信號(hào)基站與天線
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-11-14
信號(hào)基站與天線的實(shí)例教程
5G宏基站數(shù)的翻倍增長及技術(shù)演進(jìn)帶來基站天線成倍增長空間。
5G關(guān)鍵性能指標(biāo)十倍的增長需要基站數(shù)翻倍增長以支撐。5G的三個(gè)關(guān)鍵的效率需求包括頻譜利用效率、能耗效率和成本效率。
具體來說，5G在頻譜效率、能源效率和成本效率的提升需求在十倍甚至百倍以上，關(guān)鍵技術(shù)加速催化。
如下所示，5G的性能指標(biāo)主要從用戶體驗(yàn)速率(bps)、連接數(shù)密度(1/Km2)、端到端時(shí)延(ms)等方面提出要求。
其中，用戶體驗(yàn)速率(bps)從4G時(shí)代的10Mbit/s升級(jí)至100Mbit/s，這對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力提出了全面升級(jí)的要求。
根據(jù)理論值計(jì)算，在越高的頻譜上傳播信號(hào)，信號(hào)損耗越高，所需要的基站數(shù)也需要越高。從連續(xù)覆蓋角度來看，5G的基站數(shù)量可能是4G的1.5-2倍。
截止2017年底，我國已搭建了328萬座4G宏基站，按照1.5倍的保守值計(jì)算，5G基站數(shù)至少在500萬座。
大規(guī)模天線(massiveMIMO)技術(shù)放大基站天線需求。從2G到4G，基站天線經(jīng)歷了一體化宏基站、基帶處理單元和射頻拉遠(yuǎn)模塊分離、MIMO天線、有源天線、MassiveMIMO等發(fā)展階段。
隨著4.5G和5G時(shí)代的到來，MassiveMIMO技術(shù)被引入，直接導(dǎo)致基站天線發(fā)展的三個(gè)趨勢(shì):1)無源天線向有源天線發(fā)展2)光纖替代饋線3)RRH(射頻拉遠(yuǎn)頭)和天線部分集成。
隨著通信網(wǎng)絡(luò)向5G的不斷演進(jìn)，陣列天線(多天線空分復(fù)用)、多波束天線(網(wǎng)絡(luò)致密化)和多頻段天線(頻譜擴(kuò)展)將成為未來基站天線發(fā)展的主要類型。
MIMO能夠充分利用空間資源，通過在底層物理設(shè)備中安裝多個(gè)發(fā)射與接收天線，使得信號(hào)能夠在多個(gè)天線之間實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源與發(fā)射功率的基礎(chǔ)之上，改善通信質(zhì)量，拓寬通信信道，是后4G時(shí)代的關(guān)鍵通信技術(shù)。
展開 高鐵信號(hào)為什么差？
目前國內(nèi)主要的跨省交通方式，無非就是飛機(jī)和高鐵，說完了天上的，再來看看地上的。
相信很多人對(duì)于國內(nèi)高鐵線路的通信服務(wù)并不是很滿意，比如我長期關(guān)注的一個(gè)金融行業(yè)巨V，就在前一陣發(fā)微博吐槽高鐵信號(hào)：
那為什么天上的信號(hào)覆蓋問題都要解決了，地面上的卻還“止步不前”？難道覆蓋高鐵線路比覆蓋航線還難？
還真是，而且難得多。
因?yàn)椋还苣阋采w哪兒，最終發(fā)射與接收信號(hào)的還是基站與天線。而管它是245G網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)能上網(wǎng)根本原理就是基站天線的無線電磁波能發(fā)送到用戶的手機(jī)上、電磁波的頻率資源足夠多不會(huì)導(dǎo)致?lián)砣?先看看空中覆蓋的環(huán)境：一覽無余毫無遮擋的天空使得一個(gè)基站能輕松覆蓋一個(gè)城市的面積；基站站址布設(shè)在哪里都無所謂反正天線都是要往天上打；一架飛機(jī)上頂多幾百人有的時(shí)候甚至幾十人；飛機(jī)和飛機(jī)間足夠遠(yuǎn)不會(huì)扎堆。
而反觀高鐵線路：穿山越嶺的復(fù)雜的地形地貌，導(dǎo)致無線信號(hào)到處被遮擋，單個(gè)基站與天線能覆蓋到的線路長度不過幾百米或1公里左右，且每個(gè)基站位置的選擇都非常不容易；大段大段的隧道無線信號(hào)根本無法打入，必須通過特殊方式在隧道內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，但在隧道內(nèi)施工很多情況下又非運(yùn)營商能決定的了；每輛高鐵駛過，以京廣高鐵使用的CRH380AL動(dòng)車組列車為例，16節(jié)車廂，在沒有站票情況下都要承載1000名旅客，而2019年全年我國鐵路運(yùn)送旅客人數(shù)達(dá)到36億為航空的6倍。
展開 接入邊緣的邊緣計(jì)算由位于前端和中端站點(diǎn)的高度分布式服務(wù)器級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施組成，例如蜂窩塔、電纜配電廠、聚合和預(yù)聚合集線器、中央辦公室以及其他網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備如蜂窩無線基站，以及xDSL和xPON設(shè)備。接入邊緣數(shù)據(jù)中心通常屬于微模塊類型，易于部署和獨(dú)立運(yùn)行。由于需要支持超低延遲工作負(fù)載，包括那些需要可預(yù)測(cè)連接到最后一公里網(wǎng)絡(luò)的工作負(fù)載，接入邊緣設(shè)施通常位于無線電頭端或電纜頭端 15 公里范圍內(nèi)，最適合用于延遲在 1ms - 30ms 范圍內(nèi)。
接入網(wǎng)
將用戶和設(shè)備連接到其本地服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)。它與核心網(wǎng)形成了鮮明的對(duì)比，核心網(wǎng)將服務(wù)提供商彼此連接起來，接入網(wǎng)直接連接到基礎(chǔ)設(shè)施的邊緣。
聚合邊緣
服務(wù)提供商層邊緣距離接入邊緣只有一跳的距離。可以作為單個(gè)位置的中型數(shù)據(jù)中心存在，也可以由多個(gè)互連的微型數(shù)據(jù)中心組成，以在區(qū)域邊緣和接入邊緣之間形成分層拓?fù)洌詫?shí)現(xiàn)更好的協(xié)作、工作負(fù)載故障轉(zhuǎn)移和可擴(kuò)展性。
基站
RAN（無線接入網(wǎng)絡(luò)）中的一種網(wǎng)元，負(fù)責(zé)在一個(gè)或多個(gè)小區(qū)內(nèi)向用戶設(shè)備發(fā)送和接收無線電信號(hào)。基站可以采用集成天線，也可以通過饋線電纜連接到天線陣列。采用專業(yè)的數(shù)字信號(hào)處理和網(wǎng)絡(luò)功能硬件。在現(xiàn)代 RAN 架構(gòu)中，為了靈活性、成本和性能，基站可能被拆分為多個(gè)功能塊在軟件中運(yùn)行。
基帶單元 (BBU)
一種負(fù)責(zé)基帶無線電信號(hào)處理的基站組件。采用專門的硬件進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。在 C-RAN 架構(gòu)中，BBU 的功能可以作為VNF在軟件中運(yùn)行。
中央辦公室 (CO)
特定地理區(qū)域內(nèi)的電信基礎(chǔ)設(shè)施聚合點(diǎn)。物理上為存放電信基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備而設(shè)計(jì)，但通常不適合容納邊緣數(shù)據(jù)中心規(guī)模的計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，因?yàn)樗鼈兊牡匕濉⒐┡⒅评洹⑼L(fēng)、滅火和電力輸送系統(tǒng)不足。
展開 接入邊緣的邊緣計(jì)算由位于前端和中端站點(diǎn)的高度分布式服務(wù)器級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施組成，例如蜂窩塔、電纜配電廠、聚合和預(yù)聚合集線器、中央辦公室以及其他網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備如蜂窩無線基站，以及xDSL和xPON設(shè)備。接入邊緣數(shù)據(jù)中心通常屬于微模塊類型，易于部署和獨(dú)立運(yùn)行。由于需要支持超低延遲工作負(fù)載，包括那些需要可預(yù)測(cè)連接到最后一公里網(wǎng)絡(luò)的工作負(fù)載，接入邊緣設(shè)施通常位于無線電頭端或電纜頭端 15 公里范圍內(nèi)，最適合用于延遲在 1ms - 30ms 范圍內(nèi)。
接入網(wǎng)
將用戶和設(shè)備連接到其本地服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)。它與核心網(wǎng)形成了鮮明的對(duì)比，核心網(wǎng)將服務(wù)提供商彼此連接起來，接入網(wǎng)直接連接到基礎(chǔ)設(shè)施的邊緣。
聚合邊緣
服務(wù)提供商層邊緣距離接入邊緣只有一跳的距離。可以作為單個(gè)位置的中型數(shù)據(jù)中心存在，也可以由多個(gè)互連的微型數(shù)據(jù)中心組成，以在區(qū)域邊緣和接入邊緣之間形成分層拓?fù)洌詫?shí)現(xiàn)更好的協(xié)作、工作負(fù)載故障轉(zhuǎn)移和可擴(kuò)展性。
基站
RAN（無線接入網(wǎng)絡(luò)）中的一種網(wǎng)元，負(fù)責(zé)在一個(gè)或多個(gè)小區(qū)內(nèi)向用戶設(shè)備發(fā)送和接收無線電信號(hào)。基站可以采用集成天線，也可以通過饋線電纜連接到天線陣列。采用專業(yè)的數(shù)字信號(hào)處理和網(wǎng)絡(luò)功能硬件。
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基帶單元 (BBU)
一種負(fù)責(zé)基帶無線電信號(hào)處理的基站組件。采用專門的硬件進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。
基站
RAN（無線接入網(wǎng)絡(luò)）中的一種網(wǎng)元，負(fù)責(zé)在一個(gè)或多個(gè)小區(qū)內(nèi)向用戶設(shè)備發(fā)送和接收無線電信號(hào)。基站可以采用集成天線，也可以通過饋線電纜連接到天線陣列。采用專業(yè)的數(shù)字信號(hào)處理和網(wǎng)絡(luò)功能硬件。
因?yàn)椋还苣阋采w哪兒，最終發(fā)射與接收信號(hào)的還是基站與天線。而管它是245G網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)能上網(wǎng)根本原理就是基站天線的無線電磁波能發(fā)送到用戶的手機(jī)上、電磁波的頻率資源足夠多不會(huì)導(dǎo)致?lián)砣?/div>
5G宏基站數(shù)的翻倍增長及技術(shù)演進(jìn)帶來基站天線成倍增長空間。
5G關(guān)鍵性能指標(biāo)十倍的增長需要基站數(shù)翻倍增長以支撐。5G的三個(gè)關(guān)鍵的效率需求包括頻譜利用效率、能耗效率和成本效率。
具體來說，5G在頻譜效率、能源效率和成本效率的提升需求在十倍甚至百倍以上，關(guān)鍵技術(shù)加速催化。
如下所示，5G的性能指標(biāo)主要從用戶體驗(yàn)速率(bps)、連接數(shù)密度(1/Km2)、端到端時(shí)延(ms)等方面提出要求。
