1、基站
基站即公用移動通信基站,是移動設備接入互聯網的接口設備,也是無線電台站的一種形式,是指在一定的無線電覆蓋區中,通過移動通信交換中心,與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發信電台。移動通信基站的建設是移動通信運營商投資的重要部分,移動通信基站的建設一般都是圍繞覆蓋面、通話質量、投資效益、建設難易、維護方便等要素進行。隨着移動通信網絡業務向數據化、分組化方向發展,移動通信基站的發展趨勢也必然是寬帶化、大覆蓋面建設及IP化。
簡單的來說,基站用來保證我們在移動的過程中手機可以隨時隨地保持着有信號,可以保證通話以及收發信息等需求。我們日常中看到的尖尖的高高的鐵塔上面的帶有移動標志的設備是基站。基站通過天線來進行消息的收發。
2、工作原理
前向信號傳輸流程如下:
(1) 核心網側的控制信令、語音呼叫或數據業務信息通過傳輸網絡發送到基站(在2G、3G網絡中,信號先傳送到基站控制器,再傳送到基站)。
(2) 信號在基站側經過基帶和射頻處理,然后通過射頻饋線送到天線上進行發射。
(3) 終端通過無線信道接收天線所發射的無線電波,然后解調出屬於自己的信號。
反向信號傳輸流程與前向流程方向相反,但原理相似。
每個基站根據所連接的天線情況,可以包含有一個或多個扇區。基站扇區的覆蓋范圍可以達到幾百到幾十千米。不過在用戶密集的地區,通常會對覆蓋范圍進行控制,避免對相鄰的基站造成干擾。
基站的基帶和射頻處理能力,決定了基站的物理結構由基帶模塊和射頻模塊兩大部分組成。基帶模塊主要是完成基帶的調制與解調、無線資源的分配、呼叫處理、功率控制與軟切換等功能。射頻模塊主要是完成空中射頻信道和基帶數字信道之間的轉換,以及射頻信道的放大、收發等功能。
3、微基站和宏基站
基站有兩種,微基站和宏基站。看名字就知道,微基站很小,宏基站很大!
宏基站室外常見,建一個覆蓋一大片

微基站很小,一般用於小范圍

還有更小的,巴掌那么大

其實,微基站現在就有不少,尤其是城區和室內,經常能看到。以后,到了5G時代,微基站會更多,到處都會裝上,幾乎隨處可見。
那么多基站在身邊,會不會對人體造成影響?不會。其實,和傳統認知恰好相反,事實上,基站數量越多,輻射反而越小! 你想一下,冬天,一群人的房子里,一個大功率取暖器好,還是幾個小功率取暖器好?
大功率方案:

小功率方案:

基站小,功率低,對大家都好。如果只采用一個大基站,離得近,輻射大,離得遠,沒信號,反而不好。
以前大哥大都有很長的天線,早期的手機也有突出來的小天線,為什么現在我們的手機都沒有天線了?

其實,我們並不是不需要天線,而是我們的天線變小了。
根據天線特性,天線長度應與波長成正比,大約在1/10~1/4之間。

隨着時間變化,我們手機的通信頻率越來越高,波長越來越短,天線也就跟着變短啦!
毫米波通信,天線也變成毫米級。。。
這就意味着,天線完全可以塞進手機的里面,甚至可以塞很多根。。。
這就是5G的第三大殺手鐧—— Massive MIMO(大規模多天線技術)
MIMO就是“多進多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天線發送,多根天線接收。
在LTE時代,我們就已經有MIMO了,但是天線數量並不算多,只能說是初級版的MIMO。
到了5G時代,繼續把MIMO技術發揚光大,現在變成了加強版的Massive MIMO(Massive:大規模的,大量的)。

手機里面都能塞好多根天線,基站就更不用說了。
以前的基站,天線就那么幾根:

5G時代,天線數量不是按根來算了,是按“陣”。。。“天線陣列”。。。一眼看去,要得密集恐懼症的節奏。。。

不過,天線之間的距離也不能太近。因為天線特性要求,多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。如果距離近了,就會互相干擾,影響信號的收發。
你是直的?還是彎的?
大家都見過燈泡發光吧? 其實,基站發射信號的時候,就有點像燈泡發光。信號是向四周發射的,對於光,當然是照亮整個房間,如果只是想照亮某個區域或物體,那么,大部分的光都浪費了。。。

基站也是一樣,大量的能量和資源都浪費了。 我們能不能找到一只無形的手,把散開的光束縛起來呢? 這樣既節約了能量,也保證了要照亮的區域有足夠的光。答案是:可以。這就是——波束賦形
在基站上布設天線陣列,通過對射頻信號相位的控制,使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄,並指向它所提供服務的手機,而且能跟據手機的移動而轉變方向。
這種空間復用技術,由全向的信號覆蓋變為了精准指向性服務,波束之間不會干擾,在相同的空間中提供更多的通信鏈路,極大地提高基站的服務容量。

在目前的移動通信網絡中,即使是兩個人面對面撥打對方的手機(或手機對傳照片),信號都是通過基站進行中轉的,包括控制信令和數據包。。。
而在5G時代,這種情況就不一定了。
5G的第五大特點——D2D,也就是Device to Device(設備到設備)。
5G時代,同一基站下的兩個用戶,如果互相進行通信,他們的數據將不再通過基站轉發,而是直接手機到手機。。。

這樣,就節約了大量的空中資源,也減輕了基站的壓力。
5G有什么特點?
(1)速 度 快
5G網絡作為第五代移動通信網絡,其峰值理論傳輸速度可達每秒數十Gb,這比4G網絡的傳輸速度快數百倍,整部超高畫質電影可在1秒之內下載完成。
BUT,對普通用戶的感受而言,最大的不同就是......5G不光快,還不卡!
(2)低 時 延
傳輸速率達千兆每秒就算是5G了么?答案是:不算!5G網絡的另一個重要特征是“低時延”。如果時延在200毫秒,我們會因為網絡卡而崩潰,如果在100毫秒,我們只會覺得網絡有點斷續。而5G網絡的最低時延必須為毫秒級。
為什么要“低時延”?以無人駕駛為例,這被認為是5G時代最重要的應用,如果時延過長、網絡反應過慢、系統不能及時傳達指令,帶來的后果是高速行駛的汽車可能會車毀人亡。
先別急着歡呼,“千兆+低時延”只是5G的敲門磚。
(3)低 功 耗
“低功耗,大連接”也是5G的重要特征,就是大家常說的物聯網應用。這些年,可穿戴產品有一定發展,但是遇到很多瓶頸,最大的瓶頸是體驗較差。以智能手表為例,每天充電,甚至不到一天就需要充電。所有物聯網產品都需要通信與能源,雖然今天通信可以通過多種手段實現,但是能源的供應只能靠電池。通信過程若消耗大量的能量,就很難讓物聯網產品被用戶廣泛接受。
