Bin yıllık baz istasyonlarının evrimsel tarihi
Makale kablosuz derin denizden geliyor, yazar mayfly Cai Cai
Mayfly Jun'dan bahseden baz istasyonlarının evrimi konusunu düşünürken, aniden baz istasyonlarının işaretlediği mobil iletişim sisteminin tıpkı yeryüzündeki yaşamın gelişim tarihi gibi olduğunu, yılların çoğu sessiz kaldığını ve sonunda aniden hızlandığını düşündü.
Dünyanın 4,6 milyar yıllık bir tarihi var.Bu uzun zaman dilimi bir güne sıkıştırılırsa: ilk 4 saat ölüdür ve sonraki on saat sadece mikrobiyal aktivitelerdir.Akşam saat 8'e kadar her türlü ileri yaşam çıkmak.
İnsan ise son 20 saniyede ortaya çıkmak zorundadır.Uzun bir barbarlık ve cehalet döneminden sonra, beş bin yıllık uygarlık sadece saniyenin 1 / 10'unu oluşturur.
Baz istasyonunun geçmişi, yukarıdaki işleme benzer. Bu nedenle Mayfly Jun jeolojik yaşa atıfta bulunur ve baz istasyonunun tarihini "üç çağ ve üç nesil" olarak ayırır: Pyeozoyik, Arkeen, Proterozoyik, Paleozoyik, Mesozoyik ve Senozoik. Bunların arasında "Zhou", "Dai" den çok daha uzun.
1. Eski Evren: Maraton
"Kutlayın Atinalılar, biz kazandık!"
Nefes nefese konuştuktan sonra Phidi Pitz yere düştü ve bir daha ayağa kalkamadı. 42.193 kilometrelik uzun mesafe koşusu hayatını tüketti. Bütün bunlar sadece zaferin müjdesini vermek içindir.
M.Ö. 490 yılında, Pers İmparatorluğu'nun işgali karşısında, antik Yunan'daki Atinalılar direnmek için ayağa kalktılar ve sonunda "maraton" da büyük bir zafer kazandılar.
Koç daha sonra "Scud" Filipitz adlı askere hızlı bir şekilde rapor vermesini emretti ve bu ünlü "maraton koşusu" oldu.
Bu eski iletişim evrenidir Bu, iletişimin temelde kükreme ve mesaj göndermenin temelde bacaklara dayandığı bir çağdır. Baz istasyonları gibi gelişmiş donanımlar henüz doğmadı.
Tüm iletişim ihtiyaçları arasında şüphesiz en önemli şey yaşam ve ölümle ilgili askeri bilgilerdir.
2. Arkaik: İşaret Kulesi
İşaret kulesinde, yoğun bir duman doğrudan gökyüzüne yükseldi.
İşaret kulesinin yanındaki askerler de sinyali gördükten sonra fener yaktılar ve yoğun bir duman saldılar.Bu yabancı düşman istilası sinyali yüz bin acildir.
İşaret kulelerinin yayılmasıyla tüm ülke bir süre kasıp kavuruldu.
Büyük olan kötü, imparatorun başı dertte! Çeşitli yerlerde görev yapan prensler bunu görünce atlarını çarparak Jingshi Kralı Qin'e koştular.
Ancak başkente geldikten sonra her yerde şarkı söyleyip dans ettiğini gördüm ve savaş olmadı. Zhou Youwang yüksek platformda Ai Ji Bao Si'ye bir şey bekliyormuş gibi şefkatle baktı.
"Herkese teşekkürler! Burada büyük bir şey yok, sadece etrafta oynamak için bir işaret yakıyorum ve sadece Ai Cariye'yi güldürüyorum!" Dedi Zhou Youwang prenslere.
Bao Si, prenslerin aceleci ve çaresiz utancına baktı ve önemsiz mesele yüzünden yardım edemediler, gülümsediler.
Başka bir deyişle, işaret kulesi bir baz istasyonuna eşdeğerdir, üzerinde yanan kurt pisliği ve bilginin kodlanması ve iletimi olarak kabul edilebilecek yoğun duman fırlaması.
Tabii ki, bilgi için sadece iki olasılık var:
0, yanmaz işaret dumanı, Guotai Min'an
1. Düşman ülkeler istila ediyor
Hızlı ve doğru aktarım nedeniyle sadece bir bit bilgi var gibi görünse de, Parllay Çin'de yaygın olarak kullanılmaktadır.
En tanıdık olanı, Çin Seddi'ndeki işaret kulesi. İlkbahar ve Sonbahar Dönemi ile Savaşan Devletler Dönemi'nden inşa edilen Çin Seddi, daha sonra Qin Hanedanı onarılıyor, Han Hanedanı onarılıyor, Ming Hanedanı da onarılıyordu.
Binlerce mil boyunca uzanan Çin Seddi, iki bin yıldan fazla bir süredir askeri iletişim olarak kullanılan sayısız işaret kulesi ile birlikte dizilmiş durumda.
3. Proterozoik: Sinyal Kulesi
"Paris'te yanlış bir şey yok ve iyi insanlar güvende!"
1799'da Napolyon, Wuyue darbesini başlattı ve gücün zirvesine ulaştı. Ardından, yukarıdaki cümleyi tüm ülkeye göndermek için en gelişmiş iletişim ekipmanının kullanılmasını emretti.
Açıkçası, böyle karmaşık bir cümleyi Parllay ile tamamlamak zordur. Bu, daha gelişmiş başka bir "baz istasyonu" gerektirir.
Bu, Claude tarafından Fransa'da icat edilen yeni bir iletişim kulesi türüdür. Kule üzerine bir kiriş monte edilmiştir ve kirişin her iki ucunda kablolarla kontrol edilen iki büyük konsol vardır.
Her konsol 7 açı oluşturabilir ve kiriş ayrıca iki dönüş açısına sahip olabilir. Bu şekilde, teorik olarak 98 sembolü temsil edebilen toplam 7 * 7 * 2 kombinasyon vardır.
Aslında Claude, bu semboller üzerinde karmaşık kodlamalar gerçekleştirdi, bu sadece bilgi içeriği değil, aynı zamanda ilgili kontrol sinyallemesi (durdurma, onaylama, çakışma ve diğer kontrol bilgileri dahil) ve sonunda toplam 8.000'den fazla oluşturdu. Kod kitabı sözcükler, heceler, kişilerin isimleri ve yerler gibi birçok bilgiyi içerir.
Bu ilkel "baz istasyonu" bilgiyi nasıl iletir? Verici önce sinyal kulesinin şeklini gerektiği gibi sürekli olarak ayarlar ve dakikada 3 adete kadar sinyal gönderebilir.Daha sonra bir sonraki düğümün operatörü bu sinyalleri bir teleskopla gözlemler ve yazar ve daha sonra bu sinyalleri bulunduğu kule üzerinde kopyalar. Bir sonraki düğümün alması için.
Sinyal, son seviyedeki operatör tüm sinyalleri yazana ve kod kitabını kod çözme için sorgulayana ve içindeki orijinal bilgiyi geri yükleyene kadar, seviye seviye aşağıya aktarılır.
Bu sistem icat edildikten sonra hızla savaşlarda kullanıldı. Güneydoğu Fransa'daki Toulon'dan Paris'e giden bir sinyal, rota boyunca 120 sinyal kulesini geçerek 760 kilometreden fazla bir mesafeye ulaşır ve sadece 10 ila 20 dakika içinde yapılabilir. Verdiği ilk mesaj Fransız ordusunun Avusturya ordusuna karşı kazandığı zaferdi.
Bu tür bir sinyal kulesi bir zamanlar Fransa'nın her yerindeydi ve bir süre görkemliydi.
Avrupa şu anda canlılık dolu ve elektromanyetizmanın gizemli gücünün incelenmesi derinleşiyor. İletişimde kullanılan elektromanyetik dalganın araştırma ve deneylerinin derinleşmesi ile modern telgraf sistemi ortaya çıkmaya hazır.
İlkel makinelerin çalıştırdığı bu tür bir "baz istasyonu", halka fayda sağlamadan ortadan kaldırılmanın kaderiyle karşı karşıyadır. Zamanın gelişmesiyle birlikte kablosuz iletişimin gelişimi hızlı şeride girmek üzeredir.
4. Paleozoik: Entegre baz istasyonu
1970'lerin sonunda, ilk nesil mobil iletişim geliştirildi ve gerçek baz istasyonu resmi olarak doğdu.
O zamanlar cep telefonuna "mobil istasyon" deniyordu çünkü serbestçe hareket edebiliyordu ve baz istasyonu sabitlenmişti, bu nedenle daha doğru bir şekilde "sabit istasyon" olarak adlandırılıyordu. Her durumda, baz istasyonu artık şekilleniyor.
Şu anda baz istasyonu esas olarak şunlardan oluşmaktadır: Entegre baz istasyonu kabini (baz istasyonu ana ekipmanını içerir) , Radyo frekansı sinyallerini iletmek için besleyici ,ve ayrıca Sinyal göndermek ve almak için anten kompozisyon. Besleyici ve anten şimdi olduğu gibi aynıdır, çünkü bilgisayar odasındaki baz istasyonu dolabı farklıdır.
Baz istasyonu kabinindeki ekipman, temel bant sinyal işlemeyi ve radyo frekansı sinyal üretimini tamamlayabilir. Temel bant sinyali en ilkel sinyaldir.Frekans çok düşüktür ve doğrudan iletim için uygun değildir.Bu nedenle, yüksek frekanslı bir taşıyıcının temel bant sinyalini havada iletilmeden önce bir radyo frekansı sinyali olarak taşıyabilmesi için modüle edilmesi gerekir.
Bu temelde 1G'den 5G'ye aynıdır. Aradaki fark, 1G'nin düşük kapasiteli, düşük ses kalitesine sahip ve gizlilik içermeyen, yalnızca en temel çağrı gereksinimlerini karşılayabilen analog bir sistem olmasıdır.
2G'de baz istasyonu dijital bir sisteme dönüşmüştür ve dahili işlem daha karmaşıktır, ancak dış görünümü pek değişmemiştir. Hem ana bant hem de radyo frekansı aynı birim üzerinde işlenir ve radyo frekansı sinyalinin demir kuledeki antene ulaşmak için uzun bir besleyiciden geçmesi gerekir.Kayıp büyüktür, bu nedenle büyük bir tepe gücü kullanılmalıdır.
Gerçek bir 2G baz istasyonunun bileşimine bir göz atalım ...
Ericsson RBS2206
Ericsson'un yukarıdaki 2G baz istasyonu temelde bir kamu ünitesi, bir alıcı-verici ünitesi ve bir ayırıcı ünite içerir Kamu ünitesi, bir güç kaynağı ünitesi, bir iletim arayüz ünitesi ve bir saat dağıtım ünitesi içerir.
Alıcı-verici ünitesi , Transmisyon Alıcı Ünitesinin tam adı, kısaca TRX veya TRU, alıcı ve vericinin toplu adını ifade eder ve muhabirlerimiz genellikle buna "taşıyıcı frekansı" adını verir.
En eski 2G alıcı-verici biriminin fonksiyonları arasında kablosuz sinyal alıcı-vericisi, amplifikasyon, modülasyon / demodülasyon, kodlama ve kod çözme ve DSP dijital işleme yer alır.Bu aslında temel bant ve radyo frekansı işlemenin entegrasyonudur.
Motorola'nın 2G baz istasyonu
5. Mesozoik: SDR baz istasyonu
Baz istasyonlarının 2G'den 3G'ye evrilmesiyle, ekipmanın donanım yetenekleri giderek arttı ve insanlar yavaş yavaş, baz istasyonundaki ana bant işleme modülünün boyut olarak küçük ve düşük güç tüketimi olduğunu, radyo frekansı işleme modülünün boyut olarak büyük ve yüksek güç tüketimi olduğunu fark ettiler. Öyleyse neden ikisini ayırmıyoruz?
Bu şekilde, bir temel bant birimi ve bir radyo frekansı birimi oluşturulur. Ana bant birimi, temel bant işlevlerini işlemeye odaklanır ve daha güçlü yeteneklere sahiptir; radyo frekansı ünitesi besleyici kaybı olmadan uzaktan kulenin tepesine yerleştirilebilir ve çıkış gücü azaltılabilir. Ek olarak, radyo frekansı ünitesi doğal ısı dağılımını kullanabilir, fana ihtiyaç duyulmaz ve toplam güç tüketimi de azaltılabilir.
Şu anda, temel bant birimi İngilizce Baseband Unit'in kısaltması olan BBU olarak adlandırılır ve radyo frekansı birimi, İngilizce Remote Radio Unit'in kısaltması olan RRU olarak adlandırılır. Remote kelimesini içerdiğine dikkat edin, çünkü RRU kulenin tepesine kadar uzatılabilir Antenin yanına kurun.
BBU artı RRU, SDR kavramını oluşturur. SDR, Software Defined Radio'nun kısaltmasıdır ve yazılım tanımlı radyo anlamına gelir. Sert çekirdekli baz istasyonu aniden yumuşadı, cevap nedir?
Daha önce belirtildiği gibi, bir 2G entegre baz istasyonunda, bir taşıyıcı frekansı (TRX veya TRU), belirli bir frekansın sinyal iletimini ve alımını destekleyebilir.Aynı zamanda bağımsız bir güç amplifikatörüne sahip bir donanım modülüdür. Bir baz istasyonunda birden fazla taşıyıcı frekansı desteklemek için, bu taşıyıcı frekansları bir radyo frekansı kablosu ve bir birleştirici ile birleştirmek ve ardından antene bağlamak gerekir.
SDR mimarisinde, bir RRU'daki bir güç amplifikatörü aynı anda birden fazla taşıyıcı frekansı destekleyebilir ve yalnızca yazılım aracılığıyla yapılandırılması gerekir. Bu şekilde, taşıyıcı frekansı bir donanım konseptinden bir yazılım konseptine değişmiştir Çoklu taşıyıcı frekanslar, bir birleştirici olmadan aynı radyo portundan güç iletebilir.
Ek olarak, bir RRU, yazılımda sadece 2G taşıyıcı frekanslarını desteklemekle kalmaz, aynı zamanda 3G ve 4G taşıyıcılarını da destekleyebilir.Aynı baz istasyonunda birden fazla format uyumlu bir şekilde bir arada bulunarak Single-RAN veya UniRAN konseptini oluşturur. İster Single-RAN ister UniRAN olsun, tek bir baz istasyonunun aynı anda birden fazla standardı destekleyebileceği ve her şeyi yapabileceği anlamına gelir.
Mevcut baz istasyonları zaten SDR dünyasında.Erken entegre edilmiş baz istasyonlarında çok fazla eksiklik var ve sadece az sayıda 2G baz istasyonu varlığını sürdürüyor.Yaşam döngüsü çoktan sona erdiğinden, bunlar herhangi bir zamanda yeniden konumlandırılabilir veya ağdan çıkarılabilir.
7. Yeni nesil: 5G CU / DU ayrılmış baz istasyonu
5G çağının gelişiyle birlikte, sanallaştırma teknolojisi olgunlaştığı için ve yüksek hız, büyük bağlantılar ve düşük gecikme desteği düşünüldüğünde, 5G baz istasyonlarının yeniden gelişmesi gerekiyor.
Her şeyden önce, 5G'nin ultra yüksek hız için yorulmak bilmeyen arzusu nedeniyle, geleneksel 2x2MIMO ve 4x4MIMO artık talebi karşılayamıyor ve talep Massive MIMO'ya yönlendiriliyor. Massive MIMO düzinelerce, hatta yüzlerce anten gerektirir.Bu şekilde, sadece RRU boğulmakla kalmaz, antenler de çok zordur: bu kadar çok bağlantı noktasıyla bağlantı kirpi değil mi?
Bu nedenle, RRU ve anten doğrudan bir AAU'ya (Aktif Anten Birimi) entegre edilmiştir ve sinyal, harici bağlantı noktası bağlantısına ihtiyaç duyulmadan doğrudan dahili olarak bağlanır, bu da uygulamayı büyük ölçüde basitleştirir.
Daha sonra, 5G'nin birden fazla hizmete yönlendirilmesi gerektiğinden, düşük gecikmeli uygulamaların kullanıcılara daha yakın olması, ultra büyük ölçekli IoT uygulamalarının verimli işlem yetenekleri olması ve 5G baz istasyonlarının esnek genişletme yeteneklerine sahip olması gerekir.
Bu nedenle BBU, gerçek zamanlı işlemeye ihtiyaç duymayan parçaları CU (Merkezi Birim) ve gerçek zamanlı işlemeye ihtiyaç duyan diğer parçaları DU (Dağıtılmış Birim) olarak böler. Bunların arasında, CU, birden çok sitedeki DU'ları yönetmek için sanallaştırma teknolojisi kullanılarak büyük kapasiteli genel amaçlı bir sunucuya yerleştirilebilir.
Sonuç olarak, aşağıdaki 4G - 5G baz istasyonu dönüşüm diyagramı vardır.
Protokol yığınını alt bölümlere ayırmak istiyorsanız, boyama stili şu şekildedir.
Peki somut görünüm açısından 5G baz istasyonlarındaki değişiklikler neler?
Bir cümleyle: AAU şişman bir antene benziyor, DU BBU'nun örtüsünü devralmış gibi görünüyor ve CU, genel amaçlı bir sunucu kullandığı için yalnızca yazılım olarak var, bilgisayar odasında gizlenecek.
Baz istasyonunun evrim tarihi burada, umarım herkese yardımcı olur.
