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2G 3G 4G 5G 基站架構演進

  移動通訊系統從第一代移動通訊系統(1G)開始逐漸發展,目前已經發展到第四代移動通訊系統(4G),第五代移動通訊系統(5G)也已經開始標準化,預計2020年商用。

  本文分別總結2G、3G、4G和5G系統的基站架構。

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一 2G

  2G通訊系統採用3級網路架構,即:BTS-BSC-核心網。2G核心網同時包含CS域和PS域。

  2G通訊系統起初主要採用一體式基站架構。一體式基站架構如下圖所示,基站的天線位於鐵塔上,其餘部分位於基站旁邊的機房內。天線通過饋線與室內機房連線。

  一體式基站架構需要在每一個鐵塔下面建立一個機房,建設成本和週期較長,也不方便網路架構的拓展。

  後來發展成為分散式基站架構。分散式基站架構將BTS分為RRU和BBU。其中RRU主要負責跟射頻相關的模組,包括4大模組:中頻模組、收發信機模組、功放和濾波模組。BBU主要負責基帶處理和協議棧處理等。RRU位於鐵塔上,而BBU位於室內機房,每個BBU可以連線多個(3-4個)RRU。BBU和RRU之間採用光纖連線。


二 3G

  發展3G網路時,為了節約網路建設成本,3G網路架構基本與2G保持一致。

  3G通訊系統同樣採用3級網路架構,即NodeB – RNC - 核心網。3G核心網同時包含CS域和PS域。

  3G時代主要採用分散式基站架構。類似地,分散式基站架構將NodeB分為BBU和RRU兩部分。

 

三 4G

  4G時代到來時,基站架構發生了較大的變化。為了降低端到端時延,4G採用了扁平化的網路架構。將原來的3級網路架構“扁平化”為2級:eNodeB-核心網。RNC的功能一部分分割在eNodeB中,一部分移至核心網中。4G核心網只包含PS域。

  4G基站基本採用分散式基站的架構。同時,中國移動提出並推動的C-RAN架構也逐漸推廣。C-RAN架構將BBU的功能進一步集中化、雲化和虛擬化,每個BBU可以連線10-100個RRU,進一步降低網路的部署週期和成本。

  與傳統的分散式基站不同,C-RAN打破了遠端無線射頻單元和基帶處理單元之間的固定連線關係。每個遠端無線射頻單元不屬於任何一個基帶處理單元實體。每個遠端射頻單元上傳送和接收訊號的處理都是在一個虛擬的基帶基站完成的,而這個虛擬基站的處理能力是由實時虛擬技術分配基帶池中的部分處理器構成的。

 

四 5G

  為了進一步提高5G移動通訊系統的靈活性,5G採用3級的網路架構,級DU-CU-核心網(5GC)。DU和CU共同組成gNB,每個CU可以連線1個或多個DU。CU和DU之間存在多種功能分割方案,可以適配不同的通訊場景和不同的通訊需求。