Device - 移动通信基站

文章摘要： 基站是移动通信网络中的关键设备，通过无线电波与移动终端（如手机、平板电脑等）进行通信。

简介

简要说明

基站是移动通信网络中的关键设备。
通过无线电波与移动终端（如手机、平板电脑等）进行通信。
提供无线信号覆盖和接入服务。
无线基站通常包括发射器、接收器、天线、信号处理单元以及与核心网络连接的接口。

主要特点

信号覆盖：无线基站能够在其服务范围内提供稳定的无线信号覆盖。
通信能力：支持语音、数据和多媒体通信。
网络接入：作为移动网络的接入点，使移动终端能够连接到更广泛的通信网络。
技术多样性：支持多种移动通信标准，如GSM、CDMA、LTE、5G等。
可扩展性：可以通过增加基站或升级现有设备来扩展网络容量和覆盖范围。
智能化：现代无线基站具备智能调度和管理功能，能够优化网络资源。

注意事项

选址：基站的选址需要考虑地形、建筑物、人口密度等因素，以确保最佳信号覆盖。
辐射安全：基站的辐射应符合国家和国际安全标准，确保对人体和环境无害。
维护：定期对基站进行维护和检查，确保设备正常运行。
兼容性：基站设备需要与现有的网络设备和标准兼容。
网络安全：加强基站的安全防护，防止未经授权的访问和网络攻击。

适用场景

城市地区：在城市环境中，无线基站用于提供高密度的信号覆盖，满足大量用户的通信需求。
乡村地区：在乡村地区，基站用于扩大网络覆盖，确保偏远地区的通信服务。
室内覆盖：在大型建筑物或地下空间，无线基站可以用于提供室内信号覆盖。
交通枢纽：在机场、火车站等交通枢纽，基站用于支持高流量的数据通信。
紧急情况：在自然灾害或紧急事件中，临时部署的无线基站可以提供紧急通信服务。

组成部分

基站收发台（BTS）：负责无线信号的接收和发送。

基站控制器（BSC）：负责控制和管理基站收发台，确保通信网络的正常运行‌。

BBU（基带单元）主要负责处理数字信号，将来自天线的模拟信号转换为数字信号，以及执行一些控制功能。BBU通常与射频单元（RRU）一起工作，RRU负责处理与天线相关的射频信号。天线负责发送或接收无线电信号。

基站天馈系统

天线的作用：将高频电磁能转为自由空间的电磁波。

基站分类

按功率和覆盖范围

宏基站（Macro Site）

功率：10W以上
覆盖半径：200米以上
应用：主要用于室外覆盖，覆盖面积广。

微基站（Micro Site）

功率：500mW - 10W
覆盖半径：50~200米
应用：常用于楼宇中或人口密集区。

皮基站（Pico Site）

功率：100mW - 500mW
覆盖半径：20~50米
应用：适用于写字楼、室内公共场所等。

飞基站（Femto Site）

功率：100mW以下
覆盖半径：10~20米
应用：主要用于家庭用户，体积小。

按工作环境

室外型基站

应用：用于室外环境，覆盖范围较大。

室内型基站

应用：用于室内环境，提供室内信号覆盖。

按设备结构

一体式基站

结构：集成基带处理单元、射频处理单元和天馈系统。
特点：结构紧凑，安装方便。

分布式基站

结构：基带单元和射频单元可以分开部署。
特点：灵活性高，便于复杂网络环境的覆盖。

按功能（5G基站）

有源天线系统（AAS）基站

特点：具有有源天线阵列

标准无线系统（MSR）基站

特点：支持多标准通信

1-C型基站

特点：适用于特定天线连接器配置

1-H型基站

特点：混合架构，包含收发器单元阵列、无线电分配网络和天线阵列

按天线分类

按照辐射方向划分

定向天线：天线向四周均匀辐射信号，适用于覆盖圆形区域。
全向天线：天线向特定方向辐射信号，适用于覆盖扇形或长条形区域。

按照天线外形划分

板状天线
帽形天线
鞭状天线
面状天线

天线架设类型

落地塔
单管塔
三管塔
角钢塔（4脚）
景观塔
路灯塔
水泥杆
交管杆
广告牌
水塔
井架：位于山
拉线塔
美化天线

其他特殊类型

私域基站

应用：在局部区域实现无线覆盖，适用于工业物联网、家庭网关、企业办公室等场所

基站天线

天线方位角

正北方向的平面顺时针旋转到和天线所在平面重合所经历的角度。
正北方向0度方位角，即为1小区，平面顺时针旋转，依次对应其他小区。
提示：若2个天线夹角小于90度，会出现互相干扰。
硬件工具：罗盘

注释

小区就是基站上的天线。

天线下倾角

天线相对于垂直抱杆的倾角。
对于有内置倾角的天线，下倾角=电子下倾角+机械下倾角。
对于无内置倾角的天线，机械下倾角等于下倾角。
电子下倾角：通过 “调整天线内部的线圈” 和 “调整天线阵子” 来实现的。（可在程序后台通过参数来调整）
机械下倾角：通过 “天线面板后面的支架” 和 “调整天线物理的下倾” 来实现的。
硬件工具：坡度仪

射频优化（RF优化）

主要调整天线的下倾角和方位角。

推荐方案

方位角调整步长：20度。
下倾角调整步长：3度。
当有电子下倾角和机械下倾角的天线时，优先调整电子下倾角。
市区基站覆盖范围为500米左右。

站点之间天线距离

0.6km~1.6km：（繁华商业区、写字楼、娱乐集中区）应设最大配置的定向基站。
1.6km~3km：（经济技术开发区、住宅区）应设较大配置的定向基站。
3km~5km：（工业区、文教区）一般可设小规模定向基站。
5km~20km：（公路、铁路）一般可设全向基站或二小区基站。
5km以上：（城市边缘、近郊区）可设全向基站。

基站状态分类

运行状态

正常状态：基站正常运行，所有设备工作正常。
故障状态：基站出现故障，需要维护人员进行检查和维修。
告警状态：基站出现异常情况，但尚未完全故障，需要及时处理。

连接状态

连接正常：基站与网络连接正常，指示灯常亮。
连接异常：基站与网络连接出现问题，指示灯闪烁或熄灭。

电源状态

电源正常：电源指示灯常亮，表示基站供电正常。
电源故障：电源指示灯熄灭或闪烁，表示基站供电出现问题。

配置状态

配置正确：基站的参数设置正确，运行正常。
配置错误：基站的参数设置有误，需要重新配置。

同步状态

时钟同步：基站的时钟与网络时钟同步。
时钟不同步：基站的时钟与网络时钟不同步，需要调整。

位置状态

位置正常：基站位置信息正确。
位置异常：基站位置信息异常，需要重新定位。

管理状态

状态合理性：基站的状态符合预期和规定。
状态迁移合理性：基站状态的变化符合逻辑和规定。
状态一致性：基站的状态在不同管理系统中的记录一致。
疑似重复入网：基站疑似重复入网，需要核实。

站点类型

铁塔站

落地角铁塔、三管塔、拉线塔

灯杆塔

路灯杆塔

单管塔站

仿生树、景观塔

楼面站

屋顶抱杆、楼面塔、楼顶美化天线

5G基站

5G 基站核心部件包括基站芯片、基站天线、射频、滤波器、网优设备、功率放大器（PA）与印制电路板（PCB）等。

基站天线

5G 基站芯片范围广泛，包括 CPU、FPGA、交换芯片、电源芯片、时钟芯片等。

基站天线

天线是基站的重要组成部分，决定通话与信息的传输质量。从 4G 到 5G，基站的天线主要以多频段、小型化、高效率为主要技术发展方向。5G 基站主要采用 Massive MIMO 技术，目前国内基站天线厂商已拥有相关核心技术。

射频

射频（RF）是 Radio Frequency 的缩写，频率范围在 300kHz～300GHz 之间。射频是一种电流，是一种高频交流变化电磁波的简称。根据每秒电流交互频率，可以分为低频（变化小于 1000 次的交流电）、中频和高频（变化大于 10000 次的电流）。射频是一种高频电流，居于高频（大于 10K）中的较高频段，而微波频段（300M-300G）又是其中的更高频段。

射频主要用于实现无线通讯的两个本质功能，即在发射信号的过程中将二进制信号转换成高频率的无线电磁波信号，在接收信号的过程中将收到的电磁波信号转换成二进制数字信号。从结构来看，射频可以拆分为天线、射频收发芯片、基带和射频前端。

按照下游来分，民用射频前端下游主要为移动终端（手机为主）、通信基站等，其中，手机是主要的下游市场，通信基站射频前端的市场规模相对较小。

滤波器

滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路，可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。

滤波器主要可分为金属腔体滤波器、介质滤波器、声学滤波器等。其中，金属腔体滤波器、介质滤波器主要应用于宏基站、小基站；声学滤波器可分为表面滤波器（SAW Filter）和体声滤波器（BAW Filter），主要用于手机、小基站、物联网等领域。

滤波器作为基站的核心零部件，对于基站选频起到关键作用。4G 主要采用金属腔体滤波器，价格低而且工艺成熟，但金属切割招致体积相对偏大。由于 5G使用大规模天线阵列Massive MIMO 技术，每条天线需要配备双工器，并且需要滤波器进行信号频率的同步处理，大幅增加了滤波器市场需求。另外，腔体滤波器由于体积大、发热多的缺点，5G 未来将更多的使用体积小的介质滤波器。

从短期看，介质滤波器与腔体滤波器将共同为5G基站服务；从长期看，损耗小、介电数高、体积小的陶瓷介质滤波器将成为主流。