摘自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/59655867
一、基站君在努力地进化
不论你是否能意识到，移动基站就位于我们身边，默默地在为我们服务，越来越好的信号质量就是明证。
基站君一直在默默地为我们服务
其实，为了让信号变得更好，为了让上网速度更快，为了节能省电，基站君在默默地奋斗着，努力地提升自我，还你一个畅快的网络。
奋斗的基站君
二、分布式基站的崛起，CPRI接口的辉煌
这不，5G要来了，为了迎接这新的时代，基站君正在默默地酝酿着一场大变身。
然而，当我们抬起头，凝视这一根根铁塔和上面挂着的一坨一坨的小方块时，却很难看到有什么大的变化。其实，这场变化从3G时代已经开始，现在正在向5G延伸。
2G和3G初期的基站君
上图展示的是2G和3G时代基站的架构。
1.天线：高高地挂在塔上。它也必须高挂在塔上，这是因为发射信号的需要。
2.机房：在塔下，必然有一个小房子，里面放着基站。
3.基站：就是发射无线信号的设备。基站在逻辑上分为BBU和RRU两部分。RRU负责信号收发，BBU负责信号处理。
4.馈线：连接天线和基站的，就是馈线了，这是一根又粗又硬又重的传输信号的管子。由于铁塔一般情况下有个几十米到100米高，所以这根管子也得几十到100米长。然而信号的传送是有损耗的，馈线越长损耗越大，可能从基站到天线，信号还没发出去就已经损耗掉了一多半。因此塔下的基站必须加大功率发射才能弥补这个损耗。
各种型号的馈线，塔越高，线越粗
5.配套设备。这些设备在图里没有画出，主要包含这些：电源，电池，空调。电源自不用说，基站得有电才能工作；万一停电了咋办？那得有电池撑着；另外，基站，电源，电池，这些设备挤在一个小房子里，不断发热温度升高，为了保证设备正常运行，得有空调降温才行。
这种架构最显著的特点就是，复杂，费电。然而在2G时代也就这么强忍了，3G时代，新的架构已经在萌芽，直到4G时代，这一切才有了彻底的改观。
既然基站可以分为两个模块：发射信号的RRU和处理信号的BBU，其中BBU小巧精致功耗低，而RRU体积庞大功耗高，何不把功耗高的RRU也挂在塔上，跟天线放一起？这样就不用很长的馈线连接了，损耗小了功耗自然也就降下来了，自然散热就可以。这样一来，机房里少了RRU这个散热大户，空调也就可以歇歇了。
分布式基站架构
因为把基站拆成了两块分开工作，这样的站点也叫分布式站点。这样就涉及到了BBU和RRU的连接问题。到底BBU和RRU它们可以离得多远，之间的数据怎么传，总得有个标准才行。
于是，在2003年，爱立信，诺西，阿朗，NEC，还有华为这几个厂家一合计，搞出来了个叫做CPRI（通用公共无线电接口）的协议，大家都按着这个来搞。
CPRI
我们知道数据通过通信协议栈，各层会在上一层的基础之上附加本层的功能，这样层层加码下来，数据量急剧增加。CPRI协议在BBU和RRU之间传输的物理层数据，不但包含了承载的数据，还含有大量物理层信息，并这些信息分到了各个天线之上，数据量非常巨大。
BBU和RRU/AAU之间的接口划分：CPRI
如下图所示，就是最为普通的20MHz带宽的LTE载波，支持2x2MIMO，可支持150Mbps速率的数据流，处理到了CPRI这里，带宽需求竟然达到了惊人的2.5Gbps！
CPRI接口的速率要求惊人
其实，上面例子中的的CPRI速率，在CPRI的世界中还算是很小的。在CPRI协议的6.1版本中，定义了9个选项，最大速率可达12Gbps。
CPRI选项速率表
这么大的数据速率，到底用啥线缆来传呢？这就要轮到光纤出场了。光纤，即是把光信号在极细的玻璃纤维中传播，速度快，硬件本身几乎没有带宽的限制，还很便宜。
光纤
怎么样把BBU和RRU这俩处理电信号的设备用光纤连接起来呢？这就需要能把电信号和光信号互相转换的光模块了。光模块支持的速率和传输的距离是有上限的，速率越高，传输的距离越远就越贵。
光模块
在2/3/4G网络中，一般CPRI接口使用10Gbps的光模块就够用了。
这种分布式架构，把粗长硬的馈线换成了细软轻的光纤，站点功耗大幅降低，网络运维成本自然也就降下来了。
馈线和光纤的对比
并且，在4G时代，由于MIMO技术的需要，每个基站都要连接多个频段多个端口的天线。比如要实现4x4 MIMO，如果RRU不上塔的话，每个扇区就需要4根馈线，对于一般的3扇区站点，就需要12根，不但要考虑铁塔能否承受，工程安装成本也很高。如果要增加频段，那就不得不加合路器，使信号的损耗进一步增加。为了解决这些问题，BBU和RRU分离的分布式基站成了4G的标配。
这样一来，由于协议上BBU和RRU可拉远的距离可达20公里，这就为把这整区域的多台BBU一股脑放到一个大机房里集中管理提供了条件，各个基站上只安装RRU，连机房都省了，进一步减少维护成本。这种架构就叫做C-RAN（集中式无线接入网）。
C-RAN架构对于光纤资源的要求很高
虽然C-RAN是一个非常好的构想，在4G阶段却没有发展起来，因为这种架构对于光纤资源的数量要求太高，每个站点都要有到BBU集中机房的光纤，这可不是RRU上塔几十米那么简单，需要大量的挖沟埋缆工作，成本是非常高的。
三、5G来了，基站君从CPRI到eCPRI的进化
到了5G时代，为了支撑eMBB业务，基站发生了一些变化：
1.RRU演变成了集成超大规模天线阵列的Massive MIMO AAU
2.载波带宽大幅扩展，Sub6G载波需要支持100M带宽，而毫米波需要支持400M的载波带宽
3.基站所需承载的数据流量达到了10Gbps的级别
这些变化，对CPRI的接口提出了更高的要求，我们先来看看5G对CPRI口速率的需求：
5G对CPRI接口的速率要求
还没轮到毫米波上场，仅在5G最为主流的100M带宽和64天线的配置下，CPRI口的速率需求就飙升到了172.8Gbps！随之飙升的是高速光模块带来的成本飙升，对运营商来说这无疑是难以接受的。
在这样的背景下，CPRI协议的升级版，能大幅降低前传带宽的eCPRI标准就呼之欲出了。
eCPRI的设计思路很简单，既然通信协议栈上传输的数据会层层加码，越到物理层数据量越大，那就如上图所示，把在BBU上处理的数据上移一层（High Phy往上的BBU处理），下面的交给RRU去处理（Low Phy往下的RRU处理），这样BBU和RRU之间的数据量就少了，代价是RRU的复杂度提升。
eCPRI接口的定义
别看这一步变化貌似不大，却对减少eCPRI口上的数据量的作用极大。以前面所说的100M载波带宽加64天线为例，采用CPRI协议需要172.8Gbps的光口速率，而如果变更为eCPRI的话，仅需要24.3Gbps的光口速率，带宽仅为原先的14%。
这样一来，5G前传的压力是不是一下子就小多了？延续4G时代C-RAN的梦想，乃至无线接入网的云化也可以期待了。
5G的三大场景
为了5G的梦想，基站君就是这样在默默地酝酿着自身的变革，润物细无声。
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