話說作者在思考基站進(jìn)化史這個(gè)主題時(shí)，忽然想到，以基站為標(biāo)志的移動(dòng)通信系統(tǒng)，就正如地球上的生命的發(fā)展史一樣，大多數(shù)的歲月寂寂無聲，到最后突然加速。
地球的歷史已有46億年，如果把這段漫長的時(shí)光壓縮到一天的話：前4個(gè)小時(shí)一片死寂，之后的十幾個(gè)小時(shí)僅有微生物活動(dòng)，直到晚上8點(diǎn)，各種高級(jí)生命才得以爆發(fā)。
而人類，則要在最后的20秒才登場，之后經(jīng)過漫長的野蠻矇昧?xí)r代，上下五千年的文明只占了1/10秒而已。
基站的歷史，也和上面的過程類似。因此，蜉蝣君參考地質(zhì)年代，把基站的歷史劃分為了“三宙三代”：冥古宙，太古宙，元古宙，古生代，中生代，新生代。其中“宙”的時(shí)間遠(yuǎn)長于“代”。
1、冥古宙：馬拉松
“歡慶吧，雅典人，我們勝利了！”
上氣不接下氣地說完這句話，菲迪皮茨一頭倒在地上，再也沒能起來。42.193公里的長途奔跑，已經(jīng)耗盡了他的生命。這一切，只為傳達(dá)勝利的喜訊。
時(shí)值公元前490年，面對波斯帝國大軍的侵犯，古希臘的雅典人奮起抵抗，終于在“馬拉松”這個(gè)地方獲得了大勝。
主帥遂命令有“飛毛腿”之稱的士兵菲迪皮茨速速回去報(bào)信，于是就有了這一段著名的“馬拉松之跑”。
這就是通信的冥古宙，這是一個(gè)通信基本靠吼，送信基本靠腿的時(shí)代。基站這種高級(jí)裝備還沒有誕生。
在所有通信需求中，毋庸置疑，最重要的就是關(guān)乎生死存亡的軍事信息。
2、太古宙：烽火臺(tái)
烽火臺(tái)上，濃煙滾滾，直沖天際。
臨近烽火臺(tái)上的士兵，看到信號(hào)之后，也紛紛燃起烽火，釋放濃煙，這外敵入侵的信號(hào)，十萬火急。
隨著一座座烽火臺(tái)的接力傳播，一時(shí)間整個(gè)國家狼煙四起。
大事不好，天子有難！駐扎在各地的諸侯看到之后，紛紛厲兵秣馬，連夜奔襲，前往京師勤王。
然而到達(dá)京城之后，只見處處歌舞升平，戰(zhàn)事全無。高臺(tái)之上，周幽王深情地凝視著愛姬褒姒，似乎在等待著什么。
“辛苦大家了！這里沒什么大事，我就是點(diǎn)烽火玩玩，逗愛妃一笑而已！”周幽王如是向諸侯們說。
褒姒看著諸侯們忙亂又無奈的窘相，千軍萬馬萬里奔襲只因兒戲，不禁嫣然一笑。
話說烽火臺(tái)就相當(dāng)于基站，在上面燃燒狼糞，濃煙沖天，可以視為信息的編碼和傳送。
當(dāng)然其中的信息只有兩個(gè)可能：
0、不燃烽煙，國泰民安
1、狼煙四起，敵國來犯
雖然如今看來，只有一個(gè)比特的信息，但由于傳遞的迅速又準(zhǔn)確，烽火臺(tái)在中國得到了非常廣泛的應(yīng)用。
大家最熟悉的就是長城上的烽火臺(tái)。從春秋戰(zhàn)國開始修長城，后面秦朝在修，漢朝在修，明朝也在修。
綿延萬里的長城，串起了無數(shù)的烽火臺(tái)，作為軍事通信使用了兩千余年。
3、元古宙：信號(hào)塔
“巴黎無事，良民皆安！”
1799年，拿破侖發(fā)動(dòng)霧月政變，登上權(quán)力巔峰。隨后他下令用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的通信設(shè)備給全國發(fā)送了上面那句話。
很顯然，這么復(fù)雜的句子，用烽火臺(tái)是難以完成的。這就需要另外一種更為高級(jí)的“基站”。
這是法國的克洛德發(fā)明的一種新型通信塔。塔上架著一根橫梁，橫梁兩端是兩個(gè)巨大的懸臂，分別由纜索操縱。
其中每個(gè)懸臂都可以形成7個(gè)角度，橫梁也可以有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角度。這樣一來，就一共有7*7*2種組合，理論上可以表示98個(gè)符號(hào)。
事實(shí)上，克洛德對這些符號(hào)進(jìn)行了復(fù)雜的編碼，不但含有信息內(nèi)容，還有相關(guān)的控制信令（包括停止，確認(rèn)，沖突等控制信息），最終形成了一個(gè)長達(dá)八千多條的碼本，囊括了字詞，音節(jié)，人名，地名等諸多信息。
這種原始的“基站”是怎樣傳遞信息的呢？首先由發(fā)端根據(jù)需要不斷調(diào)整信號(hào)塔的上的造型，每分鐘最多可以發(fā)送3個(gè)信號(hào)，然后下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的操作員用望遠(yuǎn)鏡觀察并記下這些信號(hào)，再在自己所在的塔上復(fù)制這些信號(hào)，供下下一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收。
信號(hào)就這樣一級(jí)一級(jí)的往下傳遞，直至最后一級(jí)的操作員記下所有的信號(hào)，并查詢碼本進(jìn)行解碼，復(fù)原出里面的原始信息。
這個(gè)系統(tǒng)自發(fā)明之后，很快被用于戰(zhàn)爭中。一個(gè)信號(hào)從法國東南的土倫傳到巴黎，沿線經(jīng)過120座信號(hào)塔，跨越760余公里，能夠做到只需10到20分鐘。它傳遞的第一條信息正是法國軍隊(duì)打敗了奧地利軍隊(duì)的捷報(bào)。
這種信號(hào)塔曾遍布法國全國，輝煌一時(shí)。
此時(shí)的歐洲充滿活力，對于電磁這種神秘力量的研究日漸深入。隨著電磁波用于通信的研究和實(shí)驗(yàn)的日漸深入，現(xiàn)代電報(bào)系統(tǒng)已呼之欲出。
這種由原始機(jī)械驅(qū)動(dòng)的“基站”還未惠及大眾，就面臨著被淘汰的命運(yùn)。時(shí)代的發(fā)展，無線通信發(fā)展的即將進(jìn)入快車道。
4、古生代：一體化基站
上世紀(jì)70年代末，第一代移動(dòng)通信發(fā)展起來，真正意義上的基站正式誕生。
當(dāng)時(shí)，手機(jī)因?yàn)榭梢宰杂梢苿?dòng)，因此叫做“移動(dòng)臺(tái)”，基站固定不動(dòng)，因此叫做“固定臺(tái)”更為準(zhǔn)確。如論如何，基站此時(shí)已經(jīng)初具雛形。
此時(shí)的基站主要由一體化的基站機(jī)柜（內(nèi)含基站主設(shè)備），傳輸射頻信號(hào)的饋線，還有收發(fā)信號(hào)的天線組成。其中饋線和天線跟現(xiàn)在并無二致，主要是機(jī)房里基站機(jī)柜這個(gè)大家伙有所差異。
基站機(jī)柜里的設(shè)備可以完成基帶信號(hào)的處理和射頻信號(hào)的生成。基帶信號(hào)就是最原始的信號(hào)，頻率很低，不適合直接發(fā)送，因此需要經(jīng)過調(diào)制，讓一個(gè)頻率較高的載波把基帶信號(hào)攜帶上成為射頻信號(hào)，才可以在空中進(jìn)行發(fā)送。
這一點(diǎn)從1G到5G是基本一致的。不同的是，1G是模擬系統(tǒng)，容量低、語音質(zhì)量差，也沒有保密性，只能滿足最基本的通話需求。
到了2G，基站的進(jìn)化成為了數(shù)字系統(tǒng)，內(nèi)部處理更為復(fù)雜，但其外在長相并沒有太大的變化。都是基帶和射頻在同一個(gè)單元上進(jìn)行處理，射頻信號(hào)需要經(jīng)過長長的饋線才能到達(dá)鐵塔上的天線，損耗很大，因此必須使用很大的機(jī)頂功率。
下面我們來看看一個(gè)真實(shí)的2G基站的組成…
愛立信RBS2206
上面這個(gè)愛立信的2G基站主要包括公共單元、收發(fā)單元、合分路單元，其中，公共單元包括供電單元、傳輸接口單元、時(shí)鐘分配單元等。
收發(fā)單元，全稱Transmission Receiver Unit，簡稱TRX或TRU，指收信器和發(fā)信器的合稱，我們通信人通常叫它“載頻”。
最早期2G收發(fā)單元的功能包含無線信號(hào)的收發(fā)、放大、調(diào)制/解調(diào)、編解碼和DSP數(shù)字處理等，這其實(shí)就是將基帶和射頻部分的處理集于于一體。
摩托羅拉的2G基站
5、中生代：SDR基站
隨著基站從2G向3G進(jìn)化，設(shè)備的硬件能力逐漸增強(qiáng)，人們也逐漸意識(shí)到，基站上面處理基帶的模塊體積小，功耗低，而處理射頻的模塊則體積大，功耗高。那么何不把這兩者分離呢？
這樣一來就形成了基帶單元和射頻單元。基帶單元專注處理基帶功能，能力更為強(qiáng)大；而射頻單元?jiǎng)t可以拉遠(yuǎn)放在塔頂，沒有了饋線損耗，輸出功率也可以得以降低。并且，射頻單元可以使用自然散熱，不在需要風(fēng)扇，總功耗也可以降低。
此時(shí)，基帶單元得名為BBU，是英文Baseband Unit的縮寫；而射頻單元?jiǎng)t得名為RRU，是英文Remote Radio Unit的縮寫，注意里面含Remote這個(gè)字眼，因?yàn)镽RU可以拉遠(yuǎn)到鐵塔頂上近天線安裝。
BBU加上RRU，就組成了SDR的概念。SDR就是Software Defined Radio的縮寫，意為軟件定義無線電。硬核的基站這下忽然軟了起來，這又是何解？
如前所述，在2G一體化基站中，一個(gè)載頻（TRX或者TRU），可支持一路特定頻率的信號(hào)收發(fā)，同時(shí)也是個(gè)硬件模塊，含有獨(dú)立的功率放大器。基站要支持多個(gè)載頻，需要用射頻線纜跟合路器把這些載頻合路起來再連接到天線。
而在SDR架構(gòu)中，一個(gè)RRU中的一個(gè)功放可以同時(shí)支持多個(gè)載頻，只需要通過軟件進(jìn)行配置即可。這樣一來，載頻就從硬件的概念變成了軟件上的概念，多個(gè)載頻可從同一個(gè)射頻口發(fā)射功率，無需合路器。
并且，一個(gè)RRU不但可以從軟件上支持2G的載頻，還能同時(shí)支持3G和4G的載波，多種制式可以和諧共存于同一個(gè)基站當(dāng)中，就形成了Single-RAN或者UniRAN的概念。不管是Single-RAN還是UniRAN，都意味著單個(gè)基站能同時(shí)支持多種制式，無所不能。
目前的基站，早已是SDR的天下，早期的一體化基站由于缺點(diǎn)太多，只余少量的2G基站在茍延殘喘，由于早已結(jié)束生命周期，隨時(shí)可能被搬遷或者退網(wǎng)。
6、新生代：5G CU/DU分離態(tài)基站
隨著5G時(shí)代的到來，因?yàn)樘摂M化技術(shù)已經(jīng)成熟，同時(shí)考慮到對高速率，大連接，低時(shí)延的支持，5G基站需要再次進(jìn)行的進(jìn)化。
首先，由于5G對超高速孜孜不倦的渴求，傳統(tǒng)的2x2MIMO和4x4MIMO已無法滿足需求，需求直指Massive MIMO。而Massive MIMO需要一個(gè)幾十甚至上百根天線，這樣一來，不但RRU吃不消，天線也很為難：要這么多端口，連線還不成刺猬了？
因此，RRU和天線直接合體成AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元），信號(hào)直接在內(nèi)部進(jìn)行對接，不用外部出端口連線了，大大簡化了實(shí)現(xiàn)。
然后，由于5G需要面向多業(yè)務(wù)，低時(shí)延應(yīng)用需更加靠近用戶，超大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需高效的處理能力，5G基站應(yīng)具備靈活的擴(kuò)展功能。
因此BBU把不需實(shí)時(shí)處理的部分切分出來組成CU（Centralized Unit，集中單元），剩余的需實(shí)時(shí)處理的部分組成DU（Distributed Unit）。其中CU可以使用虛擬化技術(shù)部署在大容量的通用服務(wù)器上，管理多個(gè)站點(diǎn)的DU。
于是，便有了下面這張4G到5G的基站變身圖。
如果要細(xì)分到協(xié)議棧的話，畫風(fēng)是下圖這樣的。
那么，從看得見摸得著的外觀方面，5G基站到底有哪些變化？
用一句話來說：AAU長得像發(fā)胖的天線，DU的長相繼承了BBU的衣缽，而CU，由于使用了通用服務(wù)器，僅僅作為軟件的存在，將隱沒在機(jī)房中難覓蹤跡。
好了，基站的進(jìn)化史就講到這里，希望對大家有所幫助。
來源： 無線深海
