射频模块(射频模块中只有AAU支持NR(TDD))

 

素材来源：《一本读懂5G技术》

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5G网络要实现4G同样的信号覆盖水平，并且满足5G的性能指标需求，需要建设更多的基站。不过，这并不意味着要用更多的机房。随着基站硬件集成度的大幅提升，现在5G基站已经能做成了一个旅行箱大小，一个人就可以完成运输和部署工作，对供电、传输等配套资源要求简单，新增射频单元无须专门的机房资源。这就相应地减轻了密集部署带来的基础设施投资压力。

5G时代初期，多数运营商的无线网络复杂、设备的规模数量和厂家种类越来越多。大多数运营商的网络是多制式共存的状态。一个典型的无线网络会出现四代(2G、3G、4G、5G)、六制式(GSM、UMTS、LTE FDD、LTE TDD、NB-IoT、NR)共存的场景。一个运营商一个站点的频谱可能超过10个频段，总带宽超过1000MHz(C-Band典型100MHz，mmWave典型400～800MHz，Sub3G存量频段100～300MHz)。运营商网络维护费用居高不下。

如何提升网络资源利用效率，简化站点部署方案，降低维护成本是5G基站形态演进的关键目标。

5G基站形态和技术演进的方向有以下几个。

（1）资源共享与效率提升

无线网络的发展最终向SingleRAN的方向发展，即单个物理基站多频段、多制式共存成为趋势。通过频谱共享、功率共享和通道共享，最大程度的复用运营商的无线资源，提高资源使用效率；同时通过多扇区、多通道、Massive-MIMO等技术最大化频谱效率。

（2）站点易部署

基站的形态演变的重要方向就是尽量使站点基础设施的改造最小化，包括天线整合、供电改造、传输改造等，降低5G站点的部署成本，提升5G站点部署效率。

（3）绿色节能

网络站点板件三个层级的设计都瞄准能耗降低的方向，降低单比特的能源效率。

（4）可持续演进

所有硬件，包括射频器件、天线、电源都支持迭代式、模块化的演进。为了提升运营商投入产出比，逐步关断2G、3G网络，将语音、数据和IoT业务向更高频谱效率的4G、5G网络迁移，逐渐减少并存的网络制式，是网络发展的大势所趋。5G时代，无线网络最终会演进成仅有两个重要组成制式：LTE（4G）与NR（5G）。这两种制式将长期并存。

6.3.1 5G基站形态

按照基站安装部署和覆盖场景，基站可以分为宏基站、微基站、皮基站、飞基站等，如表6-1所示。宏基站单载波发射功率大，覆盖范围大，对机房配套有一定的要求，适合大覆盖场景。相应地，微基站发射功率小，覆盖范围小，适合密集组网的小功率多点部署场景，适合大容量场景。皮基站和飞基站发射功率更小，体积也小，安装方便，部署灵活，分别适合企业或家庭环境下的5G覆盖。

表6-1 5G基站分类特征

5G的基站也叫gNodeB、gNB，可以是一体化的形态，也可以是各个组成部分（CU、DU、RRU、天线）的组合。最典型的基站形态是CU+DU+AAU的3级分离架构。如果CU和DU分设，CU设备可以基于通用硬件设备，DU设备就相当于具有分布单元功能的BBU专用设备。在5G发展的初期，NFV+SDN+云的技术在无线侧应用得并不成熟，一般采用CU和DU合设的架构。CU和DU合设相当于基带资源单元（BBU）。AAU设备也可以分为RRU和天线单元，可以分别进行部署，也可以合设。5G的基站形态分类如图6-25所示。

图6-25 5G基站形态分类

目前2G、3G、4G站点主流基站的形态是BBU+RRU+天线的形式。5G时代初期，主流基站形态则变成BBU+AAU的形态，也就是CU和DU合设成为BBU产品，RRU和天线合设成为AAU产品，如图6-26所示。

互联网小常识：信息的安全传输包括两个基本部分：（1）对发送的信息进行安全转换（如信息加密），实现信息的保密性。或者附加一些特征信息，以便进行发送方身份验证。（2）发送和接收双方共享的某些信息（如加密密钥），这些信息除了对可信任的第三方外，对于其他用户是保密的。为了信息的安全传输，通常需要一个可信任的第三方。

图6-26 传统站点向5G站点的演进

5G时代的BBU需具备如下特点。

1）超大容量：5G时代BBU模块要具备较强的处理能力，以匹配C-Band、毫米波等大容量、大带宽的需求。

2）灵活配置：BBU需要支持4T4R、8T8R、Massive MIMO不同规格小区的灵活、按需配置。

互联网小常识：路由器一般根据背板的交换能力来划分，背板交换能力大于40Gbps的路由器称作高端路由器，小于40Gbps的称为中低端路由器。

3）方便演进：5G时代BBU需要满足灵活演进的需求，一次网络建设应满足未来5～10年网络发展。演进仅按需插卡扩容即可实现，避免供电、散热等配套的重复改造。

4）容易部署：5G BBU需要支持灵活的部署方式。如果存量站点有空间支持，则直接叠加5G BBU；如果是新建或者存量站点空间受限场景，支持5G BBU收编存量BBU，或者采用在存量室内BBU基础上直接新增5G室外BBU的方式灵活部署，从而避免对机柜、机房的改造。

华为BBU5900产品外观如图6-27所示，一共11个槽位，主要有4种类型的单板：主控板、基带版、电源模块、风扇。主控板（如UMPTe、UMPTg）支持G、U、L、NB-IoT、NR几种制式，槽位是6和7，优先配置7槽位，主控板最多配置2块；基带板（如UBBPg），支持NR，可以配置槽位有0～5，但优先配置在4槽位，最大配置6块；电源模块（UPEUe）的槽位是18、19，优先配置在19槽位，最大配置2块。风扇模块主要配置在16槽位。

图6-27 BBU 5900产品

举例来说，5G NR初期最典型的基站配置是S111_64T64R，BBU最低配置就是1个UMPTe，1个UBBPg，1个UPEUe，1个风扇，单板槽位如图6-25所示。

图6-28 典型S111_64T64R BBU的最低配置

新频谱（C-Band、mmWave）的引入以及Massive MIMO形态的普及，导致塔上的安装盒的数量越来越多，越来越重，给铁塔空间和承重带来了更严峻的挑战。5G时代，射频模块AAU必然朝着多频段、多通道、有源无源一体化（Active+Passive，A+P）的趋势发展，主要有以下几点。

1）多频段：超宽频技术可以让一个射频模块同时支持多个频段，并提供足够的发射功率。多频模块可以有效地降低塔上安装盒数量，在减少铁塔租金的同时也减少了工程安装的成本。低三频模块（700MHz+800MHz+900MHz）和高两频模块（1800MHz+2100MHz）是主流的射频模块。

2）C-Band和毫米波的支持：有源无源一体化技术，使天线空间极端受限的站点可以持续演进，为毫米波的部署预留空间。在初期，无源天线支持3000MHz以下全频段4T4R，有源Massive MIMO支持C-band 64T64R，最大限度地解决了天面空间受限问题。3）多通道技术：大规模天线阵列是多通道技术的必然选择，是应对流量爆炸式增长的最有效的手段。

5G AAU集成度高，体积小，可以节约天面空间，降低站点安装复杂度，节省维护费用。华为的AAU5613是一款5G初期建网时常见的AAU产品，如图6-29所示，大小为795mm×395mm×195mm，重量仅为35kg，发射功率为200W，支持的频段范围为3400～3600MHz，天线模式64T64R。现在AAU5613与BBU的接口为eCPRI。

图6-29 AAU5613

5G AAU（64T64R）挡风面积为0.4m2，比4G时代的天线面积平均降低了21%；重量约为43kg，相比4G时代的天线重量平均增加了27%。5G基站AAU采用了64T64R天线阵列，相比8T8R的4G天线，单通道的平均功耗有所下降，单比特的功耗下降明显。但由于通道数量大幅度提升，数据业务速率大幅提升，作为一个整体，AAU功耗明显上升。

6.3.2 5G无线目标网

5G时代，无线网的建设目标是LTE+NR双网各司其职。一方面，逐渐将基础的语音、低密度的IoT、低速数据业务迁移到LTE网络，使LTE成为基础业务的承载网络；另一方面，在5G NR上，大力发展高清视频、VR/AR等大带宽业务，自动驾驶、工业自动化、远程医疗等低时延业务，以及智慧城市等大连接业务，最终打造极简的LTE+NR目标网架构。

按照部署方式分类，无线接入网的站点可以分为：塔站（天面塔、绿地塔）、灯杆站、室内站等。根据5G大带宽、低时延、大连接的业务特征，5G目标网具有如下特点。

1）站点密度大：5G主流频段覆盖比4G差，边缘速率要求更高，需要更大的站点密度。

2）杆/宏比高：5G室内或者街道盲区覆盖问题更为突出，需要使用杆站协同宏站快速完善室外连续覆盖和局部的室内深度覆盖。

3）室分同步建设：5G穿透损耗大，室外站点覆盖室内环境非常困难。为保证5G业务体验，需要同步建设室内数字化网络。

基于这些特点，再加上5G时代多制式将长期共存，业务发展不均衡的情况，无线网络需要考虑三层立体组网的架构，如图6-30所示。

1）基础覆盖容量层（底层网）：以宏站（塔站）为主的连续覆盖网络，满足基本的覆盖和容量吸收，主要用于室外普遍的业务承载。如，LTE宏站使用4T4R全网覆盖，5G NR使用大规模天线阵列（Massive MIMO，MM）全网覆盖。在站点部署方面，可以考虑刀片式室外站的方案。刀片式站点，包括刀片式RRU、刀片式AAU、刀片式BBU、刀片式电源模块等。这种室外站点减少了机房资源的需求，对站点基础设施的需求简化为零，降低了运营商对基础资源的依赖。在降低成本的同时，提高了部署效率。

2）容量体验层（中层网）：以杆站等简易站为主的非连续覆盖和容量网络。为了特定场景的容量吸收，为了满足体验一致性需求，中层网主要部署在宏站边缘区域或流量高地，如道路、高层建筑、居民区、大型集会、风景区等。

3）价值室分层（室内覆盖）：以室内数字化分布系统为主的网络。为了吸收室内流量，保证高价值用户的业务体验，运营商需要在CBD，大型场馆、交通枢纽、商场等大型建筑的室内场景进行数字化室分系统的建设。

图6-30 5G无线网目标架构

互联网小常识：将主机（A）资源记录手动添加到正向查找区域时，使用“创建相关的指针（PTR）记录”选项，可以将指针记录自动添加到反向查找区域中。

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