設(shè)備配置?；驹O(shè)備一般包括：主系統(tǒng)模塊FSMF，系統(tǒng)拓展模塊FBBA，電源模塊DCDU，傳輸模塊FTIF，時(shí)鐘盒，RRU，GPS，天線等。本節(jié)將對(duì)這些模塊做出詳細(xì)介紹。

1 室內(nèi)基帶處理單元 BBU

室內(nèi)基帶處理單元，也稱BBU（Building Base band Unite）。

BBU主要功能簡介：BBU是基站的基帶處理單元，提供對(duì)外接口，完成系統(tǒng)的資源管理、操作維護(hù)和環(huán)境監(jiān)測功能等。

BBU包括主控單元FSMF模塊、基帶擴(kuò)展單元FBBA和傳輸擴(kuò)展單元FTIF。

下面將介紹BBU包含的三個(gè)模塊：

1）主系統(tǒng)模塊FSMF

FSMF是TD-LTE 室外型基站的Flexi Multiradio 10 Base Station系統(tǒng)模塊。包含所支持無線接入技術(shù)的所有控制和基帶功能。主要功能包括：

●基帶信號(hào)處理

●內(nèi)置以太網(wǎng)和IP V4/V6傳輸功能（可簡單理解為信號(hào)的傳輸方式）；

●基站時(shí)鐘生成和分發(fā)功能；

●基站管理和維護(hù)功能；

●傳輸控制功能；

●無線接口集中控制功能。

簡單來說，接收或者發(fā)送出去的信號(hào)都是在FSMF模塊中進(jìn)行相關(guān)處理操作的。

FSMF接口如下圖所示：BBU機(jī)框中，中間一排接口最多的模塊即為FSMF模塊，模塊的各個(gè)接口的功能已經(jīng)在圖中標(biāo)出。

2）基帶擴(kuò)展單元FBBA

基帶擴(kuò)展單元，簡稱FBBA。一般基站包含的小區(qū)數(shù)不會(huì)只有一個(gè)，一個(gè)室外宏站（宏站的概念后面會(huì)介紹）包括3個(gè)小區(qū)（基站一般包含3個(gè)扇區(qū)，完成360度覆蓋，這三個(gè)扇區(qū)也稱為3個(gè)小區(qū)），而主系統(tǒng)模塊FSMF帶動(dòng)的小區(qū)數(shù)有限，最多只能帶動(dòng)一個(gè)小區(qū)，所以需要增加基帶擴(kuò)展單元FBBA帶動(dòng)更多的小區(qū)，每增加一個(gè)FBBA就可以多帶動(dòng)一個(gè)小區(qū)。FBBA有與FSMF模塊通信的接口，通過一根BUS線連接，完成兩者的數(shù)據(jù)通信。

3）傳輸擴(kuò)展單元FTIF

傳輸擴(kuò)展單元FTIF，也稱傳輸板。因?yàn)榛静皇枪铝⒋嬖诘?，需要進(jìn)行組網(wǎng)，基站利用這個(gè)模塊的第四個(gè)光口（從左往右數(shù)），通過光纖與傳輸設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)傳輸。這地方說的傳輸設(shè)備，主要的作用是使眾多基站組網(wǎng)的設(shè)備，后臺(tái)網(wǎng)管可以通過這個(gè)設(shè)備提取基站數(shù)據(jù)，或?qū)具M(jìn)行相關(guān)操作，每個(gè)機(jī)房都會(huì)有，一般使用華為或中興生產(chǎn)的傳輸設(shè)備。

2 電源模塊 DCDU

電源分配單元（Direction Current Distribution Unit ），簡稱DCDU，負(fù)責(zé)給LTE設(shè)備供電，如BBU，室外的射頻單元RRU等。DCDU和BBU一起都是安裝在機(jī)柜里的。

電源接口如下圖所示：

DCDU給其他設(shè)備供電，那DCDU的電又是從什么地方取的呢？在上節(jié)里已經(jīng)介紹過機(jī)房的設(shè)備，其中一個(gè)機(jī)柜是電源柜，DCDU的-48V直流電就是從電源柜取電的。電源柜里有接電牌、熔絲以及接電開關(guān)等。接電牌有兩個(gè)：一次下電牌和二次下電牌，如下面的右圖所示，一次下電牌接的是非重要負(fù)載（非重要負(fù)載指在電源柜供電不足的情況下首先斷電的設(shè)備），我們的設(shè)備接的就是一次下電牌；二次下電牌接的是重要負(fù)載，傳輸類設(shè)備接的是二次下電牌。停電時(shí)，由室內(nèi)的蓄電池供電，當(dāng)蓄電池的電消耗到一定程度時(shí)，就斷開非重要負(fù)載上的供電，保證傳輸。在電源柜里，熔絲只能選擇63A或100A的熔絲。

3 時(shí)鐘盒

室外的GPS蘑菇頭是用來定位和提供時(shí)鐘同步的，GPS蘑菇頭也有很多類型，當(dāng)室外的GPS蘑菇頭傳下來的是模擬信號(hào)時(shí)，室內(nèi)就需要一個(gè)時(shí)鐘盒，時(shí)鐘盒的作用是將模擬的GPS信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送入FSMF模塊。當(dāng)室外的GPS蘑菇頭傳下來的是數(shù)字信號(hào)時(shí)，室內(nèi)就不需要時(shí)鐘盒。因?yàn)槭褂玫腉PS型號(hào)不同，移動(dòng)的基站是需要時(shí)鐘盒的，電信和聯(lián)通的基站不需要時(shí)鐘盒。

室外的GPS信號(hào)進(jìn)入室內(nèi)不是直接接到時(shí)鐘盒上的，需要經(jīng)過GPS避雷器。GPS避雷器的作用是對(duì)室內(nèi)的時(shí)鐘盒等設(shè)備提供保護(hù)。

4 GPS

大家對(duì)GPS定位可能都比較熟悉，LTE的室外設(shè)備中就包含GPS蘑菇頭，GPS蘑菇頭是用來定位和提供時(shí)鐘同步信號(hào)的。從GPS輸出的信號(hào)有兩類：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，GPS也有很多種型號(hào)，這里就不一一列舉了，目前電信用的是FYGB 472748A，移動(dòng)用的是CS930219。移動(dòng)用的GPS蘑菇頭輸出的是模擬信號(hào)，電信和聯(lián)通用的GPS蘑菇頭輸出的是數(shù)字信號(hào)，所以移動(dòng)站點(diǎn)的室內(nèi)設(shè)備需要時(shí)鐘盒對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而電信和聯(lián)通不需要。

5 遠(yuǎn)端射頻模塊RRU

遠(yuǎn)端射頻模塊（Remote Radio Unit），簡稱RRU。室外天線接收和發(fā)送的都是射頻信號(hào)，室內(nèi)BBU接收和發(fā)送的都是光信號(hào)，那么BBU和天線就不能直接相連，需要通過RRU作為中間橋梁，對(duì)信號(hào)做相應(yīng)處理。

接收信號(hào)時(shí)，RRU將天線傳來的射頻信號(hào)經(jīng)濾波、低噪聲放大、轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，傳輸給室內(nèi)處理設(shè)備；

發(fā)送信號(hào)時(shí)，RRU將從機(jī)房傳來的光信號(hào)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、變頻、濾波、線性功率放大等操作，轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)，最后通過天線發(fā)送出去。

RRU有很多種型號(hào)，每種型號(hào)的接口數(shù)目有所不同，但大致有幾種接口：電源接口，DCDU通過這個(gè)接口給RRU供電；光口，BBU與RRU就是通過這些光口相連的；與天線的接口等。下面將給出幾種類型RRU的照片：

移動(dòng)項(xiàng)目使用的RRU，包括：電源接口，光口、9個(gè)天線接口，前8個(gè)接口用來與天線傳遞信號(hào)，其中9號(hào)天線接口為校準(zhǔn)口，作校準(zhǔn)使用。

▲移動(dòng)基站的FHEB型號(hào)RRU

▲移動(dòng)基站的FZFF型號(hào)RRU

電信項(xiàng)目使用的RRU，包括：電源接口，光口、6個(gè)天線接口，用來與天線傳遞信號(hào)。電信基站FXEB型號(hào)RRU如下圖所示：

6 天線

天線是信號(hào)的收發(fā)單元，天線也有很多類型。下面通過圖片給大家展示一下。

電信的使用的天線與移動(dòng)有所不同，在天線下端還有兩個(gè)電調(diào)，用來調(diào)整下傾角（就是天線的俯仰角）的，電信的天線下端通過4根饋線（連接天線與RRU的線纜稱為饋線）與下端的RRU相連，傳遞信號(hào)，兩個(gè)電調(diào)通過串聯(lián)的方式與下端的RRU相連。連接示意圖在后面的FDD宏站會(huì)詳細(xì)介紹。

移動(dòng)使用的天線，其下端與RRU的饋線接口有9個(gè)，所以從外觀，線纜的多少就可以區(qū)分出移動(dòng)和電信的天線。

天線的類型很多，這里就不一一講解了，下圖是LTE各類天線接口匯總圖

TDD與FDD基站站點(diǎn)是如何配置的？

本章將根據(jù)LTE站點(diǎn)雙工方式的不同，對(duì)TDD和FDD站點(diǎn)配置進(jìn)行分類介紹。

1 TDD站點(diǎn)介紹

移動(dòng)TDD又根據(jù)劃分頻段的不同，分為D、F、E三種頻段，下面將對(duì)各個(gè)頻段配置進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1）D頻段宏站介紹

D頻段室內(nèi)設(shè)備：DCDU、主系統(tǒng)模塊FSMF、系統(tǒng)拓展模塊FBBA、傳輸模塊（FTIF）、時(shí)鐘盒。室外包括RRU、GPS、天線等。

D頻段設(shè)備部分連線如下面兩個(gè)圖，實(shí)物圖與連線示意圖：

▲D頻段連線示意圖（b）

電源連線：DCDU通過FSMF的第二個(gè)接口給其供電，連線如黃色線所示。FSMF通過自身的第一個(gè)接口給左邊的第一塊FBBA供電，第一塊FBBA通過自身第二個(gè)接口給右邊的第二塊FBBA供電，連線如綠色線所示。

FSMF的兩個(gè)數(shù)據(jù)口通過兩根BUS線分別與兩個(gè)FBBA的數(shù)據(jù)口相連，連線如圖中藍(lán)色線所示。

時(shí)鐘盒左邊用紅色圓圈標(biāo)出的金屬接口與GPS避雷器相連，時(shí)鐘盒通過一根高清線與FSMF的時(shí)鐘同步輸入接口相連，示意圖如圖中紅色線所示。

D頻段光口連接：FSMF上的1、2光口分別與室外1小區(qū)RRU的主、輔光口連接，3、6光口分別與室外2小區(qū)RRU的主、輔光口連接，4、5光口分別與室外3小區(qū)RRU的主、輔光口連接。

FTIF傳輸模塊的第四個(gè)接口（從左往右數(shù)）通過光模塊與PTN傳輸設(shè)備相連。

FSMF的第三個(gè)接口為調(diào)測網(wǎng)口，我們正是通過這個(gè)接口將數(shù)據(jù)做到設(shè)備中去的，調(diào)測時(shí)用網(wǎng)線與電腦相連，將做好的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線輸入到設(shè)備中去。

D頻段天線端跳線1234端口接RRU端1357通道接口，天線端跳線5678接RRU端2468通道接口。其中9號(hào)口是校準(zhǔn)口。

2）F頻段宏站介紹

F頻段宏站又分為F升級(jí)站點(diǎn)（雙模）和F新建站點(diǎn)（單模）。

①F升級(jí)站點(diǎn)

F升級(jí)站點(diǎn)是在3G TD-S基站設(shè)備上升級(jí)而來，也就是說F升級(jí)站點(diǎn)不僅包含TD-L（TDD-LTE）設(shè)備，還包含TD-S（TD-SCDMA）設(shè)備。

F升級(jí)站點(diǎn)室內(nèi)設(shè)備：DCDU、主系統(tǒng)模塊FSMF、系統(tǒng)拓展模塊FBBA、傳輸模塊（FTIF）、TD-S的BBU（BBP530）。室外包括RRU、GPS、天線等。

F升級(jí)站點(diǎn)設(shè)備的電源連線、FTIF連線、BUS線接法同D頻段。F升級(jí)站點(diǎn)沒有時(shí)鐘盒，因?yàn)槠渑cTD-S設(shè)備共用時(shí)鐘信號(hào)。

F頻段增加了TD-S的BBU BBP30，如下圖所示：BBP530上有8個(gè)槽位，槽位編號(hào)是0到7，其中2、3號(hào)槽位插入了UBBP板。

每個(gè)UBBP上有6個(gè)光口，在此為了方便大家理解，我將接口做了編號(hào)，每個(gè)UBBP板左邊的3個(gè)接口是與室外的RRU 相連的，右邊的三個(gè)接口與TD-L 的 BBU的光口相連。

TD-L BBU光口與TD-S BBU光口連接示意圖如下圖所示， 1、2為1小區(qū)，3、4為2小區(qū)，5、6為3小區(qū)。

2個(gè)UBBP板左邊的接口與室外RRU相連：1、2光口分別與室外1小區(qū)RRU的主、輔光口連接，3、4光口分別與室外2小區(qū)RRU的主、輔光口連接，5、6光口分別與室外3小區(qū)RRU的主、輔光口連接。

F頻段天線端跳線1234接RRU端1234通道接口， 天線端跳線5678接RRU端5678通道接口

②F新建站點(diǎn)

F新建站即F頻段單?；?，只存在LTE一種模式。F頻段新建站的基站側(cè)硬件配置需求可以是TD-S BBU（BBP530）和LTE設(shè)備組成，也可以是只由LTE設(shè)備組成。

●TD-S BBU（BBP530）+LTE設(shè)備

具體說一下BBP530+FSMF這種配置的F頻段新建站點(diǎn)，這種站點(diǎn)TD-S的主設(shè)備BBP530是處于假開狀態(tài)，是不開通傳輸?shù)?，但是需要做一些鏈路?shù)據(jù)，BBP530只是充當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)接設(shè)備。如下圖，TD-S主設(shè)備的傳輸口是沒有插傳輸光纖的，但FSMF可以使用BBP530的時(shí)鐘同步信號(hào)。這種配置的站點(diǎn)只存在于LTE發(fā)展前期，目前在這種配置已經(jīng)慢慢被替代。

●僅由LTE設(shè)備組成

F新建站點(diǎn)還可以沒有TD-S的設(shè)備，僅由LTE設(shè)備組成，它的設(shè)備與D頻段設(shè)備相同，如下圖所示，F(xiàn)新建站點(diǎn)的光口分配與F升級(jí)站點(diǎn)一樣，1、2光口與室外1小區(qū)RRU主輔光口連接，3、4光口與室外2小區(qū)RRU主輔光口連接，5、6光口與室外3小區(qū)RRU主輔光口連接。

F新建站點(diǎn)室外RRU與天線連接方式與F升級(jí)站點(diǎn)一樣，不再贅述。

3）TDD室分站點(diǎn)

室分站除了使用的小天線、RRU，其他的硬件和宏站基本相同，室分站也需要時(shí)鐘盒。室分站分為合并小區(qū)（多個(gè)小區(qū)使用一個(gè)RRU）和不合并小區(qū)（一個(gè)小區(qū)配一個(gè)RRU）。在不合并小區(qū)的情況下，小區(qū)級(jí)聯(lián)數(shù)在1-2時(shí)，只需要FSMF，小區(qū)級(jí)聯(lián)數(shù)為3-4時(shí)需要一塊FBBA板，小區(qū)級(jí)聯(lián)數(shù)為5-6時(shí)需要兩塊FBBA板。

2 FDD站點(diǎn)介紹

1）FDD宏站介紹

FDD室內(nèi)設(shè)備：DCDU、主系統(tǒng)模塊FSMF、系統(tǒng)拓展模塊FBBA（一塊）。室外包括RRU、GPS、天線等。

FDD光口分配：當(dāng)室外有3個(gè)RRU時(shí)，F(xiàn)SMF上的1、2、3光口分別與室外1、2、3小區(qū)的RRU的主光口連接。6號(hào)光口當(dāng)傳輸光口使用，與傳輸設(shè)備連接，故FDD站點(diǎn)不需要傳輸模塊FTIF。由于室外GPS傳輸進(jìn)機(jī)房的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，所以FDD設(shè)備不需要時(shí)鐘盒。

2）FDD室分站點(diǎn)

FDD室分站點(diǎn)除了使用的小天線、RRU，其他的硬件和宏站也基本相同，根據(jù)RRU型號(hào)不同，一塊FSMF和一塊FBBA所帶小區(qū)數(shù)也不同，一般最多能帶6個(gè)小區(qū)。