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- 1、基站越来越烫！给它装个液体“空调”
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1、基站越来越烫！给它装个液体“空调”
5G的脚步越来越近，数据流量需求持续猛增，网络负荷大幅增长，基站耗电和设备散热问题日趋严重。面对越来越“烫”的基站，人们不禁在想，它能否像数据中心一样，引入水冷系统降温？
通信行业“老大哥”诺基亚把这事做成了。最近，该公司在芬兰的一栋公寓大楼里部署了全球首个液冷基站系统，并将回收的基站废热用于楼内供暖。诺基亚表示，采用液冷系统的基站可省电30%，二氧化碳排放量减少80%。
作为无线通信系统中重要的基础信息枢纽，基站系统为什么需要冷却？液冷系统的技术原理是什么？
制冷系统占基站耗电量的大头
在通信网络中，约80%的能耗来自基站，它可谓是“耗电大户”。如今，随着基站数量和网络负荷的增加，基站的耗电量不断攀升。
是谁消耗了如此多的电量呢？
“基站内的制冷系统是导致耗电多的‘真凶’。”天津大学环境科学与工程学院建筑环境与设备工程系主任张欢说，基站承担着处理和传输海量数据的重任，数据处理过程中会产生大量的废热。为保障设备在恒温下运行、不因为温度过高而宕机，制冷系统要不间断地为基站降温。
“自从诞生以来，基站大多采用传统的空调制冷方式，这种降温方式耗电量较大。近年来，海量设备联网，数据流量需求激增，制冷设备也随之增加，于是基站耗电问题日趋严重。”张欢解释道，与目前大范围应用的4G技术相比，未来5G网络使用的频段会更高，最低也会在3GHz频段以上。频段升高会导致信号覆盖范围缩小，就需要新建更多的基站，以满足信号的覆盖要求，5G基站的数量可能是4G的2到3倍。
“此外，由于5G网络承载的数据量大，基站设备释放的热量会随之增多，也就需要更多的冷却设备。”张欢说。
液冷比风冷效率更高、降温更精准
由此可见，在5G正式到来前，对基站冷却系统进行节能改造，显得十分必要。
目前，全球大多数基站采用空调制冷方式，属于风冷式冷却，即通过向基站室内送冷风，保持适宜的室内温度。当室外空气温度较低时，可将室外新风过滤后，直接送入基站室内。当室外新风温度不达标时，可用冷却技术降低空气温度，再将空气送入基站室内；如果上述方法都不奏效，就用空调机组降低温度。
“但是这种冷却方式存在着明显的弊端，比较明显的一点就是，不能实现精准控温。”张欢说，“在高热量密度的环境下，任何失误或任何温度、湿度失衡，都可能在极短时间内导致数据系统遭到破坏或数据丢失。一旦出现这些问题，后期维修和赔偿所需支付的费用是极高的，因此基站需要更精准的冷却系统。”
其实早在2017年，诺基亚就曾展示过贝尔实验室的液冷基站技术。通过查阅资料，记者了解到，这种液冷式冷却方式的工作原理是，利用装有冷却液的散热管，直接冷却电子设备；冷却液吸收热量后，液体温度升高，可将其用作供暖等；也可将热量散给室外空气，使冷却液温度降低，再将冷却液送去电子设备的散热管。
“液体是储存和运输热量的优质介质。在运输同等热量时，输送水的泵耗要远小于输送空气的风机能耗。同时，在精准冷却方面，液冷冷却要比风冷冷却更具优势。”张欢分析说，“液冷技术不仅可减少风机带来的噪声污染，冷却设备后的液体温度约为50到60摄氏度，其可作为周边建筑供应生活热水或用于冬季供暖，大大提高了能量利用率，达到精准冷却、降低能耗的目的。”
技术早已落地，或于5G时代被大规模应用
张欢表示，作为一项较为成熟的冷却技术，液冷技术早已“飞入寻常百姓家”，目前在航空航天、汽车等领域得到了大规模应用。
20世纪30年代的液冷V型发动机以及美国F-18军用机载设备，都采用了微通道液冷系统；“阿波罗”航天计划的产物之一——液冷服，它可使航天员在舱外活动期间不受温度高低起伏的影响……
液冷技术在计算机领域的应用也早已有之。1964年至1990年，全球大部分大型主机采用的冷却方式都是液冷；2008年4月，IBM展示了其首个采用水冷技术的超级计算机Power 575，其中包含14个内置水冷管道的服务器；在2009年国际超级计算机大会上，绿色革命冷却技术公司推出了矿物油冷却技术，利用比热容是空气1200倍的一种矿物油对服务器进行冷却，使冷却耗能最高节省95%……
张欢认为，若采用液冷技术，5G基站将具有更好的控温环境。“相信在不久后，随着5G时代的到来，液冷技术将在国内的基站建设中得到大规模应用。”她说。
2、基站是什么(基站构成基本示意图)
作为一个以通信、5G、ICT技术普及为目的的订阅号，我一直不敢写太专业的文章，因为
怕掉粉。
所以我以后写一些技术类的文章，会在标题里注明【专业取向】，请读者大神选择看不看。
今天想和大家聊一个很基础的话题:5G基站的硬件是什么？和4G有什么区别？有什么新鲜事？
在进入正式话题之前，先说一下什么是基站。以下章节适合小白阅读。
1.什么是基站？
近年来，像这样的新闻总是每隔一段时间就会出现:
XX小区业主反对建基站，私自剪断光缆，三大运营商联手拆除园区内所有基站。
即使是普通居民，在移动互联网已经渗透到生活方方面面的今天，也会有基本常识:手机信号是基站发出的。那么基站到底是什么样子的呢？
很多人可能认为这是通信基站:
但事实上，看过上一篇文章的读者应该已经非常清楚，图中只有天线和RRU。
一个完整的基站系统由BBU、RRU和天线组成。
其中，BBU(Base band Unite)是基站中最核心的设备，一般放置在相对隐蔽的机房中，普通居民看不到。BBU负责处理核心网和用户的信令和数据。移动通信中最复杂的协议和算法都在BBU实现，甚至基站也在BBU。
从外观上看，BBU就像一台台式电脑的主机箱，但实际上，BBU类似于一台专用(而非通用电脑)服务器。其主要功能由两块关键板实现:主控板和基带板。
上图是BBU的机器框架。可以清楚地看到，BBU机框中有八个抽屉状的插槽，主控板和基带板可以插入这些插槽中。一个BBU机框需要插几块主控板和基带板，主要看基站的容量需求。插入的板卡越多，基站的容量就越大，同时服务的用户就越多。
主控板负责处理来自核心网和用户手机的信令(RRC信令)，与核心网互联，接收GPS的同步信息和定位信息。
基带板负责数据编码、调制等基带处理，并将处理后的待传输数据传输至RRU。
RRU(远程无线电单元)最初放在BBU框架中，以前被称为RFU(射频单元)。用于将基带板通过光纤传输的基带信号转换成运营商拥有频段内的高频信号，通过馈线传输到天线。后来发现馈线的传输损耗太大。如果把RFU嵌入BBU框架，放在机房，天线挂在远处的塔上，馈线传输距离太远，损耗太大。所以干脆把RFU拿出来，用光纤拉伸(光纤的传输损耗比较小)，和天线一起挂在塔上，就成了RRU，也就是射频拉远单元。
最后，城市街道上最常见的天线是真正传输无线信号的天线。正如之前《忙人5G基础知识课程(六)——大规模MIMO: 5G真正的杀手锏》中提到的，LTE或5G天线内置的独立收发单元越多，可以同时发送的数据流就越多，数据传输速率就越高。
对于4G天线，最多可以实现8个独立的收发单元，所以RRU和天线之间有8个接口。八通道RRU下面的八个接口在上图中可以看得很清楚，而八通道天线有八个接口，如下图所示。
RRU上的八个接口需要通过八根馈线与天线上的八个接口连接，所以经常可以看到天线挂杆上的黑线。
2.5G基站系统和4G有什么区别？
1.RRU与天线集成在一起(已经实现)
因为5G使用的是Massive MIMO技术(见《大忙人5G基础知识课程(六)》-Massive MIMO: 5G真实黑仔和大忙人5G基础知识课程(八)-NSA还是SA？这是一个值得思考的问题)，使用的天线中内置独立收发单元的数量达到了64个。
由于没有办法将64个馈线插在一个天线下，挂在挂杆上，5G设备制造商将RRU和天线结合成了一个设备——AAU(有源天线单元)。
从名字可以看出，AAU中的个A有源的意思是RRU (RRU是有源的，需要电源才能工作，而天线是无源的，不需要电源也可以使用)，后面的AU是天线的意思。
AAU的外观看起来就像一个传统的天线。上图中，中间是一个5G AAU，左右是4G传统天线。然而，如果你拆开AAU:
你可以看到里面有许多独立的收发器单元。当然，总数是64。
第二，BBU和RRU之间的光纤传输技术已经升级(已经实现)
在4G中，BBU和RRU需要通过光纤连接，光纤中的射频信号传输标准称为CPRI(Common Public Radio Interface，公共无线接口)。
CPRI在4G中传输BBU和RRU之间的用户数据没有问题，但在5G中，由于Massive MIMO等技术的使用，5G单个小区的容量基本可以达到4G的10倍以上，相当于BBU和AAU之间传输的数据速率达到4G的10倍以上。
如果继续使用传统的CPRI技术，光纤和光模块的带宽将增加N倍，光纤和光模块的价格也将增加几倍。因此，为了节省成本，通信设备商将CPRI协议升级为e CPRI。这个升级很简单，其实就是把CPRI传输节点从原来的物理层和射频移到物理层，把传统物理层分为高层物理层和低层物理层。
学过通信或者计算的人都知道，协议栈往下走，会一层一层的增加一些冗余数据。通过上移传输节点，减少了光纤接口传输的数据量。
好吧，代价是物理层处理的一部分要从BBU移到AAU，但是5G AAU本身已经够复杂了，这还不错。
3.分裂:铜与杜的分离(暂时无法实现)
在4G时代，基站BBU兼具控制面(主要在主控板)和用户面(主控板和基带板)的功能，所以有一个问题:
每个基站控制自己的数据传输，实现自己的算法，彼此之间基本没有协调。如果能拿出控制功能，也就是大脑的功能，同时控制多个基站，实现协同传输和干扰协调，数据传输效率会不会高很多？
在5G中，我们想通过拆分BBU来达到上述目的，集中控制功能是CU(集中式单元)，而从控制功能中分离出来的基站只有数据处理和传输的功能，变成DU(分布式单元)，所以5G基站的体制就变成了:
在铜和铀分离的结构下，传输也进行了相应的调整。传输前部分被移到DU和AAU之间，而传输被添加到CU和DU之间。
然而理想很丰满，现实很骨感。CU和DU的分离涉及产业链支撑、机房改造、运营商购买等因素，一时半会实现不了。现在的5G BBU还是那么别扭，和4G BBU没什么区别。
4.BBU函数的推广:NFV(暂时实现不了)
如前所述，BBU可以理解为专用服务器，只能处理通信协议，而我们平时使用的电脑主机或者互联网公司的服务器可以看作通用服务器，只要安装相应的软件，就可以实现相应的功能。
那么，为什么BBU不能变成万能服务器呢？通过安装不同的软件实现不同的通信算法和功能？
这是NFV的概念。NFV(Network Function virtual ization，功能虚拟化)就是把原来各厂商专用的通信设备变成通用服务器。好处是打破了通信行业的壁垒，让所有的服务器厂商都进来一起做，降低了成本。不同厂商的bbu也可以混用，因为都只是一个服务器外壳，运行不同的软件就够了。NFV BBU的功能只要升级软件就可以更改，灵活多了。下图是中兴通讯与英特尔的合作。
缺点呢？一是通信设备厂商因为砸了饭碗而不高兴；第二，通用服务器肯定比专门为实现某种功能而设计的专用服务器性能更高。而且，NFV还需要产业链上下游企业的积极R&D投资和运营商的点头，短时间内不可能实现。
今天到此为止。我会保持每周3-4篇的更新率(非节假日)，尽量提供自己原创的优质内容。如果喜欢，请读者先生们转发。同时欢迎大家转发所有订阅号。请通过私人邮件或电子邮件直接联系549013169@qq.com进行转发权限设置。
本文关键词：基站是什么样子的，移动基站是什么，通信基站是什么，定位基站是什么，流量基站是什么。这就是关于《基站是什么，通信基站是什么（给它装个液体“空调”）》的所有内容，希望对您能有所帮助！
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