1、基站
基站即公用移動通信基站,是移動設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)的接口設(shè)備,也是無線電臺站的一種形式,是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中,通過移動通信交換中心,與移動電話終端之間進(jìn)行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺。移動通信基站的建設(shè)是移動通信運營商投資的重要部分,移動通信基站的建設(shè)一般都是圍繞覆蓋面、通話質(zhì)量、投資效益、建設(shè)難易、維護(hù)方便等要素進(jìn)行。隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)向數(shù)據(jù)化、分組化方向發(fā)展,移動通信基站的發(fā)展趨勢也必然是寬帶化、大覆蓋面建設(shè)及IP化。
簡單的來說,基站用來保證我們在移動的過程中手機(jī)可以隨時隨地保持著有信號,可以保證通話以及收發(fā)信息等需求。我們?nèi)粘V锌吹降募饧獾母吒叩蔫F塔上面的帶有移動標(biāo)志的設(shè)備是基站。基站通過天線來進(jìn)行消息的收發(fā)。
2、工作原理
前向信號傳輸流程如下:
?。?) 核心網(wǎng)側(cè)的控制信令、語音呼叫或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到基站(在2G、3G網(wǎng)絡(luò)中,信號先傳送到基站控制器,再傳送到基站)。
?。?) 信號在基站側(cè)經(jīng)過基帶和射頻處理,然后通過射頻饋線送到天線上進(jìn)行發(fā)射。
(3) 終端通過無線信道接收天線所發(fā)射的無線電波,然后解調(diào)出屬于自己的信號。
反向信號傳輸流程與前向流程方向相反,但原理相似。
每個基站根據(jù)所連接的天線情況,可以包含有一個或多個扇區(qū)?;旧葏^(qū)的覆蓋范圍可以達(dá)到幾百到幾十千米。不過在用戶密集的地區(qū),通常會對覆蓋范圍進(jìn)行控制,避免對相鄰的基站造成干擾。
基站的基帶和射頻處理能力,決定了基站的物理結(jié)構(gòu)由基帶模塊和射頻模塊兩大部分組成。基帶模塊主要是完成基帶的調(diào)制與解調(diào)、無線資源的分配、呼叫處理、功率控制與軟切換等功能。射頻模塊主要是完成空中射頻信道和基帶數(shù)字信道之間的轉(zhuǎn)換,以及射頻信道的放大、收發(fā)等功能。
3、微基站和宏基站
基站有兩種,微基站和宏基站??疵志椭?,微基站很小,宏基站很大!
宏基站室外常見,建一個覆蓋一大片
微基站很小,一般用于小范圍
還有更小的,巴掌那么大
其實,微基站現(xiàn)在就有不少,尤其是城區(qū)和室內(nèi),經(jīng)常能看到。以后,到了5G時代,微基站會更多,到處都會裝上,幾乎隨處可見。
那么多基站在身邊,會不會對人體造成影響?不會。其實,和傳統(tǒng)認(rèn)知恰好相反,事實上,基站數(shù)量越多,輻射反而越小! 你想一下,冬天,一群人的房子里,一個大功率取暖器好,還是幾個小功率取暖器好?
大功率方案:
小功率方案:
基站小,功率低,對大家都好。如果只采用一個大基站,離得近,輻射大,離得遠(yuǎn),沒信號,反而不好。
以前大哥大都有很長的天線,早期的手機(jī)也有突出來的小天線,為什么現(xiàn)在我們的手機(jī)都沒有天線了?
其實,我們并不是不需要天線,而是我們的天線變小了。
根據(jù)天線特性,天線長度應(yīng)與波長成正比,大約在1/10~1/4之間。
隨著時間變化,我們手機(jī)的通信頻率越來越高,波長越來越短,天線也就跟著變短啦!
毫米波通信,天線也變成毫米級。。。
這就意味著,天線完全可以塞進(jìn)手機(jī)的里面,甚至可以塞很多根。。。
這就是5G的第三大殺手锏—— Massive MIMO(大規(guī)模多天線技術(shù))
MIMO就是“多進(jìn)多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天線發(fā)送,多根天線接收。
在LTE時代,我們就已經(jīng)有MIMO了,但是天線數(shù)量并不算多,只能說是初級版的MIMO。
到了5G時代,繼續(xù)把MIMO技術(shù)發(fā)揚光大,現(xiàn)在變成了加強(qiáng)版的Massive MIMO(Massive:大規(guī)模的,大量的)。
手機(jī)里面都能塞好多根天線,基站就更不用說了。
以前的基站,天線就那么幾根:
5G時代,天線數(shù)量不是按根來算了,是按“陣”。。?!疤炀€陣列”。。。一眼看去,要得密集恐懼癥的節(jié)奏。。。
不過,天線之間的距離也不能太近。因為天線特性要求,多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。如果距離近了,就會互相干擾,影響信號的收發(fā)。
你是直的?還是彎的?
大家都見過燈泡發(fā)光吧? 其實,基站發(fā)射信號的時候,就有點像燈泡發(fā)光。信號是向四周發(fā)射的,對于光,當(dāng)然是照亮整個房間,如果只是想照亮某個區(qū)域或物體,那么,大部分的光都浪費了。。。
基站也是一樣,大量的能量和資源都浪費了。 我們能不能找到一只無形的手,把散開的光束縛起來呢? 這樣既節(jié)約了能量,也保證了要照亮的區(qū)域有足夠的光。答案是:可以。這就是——波束賦形
在基站上布設(shè)天線陣列,通過對射頻信號相位的控制,使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄,并指向它所提供服務(wù)的手機(jī),而且能跟據(jù)手機(jī)的移動而轉(zhuǎn)變方向。
這種空間復(fù)用技術(shù),由全向的信號覆蓋變?yōu)榱司珳?zhǔn)指向性服務(wù),波束之間不會干擾,在相同的空間中提供更多的通信鏈路,極大地提高基站的服務(wù)容量。
在目前的移動通信網(wǎng)絡(luò)中,即使是兩個人面對面撥打?qū)Ψ降氖謾C(jī)(或手機(jī)對傳照片),信號都是通過基站進(jìn)行中轉(zhuǎn)的,包括控制信令和數(shù)據(jù)包。。。
而在5G時代,這種情況就不一定了。
5G的第五大特點——D2D,也就是Device to Device(設(shè)備到設(shè)備)。
5G時代,同一基站下的兩個用戶,如果互相進(jìn)行通信,他們的數(shù)據(jù)將不再通過基站轉(zhuǎn)發(fā),而是直接手機(jī)到手機(jī)。
這樣,就節(jié)約了大量的空中資源,也減輕了基站的壓力。
5G有什么特點?
?。?)速 度 快
5G網(wǎng)絡(luò)作為第五代移動通信網(wǎng)絡(luò),其峰值理論傳輸速度可達(dá)每秒數(shù)十Gb,這比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快數(shù)百倍,整部超高畫質(zhì)電影可在1秒之內(nèi)下載完成。
BUT,對普通用戶的感受而言,最大的不同就是......5G不光快,還不卡!
?。?)低 時 延
傳輸速率達(dá)千兆每秒就算是5G了么?答案是:不算!5G網(wǎng)絡(luò)的另一個重要特征是“低時延”。如果時延在200毫秒,我們會因為網(wǎng)絡(luò)卡而崩潰,如果在100毫秒,我們只會覺得網(wǎng)絡(luò)有點斷續(xù)。而5G網(wǎng)絡(luò)的最低時延必須為毫秒級。
為什么要“低時延”?以無人駕駛為例,這被認(rèn)為是5G時代最重要的應(yīng)用,如果時延過長、網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)過慢、系統(tǒng)不能及時傳達(dá)指令,帶來的后果是高速行駛的汽車可能會車毀人亡。
先別急著歡呼,“千兆+低時延”只是5G的敲門磚。
?。?)低 功 耗
“低功耗,大連接”也是5G的重要特征,就是大家常說的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。這些年,可穿戴產(chǎn)品有一定發(fā)展,但是遇到很多瓶頸,最大的瓶頸是體驗較差。以智能手表為例,每天充電,甚至不到一天就需要充電。所有物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都需要通信與能源,雖然今天通信可以通過多種手段實現(xiàn),但是能源的供應(yīng)只能靠電池。通信過程若消耗大量的能量,就很難讓物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品被用戶廣泛接受。