ICT basic

2023-08-01

1. ICT introduction

ICT(Information and Communicate Technology),也叫做信息与通信技术

一. 常见ICT业务

常见的业务包括了移动网络业务(比如手机打电话、手机上网)固定网络业务(比如座机,宽带、IPTV(电视盒)、IP电话等等)

二. 移动语言业务发展史

1990s 2G: GSM
2000s 3G: Circuit Switched
2008 4G: VOLTE(Voice Over LTE)
2020s 5G: VoNR(Voice Over NR)

三. 移动数据业务演讲过程

2G 14~360kbs 文本时代 GPRS(General Packet Radio Service)通用无线分组业务
3G 1~42Mbps 图片时代 PS(Packet Switch)分组交换
4G 10M~1Gbps 视频时代 EPC(Evolved Packet Core)演进型分组核心网
5G 1~10Gbps 物联网时代 NGC(Next Generation Core)5G核心网

四. ICT网络分层

从上至下,分成6个层次
业务层(例如电信软件)
核心层(固定核心网(窄带交换机,固定软交换) 移动核心网)
承载层(光网络和IP网络)
接入层(接入网络(窄带/宽带接入)和无线网络(2G/3G/4G/5G))
终端(家庭终端和手机、移动宽带终端)
基础设施(能源与基础设施(无线站点、混合供电) IT(服务器、存储))
值得一提的是,ICT网络分层是一个很宽泛的概念,准确来说,只要是信息通信,都算ICT的范畴,下文介绍的无线通信只是其中一个部分。只能说,一个通信技术通常都具备上述分层的功能(即使这个技术可能在架构上不是严谨的遵循这个分层运行)

2. 移动通信网络简介

一. 无线接入网和核心网

无线接入网负责:
一、无线信号接入
二、建立用户和核心网之间的联系

核心网负责:
一、找被叫,负责将主叫连接到被叫
二、计费
三、为数据业务提供通道
四、为呼叫提供/触发业务

二. 移动回传网

还有一个神秘的移动回传网,指移动网络的RAN层传输网络,用于无线接入网设备间互通(比如基站和基站控制器啊,其实还和核心网互通)
移动回传网分为接入层、汇聚层、核心层

三. IP承载网和传送网

此外,还有IP承载网,用于地市内无线设备与核心网及核心网设备间互通
还有传送网,用于核心网地市间互通,其架构为骨干层、汇聚层、接入层

3. 基站架构概述

基站位于ICT网络分层中的接入层-》移动接入网部分

一. 移动通信业务变迁

并且移动通信业务变迁:
1G 语音 模拟信号
2G 短信、语音 GSM/CDMA
3G 短信、语音、电邮、web WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA
4G 游戏、web、高清视频、电邮、社交、物联 LTE
5G ... NR
随着无线通信协议不断演进,网络的容量越大、网速越来越快,支持业务类型也越丰富。

二. 移动通信组网变迁

从组网由GSM->UMTS->LTE->NR变化
移动通信网络由终端、无线接入网络、核心网、数据和语音网络组成
其中功能如下:
终端:无线通信终端设备
无线接入网络:提供终端以无线方式接入的无线通信网络,包括基站、控制器等设备
核心网:对来自无线网络的终端数据进行管理,并将数据分拣到目的网络。
业务网:用户终端访问的目的网络,例如互联网。

三. 无线基站的分类

大体分类如下:
Macro(宏站) 大容量、大覆盖场景
Micro(微站) 室外热点补盲、容量提升
LampSite 满足室内(中大型楼宇)容量飞速提升的需求,部署简单,成本低
Pico(室内微基站) 室内热点补盲,容量提升

四. 无线基站硬件构成

分成4各部分
基带单元 (Baseband Unit, BBU) 集中控制管理整个基站系统,负责基带信号处理和传输
射频单元(Radio Unit,RU) 有RFU/RRU/AAU 负责基带信号的接收和发送,射频信号的调制解调、功率放大等
天馈系统 负责射频信号的发送和接收,包含天线(Antenna Unit,AU)和馈线
配套机柜 为基带单元提供电流、监控、散热等功能

五. 基站演进

BTS(射频和天线间有长馈线,插损大)->DBS(射频和天线近端部署,减少馈线插损)->DBS(天线和射频集成、无馈线插损)

4. 基站结构详解

接下来仔细介绍基站结构

一、 基带单元(Baseband Unit,BBU)

BBU有四个主要模块:MPT(主控版)、BBI/BBP(基带板)、TRP(传输版)、PWR(电源板)
其功能如下:

1. 主控传输单元(MPT):基站传输、信号处理、时钟管理、基带互联、OM通道建立、操作维护等
2. 基带处理单元(BBP):完成上、下行数据基带处理功能,并提供与射频模块通信的CPRI接口。
3. 时钟星卡单元(SCU):提供与外部时钟源连接的接口,接收时钟信号
4. 风扇(FAN)/电源模块(PEU)/监控模块(EIU):为BB提供电源输入、散热以及监控外部设备的接口

二、 基站射频单元(Radio Unit,RU)

先后演进时,经历了RFU(Radio Frequency Unit)->RRU(Remote Radio Unit)->AAU(Active Antenna Unit)
其主要功能是 负责基带信号的接收和发送,射频信号的调制解调、功率放大等等

三、 天馈系统

天馈系统包含天线、馈线、跳线、合路器、防雷保护器等等材料
其中天线(Antenna)接收和发射电磁波的装置
基站天线位于射频单元与移动终端之间,接收时把电磁波转换为电流(射频电信号),发送时把高频电流(射频电信号)转换为电磁波向空中发射

四、 基站时钟同步系统简介

基站必须时钟一致才可以正常工作,在基站正常运行管理的过程中,要求准确的网元时间。否则会对网络运维产生不利影响,如问题定位、性能数据统计、定时任务触发等等
目前基站才有UTC(Universal Time Coordinated)世界标准时间
可以使用GPS来进行时钟同步。

5. 微波产品基础

应用微波的传送网属于ICT网络分层中的承载层

6. 能源产品基础

电源系统属于ICT网络分层中的基础设施

7. 基站系统架构展示图

4G基站:

5G基站:

ICT网络架构

先前提到,ICT网络架构可以分为基础设施层、终端、接入层、承载层、核心层、业务层
现在以一个手机,连接上网为例,描述一下手机需要穿过什么网络才能和Internet平台进行交互。

一. 移动回传网

移动回传网分为三个部分:接入层(CSG,ceil site gateway) 汇聚层(ASG,aggregation site gateway) 核心层(RSG,radio service gateway)

二. IP承载网

本质上是起路由功能

三. IP骨干网

如果需要访问IT服务,就会经过此网。

四. 传送网

先前说过,用于同一网内的设备通信,或者是地市间IP承载网的通信。