什么是基站？一看你就明白了
来源: | 作者:1 | 发布时间: 2023-02-26 | 149 次浏览 | 分享到:
基站和手机发出的电磁波就像空气一样，充满在我们四周。
基站几乎是随处可见的，但是所有人都只知道手机，基站这个幕后英雄，却不为多数人所理解。
究竟基站是什么，基站是怎样工作的，看完本文，你将会了解：
① 基站到底是怎样工作的？
② 基站辐射到底有没有害处？
③ 怎样向朋友解释什么是基站？

你好，请叫我基站。

大家好，我叫基站，不管是否承认，我的存在跟水和电一样重要，我发出去的电磁波和空气一样缠绕在你的四周。



我存在的全部意义，就是又快又稳地把信号撒播到每一个角落，连接你的手机和整个世界。

多年来，我一直默默工作，深藏功与名，把舞台和镁光灯留给我的亲密搭档：手机。但陌生总是带来恐惧，“辐射”成为了悬在我头上永不散去的阴霾。

一边是对于良好手机信号的强烈需求，另一边是对我们基站辐射发自肺腑的恐惧。我们一直夹在这矛盾里进退维谷。信号不好，被骂；信号好但看见了基站，又让人怕。


基站就是我，我就是Base Station，一般特指“公用移动通信基站”，简称BS，基站就是给手机提供信号的。

基站初识

大部分人看到高耸的铁塔，以为这就是我的全部，臆想着塔顶那汹涌而来的辐射就像滔滔洪水倾泻而出一样，让人压抑地胆战心惊，夺路而逃。

上面这个东东只是铁塔和天线而已，只是基站的一个组成部分，基站除了这些看得见的部分，还包括很多看不见的部分。


通常是由下面几个主要部分组成的：



天馈系统：负责信号的发送和接收，包含天线和馈线；


射频单元：负责信号的生成和提取，我最重要的部分；
基带单元：负责信息的加工和处理，核心的中的核心；
配套系统：为上述各个系统提供支撑，包含铁塔，机房，电源空调等设备。

在2G、3G时代，基站分为两层结构。


如下图



到了4G LTE时代，两层精简成了一层，变成了单独的eNodeB

eNodeB为例，一般包括以下组成部分

天馈系统：信号是怎么发出的？


大多数基站还是不需要专门造塔的，直接造在现有房顶上即可。



一般你看到房顶上有一排竖起来略微向下倾斜的板状物体，就是天线了。如果在房屋稀少的地方，就会专门建挂基站用的通信塔，在铁塔的顶部，有一圈长方形板状的东西在熠熠闪光，就是天线。



天线是用来收发信号的。它可以把从射频单元送来的信号聚焦在正确的方向上发送给手机，甚至还能像手电筒的光束一样，用信号形成的电磁波束来随着手机移动，精准发射。


另外，它还可以感知并接收手机发来的微弱信号，并把这些信号收集起来发给射频单元来从中提取信息。



通常来说，我们一般一个基站包含三幅天线，每个向周边120度的方向发射信号，加起来就可以提供360度的无缝覆盖了。

如果我们仔细观察天线的底部的话，就会发现有一股股的黑色细线向下延伸，这些线缆就是馈线，是用来连接射频单元并传播电磁波到天线上的，和天线一起组成了天馈系统。

有些会美化成空调，如下图


这种我们叫美化树，一般在公园啊，树林等场景经常用这种。

农村，高速公路，高铁，景区等场景基本都是铁塔，这个是大众所熟知的基站。铁塔一般都建得比较高，目的是为了覆盖更远。

城市里面用的最多的是美化罩，就是在楼顶看起来像空调外机一样的东西。


当然，还有其他各种形状的美化罩，我就不一一列举了


住宅小区用的最多的是射灯天线，主要安装在住宅楼顶，看起来像灯罩，实际是天线，主要覆盖小区住户。

还有一种主要是运用到车库，过道等室内环境的。我们叫室内分布。天线是下面这种。

基站除了天线塔，还可以是下水道盖。

为什么会用美化树，美化罩，射灯等天线？？一是为了城市美观，看起来和周围建筑协调一点。二是为了减少投诉，纠纷。有信号的地方就有辐射，有辐射的地方就有纠纷。如果没有信号，他们又会投诉说信号差，哎，深深地为各位优化工程师鞠躬。

射频单元：辐射的“万恶之源”

如果沿着天线连接的馈线一直往下捋的话，很快我们就能看到藏在天线背后的银色盒子，这就是射频单元。

那帮通信工程师一般不太爱说人话，喜欢把射频单元叫做：RRU，其英文为Remote Radio Unit，直译过来就是“远端射频单元”的意思，也可以叫“射频拉远单元”。国内很多人喜欢叫RRU，但是也有很多公司喜欢叫RRH, RFU， 其实都是说的相同或者近似的东西。


为啥要用“远端”这个词？因为射频单元和后面要讲到的基带单元是一起配合工作的，但基带单元在铁塔底下的机房里，而射频单元却高高地挂在塔上，两者离得比较远。



射频单元（后面我也偷懒叫RRU）主要负责无线信号的生成和提取。



信号的生成，就是把要发送的信息转化成电磁波，然后通过馈线传给天线，就可以发射到空气中了。


信号的提取，就是把天线接收到的几路微弱的手机信号合并起来，在通过各种办法去除干扰的影响，并从中提取出有用的信息再发个基带单元去处理。

RRU内部可以分成很多模块，分别负责2G，3G，4G甚至5G信号的发送，很多人觉得，那从那么高那么大的铁塔上发这么多信号，那功率应该很大吧？

实际上，一个RRU的最大发射功率也就是80瓦，120瓦，160瓦这些值。注意，这是峰值，一般情况下都不会配满，而且空闲时间发射的信号强度就更小了。是不是听着没有那么恐怖了？毕竟家里的微波炉都能轻松达到1000瓦的功率了。

有些业主抵制基站，不外乎所谓的辐射，那好，我们今天就来谈谈这个辐射的问题。

虽然从2G到5G，我们的技术越来越进步，能使用的频率越来越高，但是基站的辐射，却是在不断下降的。

为啥呢，因为基站变小了。

在2G时代，我们的基站是庞然大物，大概长这样。

为啥要修这么大，因为这一个基站，要覆盖10公里内所有的信号，信号发射器的功率必须很大。

但是到了5G时代就不一样了，因为频率太高，波长太短，绕射能力不足，一个基站控制的范围仅有100~300m，基站修大了也没用

因为功率大和功率小，都不影响覆盖范围的面积，所以每一个基站，都修的非常迷你。

任正非接受媒体采访时说：

“5G基站只有一点点大，20公斤，就像装文件的手提箱那么大，不需要铁塔了，可以随意装在杆子上、挂在墙上；
我们还有耐腐蚀材料，几十年不会腐蚀，可以把5G装在下水道里。”

一个5G基站，大概只有这么一点大，看起来非常像路由器，实际上，他也就是一个略大一号的路由器。

这个5G基站的功率，非常小，小的可怜，只有10瓦，还不如一个灯泡耗能大，更比不上那些家用电器。

连功率都没有，自然没有什么辐射可言。

我们国家对通讯基站的功率设定的标准非常严格，远远高于美国和欧盟标准，仅40微瓦/平方厘米，而美国的标准，则是600微瓦，足足高出了15倍。

我们平时使用的电吹风，对着你脑袋的辐射大概是100微瓦/平方厘米。家里的无线路由器，在距离你1m左右的时候，辐射量大概是60微瓦/平方厘米。

电磁炉就更吓人了，当你距离电磁炉0.5m左右的时候，产生的辐射量是惊人的580微瓦/平方厘米。

为啥美国人把辐射标准定为600微瓦，我认为可能是因为美国人特别喜欢用电磁炉做饭。

而实际上，当你距离电器的距离拉长的时候，其辐射量是急速降低的，拉开个30厘米，辐射就出现了百倍的下跌。

所以，贴着你脑门的手机，对你的辐射量会远远大于基站，手机的功率的确很低，但是他离你的距离实在是太近了。

顺便说一下，当基站信号微弱的时候，手机会自动提升天线发射功率来捕捉信号，对你的辐射可能会达到50微瓦/平方厘米的级别。

这个数据略超国家标准，但是远低于欧美标准，所以你不用担心手机会对你造成伤害。

不过那些试图通过摧毁基站来降低辐射的人，就需要好好的补补脑子了，除非你不用电话，否则基站越弱，你受到的信号辐射越强，这是常识。

对了，在5G时代，同一个基站下，如果互相通信，基站将不再传输他们之间的数据，仅发送一个匹配控制信号，让这两部手机，自己互相传输信号。知道为啥这么做么？

因为你的手机，功率比5G基站的要大，信号传输更强更稳定，还省了基站的资源，多划算。

机房：无微不至的呵护

我们离开射频单元，沿着这个家伙的电源线一路向下，就到了一个机房最关键的部位——机房了。


机房的作用就是为内部核心的设备：我的大脑，也就是基带单元来遮蔽风雨，提供电源，空调降温的。就像人的脑袋一样，用坚硬的头骨把柔弱但至关重要的大脑保护起来。


因此，机房可不是随便就能进去的，不但外面有围栏保护，还有严格的管理和门禁制度。我也怕自己的大脑被人偷走了呀。


基站通常都有一个机房，有的在大楼里某个不起眼的角落，也有的在室外，像下面这样，野外基站机房。

大家在铁塔下面通常会看到这样的小房子▼


有点像千年古墓啊。。。

以前的基站是运营商一砖一瓦砌起来的，不是很费事嘛。。。

所以，现在改成一体化站房了

就是这样▼


自带底座，吊机找个地方一放，就完事了（有的甚至自带轮子，可以拉着走）

机房的正常运转需要很多配套资源的支持，就像人必须要呼吸，吃饭，喝水才能生存一样。

首先，没有电，一切都得罢工，电源系统是必须的。要供电就要先引入市政的交流电，然后通过电源电源转换成直流电才行。

不仅如此，还要考虑到异常情况：万一停电了可咋办？因此，还必须配备蓄电池随时待命。

另外，由于我和我的其他基站兄弟是要彼此相连组成一张大网的，因此连接彼此的传输设备也是必不可少的。

最后，机房空间狭小密闭，通风往往不好，BBU，电源，传输设备工作起来都要源源不断地散发热量，这些热量聚集起来导致温度升高，就像人发烧了一样，会使我的大脑——BBU工作异常。因此，空调也是必须的。
总之，机房的内部的配套设备，就是酱紫的啦。

基带单元：我的大脑

在机房内部的某个不起眼的机柜里，你可能会看到一个约十厘米高，不到半米宽的盒子，上面插满线缆，面板上有些绿色的LED灯在快速地闪烁着，伴随着风扇转动的嘶鸣声。


这就是我的大脑——传说中的基带单元，江湖人称BBU，英文是Base Band Unit。这真的不是这些人在装X，因为每个行业本就是由一些专用术语写就的，大家也都习以为常了。


BBU的作用是完成原始信息的加工处理的，然后就可以发送给RRU来生成无线电信号，然后通过天线发送给手机了。反过来，手机发出的信号也是要通过天线接受进来，经过RRU的初步处理，最终到达BBU来提取信息。

下图就是BBU正面图


一看就是不能淋雨的娇贵货色，所以，通常BBU都是放在室内（也就是机房里）。

BBU，就塞在机房的机柜里


机柜里可能还有机柜电源设备和传输设备

很容易辨认：

有很多红色黑色蓝色线（电源线）的，带很多开关拨扭的一般是电源设备

有很多光纤口、网口的，插了很多黄色光纤线之类的一般是传输设备


BBU，RRU和天线就是我身体里最核心的器官，它们协同工作，就能让我身体正常运转，完成打电话，发短信，上网等通信功能了。

我从不单打独斗，更擅长和众多的兄弟们联合起来协同工作，因为个体的力量过于渺小，只能覆盖很小的一块地方。如果一个基站是一盏灯的话，照亮一个城市需要多少盏，照亮一个国家又需要多少呢？

事实上，早在2018年全国就已经有648万基站了，我和我的兄弟们，就像一个个细胞一样，彼此紧密相连成网络，为所有人提供无缝覆盖的通信服务。
这就是我的使命，再苦再累，遭受再多的误解也无怨无悔。

直放站

下面这个就是一种直放站

看上去和RRU比较像

还有这样的


直放站其实就是一个信号中继器（Repeater）

放大上下行射频信号的

用来解决信号盲区弱区的覆盖问题

直放站主要是便宜，成本比一个基站要低很多

现在，直放站不是很多见

室内分布系统

室内的信号覆盖一直是一个很头大的问题，基站一般都建在楼顶啊之类的高处，人一旦进了楼里，手机就容易没有信号，尤其是地下室、停车场、还有电梯（标准的铁箱子，屏蔽效果妥妥的）

所以

针对室内环境，会专门布设室内分布系统

也就是业内常说的“室分”

“室分”其实也就是信号的二次中继和增强覆盖

从信源（例如微蜂窝基站或直放站）接出馈线

然后到各个房间或通道

再利用天线发出信号


和大家经常用的WiFi很像


大家经常在办公室头顶上看到的这个

像奶嘴一样的东东


就是“室分”的全向吸顶天线

▼有很多种款型▼


室分还会用到板状定向天线，挂墙安装

小型化基站


现如今

基站都在向小型化发展

一方面是因为不占空间（省租金=省钱）

另一方面也节能环保（省电=省钱）

最后部署更加方便快捷（省人工=省钱）

如果小型化的话

就是BBU和RRU合体

或者RRU和天馈合体，干脆，BBU、RRU、天馈一起合体


▼诺基亚的“背包基站”▼


以前打仗背电台，以后打仗背“基站”

啧啧啧~

总而言之，能有多小，就有多小

还有这个


是不是很像家里的WiFi路由器？它叫 Femto，英文意思是“千万亿分之一，毫微微”，它是一种低功率小范围覆盖的家庭基站。

曾经的小灵通

电信曾经有过小灵通，算是“半个移动业务”（大家应该还记得吧？）

小灵通的天线非常好认

就是这样的


不用数了，一共八根

对应小灵通的八个信道

不过现在小灵通已经退网了

一部分这样的基站被电信改造成LTE基站

正因为各大运营商如果自建基站，容易造成高昂的成本和资源浪费

所以我国成立了“中国铁塔”

专门负责基站站址方面的基础设施建设

三大运营商向它租借站址

避免了重复建设和恶意竞争

省了不少钱和事

基站共址（就是好多基站堆在一起）

现在就比较常见了

好啦，基站的内容就先介绍到这里。

基站，是个受误解最多，但所有人都离不开的设备。


它一点都不神秘，也不可怕。


在它的背后，更有一群通信人的坚守。