图1 基站实拍图
拍摄所看到的部分主要是铁塔和天线，如图1所示。除此之外，基站还有一部分是我们无法直接看到。以4G LTE网络为例，基站包括BBU、RRU、射频天线三个主要部分，简易示意图如图2（1）所示。
BBU，基带处理单元，主要负责信号调制，通常安装在机房内，BBU机框里有8个像抽屉一样的槽位，如图2（1）所示，可以插入主控板与基带板，板卡插入越多，基站的容量越多，能同时服务的用户越多。主控板负责处理来自核心网、用户手机的信令（RRC信令），负责与核心网的互联互通，负责接收GPS的同步信息与定位信息。而基带板负责进行数据的编码、调制等基带处理，并将处理过待发射的数据传输给RRU。
RRU（Remote Radio Unit），之前被叫做RFU（Radio Frequency Unit，射频单元），用来将基带板通过光纤传来的基带信号，转化成运营商所拥有频段上的高频信号，并通过馈线传输给天线。后来发现如果RFU嵌在BBU机框里放在机房内，而天线挂在遥远的铁塔上，馈线传输距离太远，损耗太大，于是将把RFU拿出来，用光纤拉远和天线一起挂在铁塔上变为RRU，也即射频拉远单元，在机房或室外都可安装，如图2（2）为挂墙安装式RRU。RRU与基站主设备之间通过两根单模光纤传输基带信号，一根用于发射，一根用于接收，RRU与天线之间通过上跳线连接，再根据不同的上跳线长度选择不同类型的馈线。
馈线，负责连接RRU和天线。天线，主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换，架设在铁塔或抱杆上。
图2 基站组成示意图
回溯2G到5G时代基站的演变过程，如图3所示。2G通信系统采用3级网络架构，即：BTS-BSC-核心网。2G核心网同时包含CS域和PS域。2G通信系统起初主要采用一体式基站架构。基站的天线位于铁塔上，其余部分位于基站旁边的机房内。天线通过馈线与室内机房连接，建设成本和周期较长，不便拓展网络架构。后来发展成为分布式基站架构，将BTS分为RRU和BBU。
3G通信系统同样采用3级网络架构，即NodeB – RNC - 核心网。3G核心网同时包含CS域和PS域。3G时代主要采用分布式基站架构，将NodeB分为BBU和RRU两部分。
4G时代将原来3级网络架构“扁平化”为2级：eNodeB-核心网。RNC的功能一部分分割在eNodeB中，一部分移至核心网中。4G核心网只包含PS域。4G基站基本采用分布式基站的架构。同时，中国移动提出并推动的C-RAN架构将BBU的功能进一步集中化、云化和虚拟化，每个BBU可以连接10-100个RRU，进一步降低网络的部署周期和成本。C-RAN打破了远端无线射频单元和基带处理单元之间的固定连接关系。每个远端无线射频单元不属于任何一个基带处理单元实体。每个远端射频单元上发送和接收信号的处理都是在一个虚拟的基带基站完成的，而这个虚拟基站的处理能力是由实时虚拟技术分配基带池中的部分处理器构成的。
5G采用3级的网络架构，级DU-CU-核心网（5GC）。DU和CU共同组成gNB，每个CU可以连接1个或多个DU。CU和DU之间存在多种功能分割方案，可适配不同的通信场景和不同的通信需求。
图3 2G-5G基站结构的演变
下面详细讨论一下5G基站的不同之处。5G网络架构分成了SA和NSA，SA即Standalone独立组网，一套全新的5G网络，包括全新的基站和核心网。而在NSA架构下，5G基站仍然连接4G核心网，只是在此基础上进行改造升级，添加一些5G设备，用户体验到5G超高网速同时又不浪费现有设备。5G时代，由于引入了Massive MIMO技术（大规模的多入多出），基站的结构发生了新的变化，出现了新的设备AAU。而MIMO越高阶，则需要的天线越多，馈线也就越多，工艺本身复杂度越高，因此5G将RRU和原本的无源天线集成一体形成最新的AAU（有源天线处理单元），射频信号的传输链路架构如图4。AAU在信号传输链路上的架构与RRU相似，AAU与BBU各司其职，一个负责收发客户端无线射频信号，一个负责处理基带信号包含的信息，两者以一对光纤完成基带信号前传和回传。
图4 射频信号传输链路架构
5GC核心网的关键技术包含SBA（基于服务式架构）、CUPS（控制面板和用户面分离）、NS（网络切片）。
（1）相对于3G/4G参考点设计，SBA服务化架构使5G核心网各网元的功能模块化、接口统一化、结构简单化以及去中心化。SBA将NF（网络功能）拆分，所有的NF通过接口接入到系统，如图5所示。SBA网络架构具有三大特征：松耦合式微服务、轻量高效的服务调用接口、自动化智能化的服务管理框架。
（2）在5G以前，核心网的C面和U面交织在一起，难以剥离。5G核心网实现了C（控制）面和U（用户）面的彻底分离，C面的功能由若干NF担当。控制面新增了NEF（网络开放功能）和NRF（网络存储功能）等一系列网络平台相关的NF，控制面NF摒弃了点对点通讯方式，采用基于服务化架构的SBI串行总线接口协议；用户面由UPF（用户面功能）进行管理，取代了4G中的SGW和PGW中用户面的路由和转发功能。
（3）网络切片是一种虚拟网络架构，利用网络虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）的原理，在同一网络基础设备上将运营商的物理网络划分为多个逻辑独立的虚拟网络，因此网络切片具有隔离性、虚拟化的特性。网络切片架构包括接入侧切片、核心网切片以及将这些切片组成完整切片的切片选择功能NSSF单元。通过网络功能和协议定制，网络切片为不同业务场景提供匹配的网络功能。
图5 5G核心网SBA服务化架构题
随着科技的发展，基站架构还会进一步向着开放、融合、智能等方向发展。将人工智能技术引入基站可以增强协议实现算法，优化处理流程，提升资源调度效率，实现基站内生的智能，使得设备性能达到最大化，促进网络与业务的协同。但对于设备硬件能力有一定的要求，算法模型越复杂、训练数据量越大，对于算力的要求越高，在基站架构通用化演进后，基础硬件支持池化共享、弹性扩容，硬件资源不会成为瓶颈，可充分发挥出基站内生智能的潜力。
