5G基站

1.5G基站硬件架构

5G基站设备的整体架构可分为2类：

• BBU+AAU/RRU 2层架构
• CU+DU+AAU/RRU 3层架构

其中，CU、DU为基带设备，共同完成5G基带协议处理的全部功能。

CU负责高层基带协议处理，并提供与核心网之间的回传接口。

DU完成底层基带协议处理，并提供与5G AAU/RRU之间的前传接口。CU与DU之间通过F1接口交互。

BBU集成了CU与DU的全部基带处理功能。

目前，5G基站设备主要采用BBU+AAU/RRU 2层架构。

DU设备架构与BBU类似，主要基于专用硬件平台实现。而CU设备，则一般基于通用硬件平台实现。

1.1 5G BBU硬件架构

5G BBU是基带设备，硬件架构如图1所示，包含基带处理单元、主控传输单元、电源模块以及接口单元等功能模块。

图1 5G BBU硬件架构

其中，基带处理单元主要完成基带协议处理，提供与AAU/RRU通信的接口。主控传输单元负责基站的配置管理、信令处理、资源管理、数据传输，提供传输、时钟、LMT接口。电源模块，主要用于设备内部直流供电的管理。

硬件实现方面，5G BBU内部集成了多种半导体器件与芯片。主控传输单元与基带处理单元内部的核心器件如图2所示。

图2 BBU内部核心器件

处理器（CPU），主要用于高层基带协议以及控制信令处理。基带芯片（ASIC），是BBU的关键芯片，负责底层基带协议处理以及软件算法的实现。FPGA芯片，用于基带协议处理中的硬件加速，实现加密/解密或接口转换等专用功能。光模块，负责完成光电信号转换功能，用于前传接口处理。交换芯片，用于与外部接口之间的数据交换。高精度晶振，用于支持BBU内部各功能模块之间的同步。

1.2 5G AAU/RRU硬件架构

5G AAU/RRU，主要完成基带数字信号与射频模拟信号之间的转换，以及射频信号的收发处理功能。

对于6GHz以下频段，AAU设备主要分为64T64R、32T32R、16T16R 等主流规格，分别支持64、32、16个射频收发通道。

随着通道数的增加，CPRI接口的带宽需求大幅上升。为了降低前传接口的带宽需求，5G AAU采用eCPRI接口，将BBU的部分底层基带协议处理功能上移到AAU。

对于2通道、4通道等低通道数的5G射频设备，仍采用传统的“RRU+天线”的设备形态。设备内部无内置的天线阵列。

5G AAU与RRU的硬件架构基本相同，如图3所示。

图3 5G AAU/RRU硬件架构

设备内部包含了接口、数字基带、数字中频、收发信机、功放、双工器等主要模块与器件。

其中，接口模块主要用于前传接口信号处理。数字基带模块负责底层基带信号处理。数字中频模块实现上下变频、预失真和波峰系数降低等功能。收发信机模块，完成数模/模数转换（ADC/DAC）以及模拟信号的接收与发射信号处理功能。功放/低噪放分别，完成下行与上行信号的放大。滤波器，用于发射及接收信号的选频，以及干扰抑制。双工器，用于接收与发送通道的信号滤波与收发切换。

2.常用BBU设备

2.1常用BBU设备型号

​ 市面上常用的5G BBU（Baseband Unit，基带处理单元）主要由几大通信设备供应商提供，这些供应商包括但不限于华为、中兴、爱立信、诺基亚等。以下是几个常见的5G BBU产品：

2.1.1华为BBU5900：

华为的BBU5900是一款支持多模（2G/3G/4G/5G）的基带处理单元，能够提供高密度的基带处理能力，支持大规模MIMO和多载波聚合。
它具有多个槽位用于安装不同的基带处理板，如5G基带板，支持25G/10G光口连接AAU或RHUB。

2.1.2中兴通讯的ITBBU：

中兴通讯与Intel合作推出的ITBBU是基于软件定义架构和网络功能虚拟化（SDN/NFV）的5G无线接入产品，可以实现更灵活的资源分配和管理。

2.1.3爱立信的Baseband 6648：

爱立信的Baseband 6648是为5G设计的基带处理器，支持大规模MIMO和多频段操作，能够处理大量的数据流量，适用于密集的城市环境。

2.1.4诺基亚AirScale Baseband：

诺基亚的AirScale Baseband是一种模块化的解决方案，可以根据网络需求进行扩展，支持从4G到5G的平滑演进。
这些BBU设备通常具备高度集成性和灵活性，能够适应不同的网络部署场景，包括宏站、微站、室内覆盖等。它们还支持多种接口标准，如CPRI（Common Public Radio Interface）、eCPRI（enhanced Common Public Radio Interface）等，以实现与射频单元（如AAU或RU）的连接。

2.2BBU设备对比

各大厂商的5G BBU（基带处理单元）在设计上各有特色，主要区别体现在处理能力、能耗、灵活性、成本以及对新技术的支持等方面。以下是一些主要的对比点：

2.2.1处理能力：

华为BBU5900：以其强大的处理能力和高密度设计著称，能支持大规模MIMO和多载波聚合，适合高容量需求的场景。
中兴ITBBU：强调软件定义和NFV（网络功能虚拟化），能够根据网络需求动态调整资源，适合复杂多变的网络环境。
爱立信Baseband 6648：以其高效的数据处理和低延迟特性受到好评，特别适合对延迟敏感的应用场景。
诺基亚AirScale Baseband：模块化设计使其易于扩展和升级，能够灵活应对不同规模的网络需求。

2.2.2能耗：

华为BBU5900和诺基亚AirScale Baseband都采用了节能技术，但具体能耗表现会因实际配置和工作负载而异。
中兴ITBBU和爱立信Baseband 6648也注重能效比，通过优化硬件和软件算法来降低功耗。
灵活性与可扩展性：
中兴ITBBU和诺基亚AirScale Baseband因其模块化和虚拟化的设计，在灵活性方面表现突出，易于根据业务需求进行调整。
华为BBU5900和爱立信Baseband 6648虽然在固定硬件配置下性能卓越，但在软件定义和虚拟化方面可能不如前两者灵活。

2.2.3成本：

成本不仅包括设备本身的价格，还包括运维、能耗、升级等方面的长期成本。一般而言，采用NFV和SDN技术的设备（如中兴ITBBU）可能在初期投资较高，但长期来看可能因更高的效率和灵活性而节省成本。
新技术支持：
所有厂商都在持续更新其产品线，以支持最新的5G技术和标准，如毫米波、Sub-6GHz、SA/NSA双模等。但具体支持程度和时间点可能会有所不同。
选择哪款BBU取决于运营商的具体需求，包括网络规模、业务类型、预算以及对未来技术发展的预期。每种设备都有其优势和局限性，没有绝对的好坏之分，关键在于匹配度。

3.常见的RRU/AAU设备

市面上常见的RRU（Remote Radio Unit，远程射频单元）和AAU（Active Antenna Unit，有源天线单元）主要由几家大型通信设备制造商提供，包括华为、中兴、爱立信、诺基亚等。下面是一些常见型号及其特点：

3.1RRU (Remote Radio Unit)

3.1.1华为RRU3971：

支持4G LTE频段，具有较高的集成度和紧凑设计，适用于室外安装。
可以支持多频段和多模式，便于网络升级和维护。

3.1.2中兴ZXRAN RRU：

提供多种型号，支持不同的频段和制式，如ZXRAN RRU3910，适用于4G LTE网络。
具备良好的环境适应性和抗干扰能力。

3.1.3爱立信RRUS01：

针对4G LTE设计，支持多个频段，具有低功耗和高效率的特点。
设计紧凑，便于安装和维护。

3.1.4诺基亚Flexi RRH：

提供一系列的RRH（Remote Radio Head）产品，支持多模多频段，如Flexi RRH 2000系列。
强调灵活部署和高可靠性。

3.2AAU (Active Antenna Unit)

3.2.1华为AAU5613：

针对5G NR设计，支持64T64R（64个收发通道）的大规模MIMO。
集成了天线和射频单元，减少了馈线损耗，提高了频谱效率。

3.2.2中兴通讯Massive MIMO AAU：

提供多种AAU型号，如ZXRAN AAU9611，支持64T64R，适用于5G NR。
结合了天线和射频功能，简化了站点部署。

3.2.3爱立信Radio 6488：

针对5G设计，支持64T64R，具有高性能的射频处理能力。
采用模块化设计，便于维护和升级。

3.2.4诺基亚AirScale AAU：

包括多个系列，如AirScale SMall Cell和AirScale QCell，支持5G NR。
强调灵活的网络架构和高性能的射频处理。

3.3特点与区别

AAU相比传统的RRU，最大的特点是集成了天线和射频单元，减少了馈线损耗，提高了系统的整体性能和频谱效率。AAU通常用于5G网络，支持大规模MIMO技术，以实现更高的数据速率和更好的覆盖质量。
RRU主要用于4G LTE网络，尽管有些RRU也能支持5G NR，但它们通常不集成天线，而是通过馈线与外部天线相连。
选择合适的RRU或AAU主要取决于网络需求、频段、覆盖范围、数据吞吐量以及成本考虑等因素。