蜂窝网络互连件的发展——从4G LTE eNodeB到5G gNB 留言
Cellular Network Interconnects: From the 4G LTE eNodeB to the 5G gNB
Pasternack
蜂窝技术的发展要求同轴互连技术与时俱进。本文探讨了4G/5G基站的发展和部署情况，并分别对其回传架构及互连件加以讨论。
蜂窝信号塔的回传/中传/前传架构已发生巨大变化，早期的2G/3G基站配置有大型同轴馈线链路连接的天线，而如今的基站配置针对MIMO的高集成度有源天线系统（AAS）。除为了满足日益增长的业务需求而逐渐升级的底层无线电协议和硬件之外，此类变化还始终影响着系统中互连件的选择和使用。
基站的发展
早期的蜂窝基站架构以天线设备为中心，此类天线设备通过长距离（小于61米）同轴线缆与远程无线电单元（RRU）连接，而该RRU的另一侧通过光纤与基站处理单元或基带单元（BBU）相连（图1）。由于这一架构将无线电处理与天线系统分离，因此会导致严重的同轴线缆损耗。为了克服系统损耗问题，必须使用极为耗电的功率放大器以及配套的冷却装置和电池，从而造成能效和成本效益较低以及系统可扩展性较差。
分析基站的能效可知，功率放大器占总功耗的50-80%，其次为空调（20-30%）、信号处理（5-15%）以及电力供应（5-10%）1。随后发展出的蜂窝前传架构将无线电处理与基站剥离，并集成至天线结构内。其中，远程无线电头端（RRH）采用通用公共无线电接口（CPRI）协议，并通过光纤与基带处理功能相连，从而增大BBU与RRH之间的设置距离。CPRI协议可实现云无线电接入网络（C-RAN），该C-RAN允许单个或多个远程连接的BBU运行多个蜂窝信号塔，从而大幅提高带宽，并将前传距离增大至40公里。
互连件
长距离同轴线缆的设计具有一定的要求，从而使得普通RG同轴线缆可能无法满足相关要求。同轴线缆的每单位长度衰减或损耗急剧增大，而且衰减或损耗程度主要取决于所选用的电介质、同轴线缆截面尺寸以及护套2。同轴线缆固有损耗的原因在于介质材料的损耗角正切和传导电流以及金属材料的电阻损耗。介质损耗可通过使用相对介电常数较小的介质材料这一方式最大程度地降低，这通常意味着对发泡聚乙烯（PE）等发泡或微孔介电结构的使用。随着同轴线缆尺寸的增大，其内外导体的表面积也略微增大。因此，同轴线缆的尺寸越大，电阻损耗越小。
传统上，7/16DIN连接器（IEC60169-4标准）一直是首选的基站连接器。此类连接器不但具有功率处理能力高、插入损耗低、可在恶劣天气条件下使用的优点，而且由于设有螺固连接结构，因此还能够在反复插拔后仍保持良好的配接效果。然而，对于移动网络运营商而言，同轴器件的简单易用性是一项重要的考量因素。如果此类器件过于复杂，则当技术人员培训不到位时，有可能会使连接器的扭合过松或过紧，从而严重影响信号质量。此外，连接器配接过程中，有可能会对连接器与线缆的连接处造成意外扭伤，从而导致额外损耗。另外，由于此类连接器尺寸较大，其将大大减小每一天线的可用端口密度，遑论随着基站天线的尺寸越来越小，留给连接器的可用空间本已不多。
原文始发于微信公众号（actMWJC）
