计算机网络无线通信

常用缩略语解释

MCC(移动国家码)、MNC(移动网络码)

MCC:Mobile Country Code,共3位,中国为460
MNC:Mobile Network Code,移动网络码,共2位,中国移动TD系统使用00,中国联通GSM系统使用01,中国移动GSM系统使用02,中国电信CDMA系统使用03

NMSI

MSIN:Mobile Subscriber Identification Number共有10位,其结构如下:09+M0M1M2M3+ABCD

IMSI

international mobile subscriber identity 国际上为唯一识别一个移动用户所分配的号码。
IMSI共有15位,其结构如下:MCC+MNC+MSIN ,(MNC+MSIN=NMSI)

大小区、基站识别码

移动2G:LAC(大区)、CID(小区)、CH(ARFCN:信道号)、BSIC(基站识别码)、RX(接收信号电平)
移动3G:LAC(大区)、CID(小区)
移动4G:LAC/TAC(大区)、ECI(小区)、CH(ARFCN:信道号)、PCI(扰码)、RX(接收信号电平)

联通2G:LAC(大区)、CID(小区)
联通3G:LAC(大区)、CID(小区)
联通4G:LAC(大区)、ECI(小区)

电信2G:SID(系统识别码)、NID(网络识别码)、BID(小区码)、PN(扰码)、RX(接收信号电平)
电信4G:TAC(大区)、ECI(小区)

LAC:位置区域码(大区) Location Area Code
TAC:Tracking Area Code,大区码,类GSM\WCDMA的LAC (16 bits)
CID:基站编号(小区) Cell Identity
BSIC:Base Station Identity Code 基站识别码
ECI:eNodeBID + Cell Id 基站编号(小区)类GSM\WCDMA的CID, ECI (28 Bits) = eNodeB ID*256 + 小区CELL = Cell ID在LTE网内也是唯一的
PCI:physical-layerCellidentity PCI即物理小区ID,用来在无线接口上区分小区,通过中心频点和PCI可以区分不同的小区,PCI是3个主同步信号和168个辅同步信号的唯一组合,因此共有168 × 3=504个独立的Cell ID,扰码一个概念.PCI碰撞.PCI混淆。在LTE中,PCI用来区分每一个小区,类似于WCDMA中的扰码和CDMA2000中的PN,LTE协议规定,PCI一共有504个,其组成分为两部du分:Physical Layer Cell Identity = (3 × NID1) + NID2,NID1: 物理层小区标识组, 范围从0 到167共168组,NID2: 组内ID, 范围从 0 到 2(决定了主同步序列)
小区全球识别(CGI):MCC(000-999)-MNC(00-99)-LAC(1-65535)-CI(1-65535)
PLMN:公共陆地移动网(Public Land Mobile Network) PLMN = MCC + MNC,例如中国移动的PLMN为46000,中国联通的PLMN为46001。
TAI(LTE的跟踪区标识Tracking Area Identity) (not more than 32 bits) = PLMN + TAC(Tracking Area Code)
邻区:相邻小区
Cell Identity(小区标识ECI):由EnodeB ID+Cell ID组成。其中包含28bit信息,前20bit表示EnodeB ID,后8bit表示Cell ID。也就是ECI=EnodeB ID*256+工参cellid(由分公司自行分配)。比如ENODEBID是540652,小区号是48,CELLID是138406960,540652*256+48=138406960,再者:首先去掉网号PLMN后把ECI换算成16进制,比如69889,换算成16进制是11101,那么你的cellid(localcellid)就是01,而111换算成十进制后的273是enodebID
ECGI(E-UTRAN Cell Global Identifier):E-UTRAN小区全局标识符,ECGI由PLMN+Cell Identity组成,用于在PLMN中全局标识一个小区。Cell Identity(小区标识)由EnodeB ID+Cell ID组成。其中包含28bit信息,前20bit表示EnodeB ID,后8bit表示Cell ID。ECGI (not more than 52 bits) = PLMN ID+ ECI
Global eNB ID(Global eNodeB Identifier):全球eNodeB标识符,Global eNB ID (not more than 44 bits) = PLMN ID + eNB ID
eNB ID(eNodeB Identifier)标识一个PLMN中的eNB 20 bits

扩展:
CI=RNCID*65536+CellID 3G的完整基站CI一般为9位,但是我们一般获取数据的不完整,可能为5位以内。换算方法:3G CI=RNCID*65536+CID。如:3G基站小区25521,RNCID为325,那么CI=325*65536+25521=21379841

3G小区CELLID由两个16位字段组成:

高16位代表的是RNC ID,即无线基站控制器的ID;
低16位代表的是Local Cell ID,即真正的本地小区号;

Local Cell ID和Cell ID的区别:
小区ID一般用于标识一个NODEB所管理的小区标识,一个NODEB可以支持多个小区,至于到底有多少个小区,那就要看资源得分配情况了,如三载波,每个载波覆盖一个小区,一个NodeB支持三个小区。根据各个厂家的不同,目前定义NodeB的小区承载能力不同,有兴趣的朋友可以去网上查一下目前各大设备提供商对于NodeB所分配资源的不同处,以供大家参考。

既然一个NodeB可以覆盖多个小区,每个小区必然有一个标识,标识的长度为4字节长度,标准中称其为Local Cell ID,即NodeB本地小区。但是小区的建立流程是由RNC发起的,自然在RNC内部也有一个小区标识,这个小区标识和Local cell ID有什么关系了,这个问题是让新手比较容易产生疑问的一个问题。一般情况下,在RNC内部都存放有这么一个表,用于对应RNC内小区标识和NodeB内小区标识的对应关系。虽然指的是同一个小区,但是一般值是不相同的。在RNC建立小区之前,NodeB会通过IUB接口上报本地小区可配置小区资源,即这个NodeB有哪几个小区可供建立,这个时候NodeB上报的是Local Cell ID,RNC将这个Local Cell ID存放的表中,当需要激活这个小区的时候,RNC本地分配一个CELL ID,对应到这个Local Cell ID,并加到上述的那个表中,这样,就将Local Cell ID和Cell ID对应起来了,有人会问,为什么这样做,我个人理解,一个RNC可以支持上百个NodeB,每个NodeB多个小区,RNC内部将储存几百个Cell ID的信息,这个Cell ID必然是全局唯一,但是对于不同NodeB而言,RNC内部管理的Local Cell ID是可以重复的。以提高资源管理的效率。如:NodeB1内部有三小区(Local Cell ID=1,2,3),NodeB2内部有三小区(Local Cell ID=1,2,3),对应到RNC应该做如下存储:
Nodeb Local Cell ID Cell ID

1 1 1

1 2 2
1 3 4
2 1 5
2 2 6
2 3 7

实际上LTE在去除RNC网元之后,却沿用了RNCid的逻辑结构,加入eNodeBid表示,在做小区外部数据和切换的时候,采用的就是该设备id,内部的逻辑小区id只是作为必要的小区识别而已。

从物理层来看,PCI(physical-layer Cell identity)是由主同步信号(PSS)与辅同步信号(SSS)组成,可以通过简单运算获得。公式如下:PCI=PSS+3*SSS,其中PSS取值为0…2(实为3种不同PSS序列),SSS取值为0…167(实为168种不同SSS序列),利用上述公式可得PCI的范围是从0…503,因此在物理层存在504个PCI。其实,可以把PCI理解为扰码,就像在WCDMA系统中下行扰码用于区分扇区一样,对待发送的数据进行加扰,以便终端可以区分不同扇区。

而从网络操作维护级别来看,CI(Cell Identity)唯一标识一个小区,在网络中不能重复。但PCI却可以重复,因为PSS+SSS仅有504种组合。如,当网络中有1000个小区时,PCI仅有504个,此时就需要对PCI进行复用,通常情况下,PCI规划原则是每个扇区分配特定的PSS序列(0…2)值,而每个基站分配特定的SSS序列(0…167)值,以此避免相邻基站间存在相同PCI的问题发生。

其他关键字

UMTS: Universal Mobile Telecommunications System 一个完整的3G移动通信技术标准
UTRAN: 3G (UMTS Terrestrial Radio Access Network,UMTS陆地无线接入网)
E-UTRAN: 4G (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network,演进的UMTS陆地无线接入网),即LTE中的移动通信无线网络。E-UTRAN由多个eNodeB(Evolved NodeB,演进的NodeB)组成,eNodeB之间通过X2接口彼此互联,eNodeB与EPC之间通过S1接口,而eNodeB与UE通过LTE-Uu互联。X2和S1都是物理上有连接的接口,可以是光纤等一般走以太网协议。
TDD: 分双bai工(Time Division Duplex) 上下行在同一频段上按照时间分配交叉进行
FDD: 频分双工(Frequency Division Duplex) 下行分处不同频段同时进行
HEMS: HeNB Management System 其他含义:(家庭能源管理系統Home Energy Management System)
HeNB:HeNB(Home evolved Node B,家庭演进基站)
底噪:
smallcell:小基站,通常指发射功率小于1w的小区,如pico、femto等
nanocell:一种集成Small Cell(含GSM/TD-SCDMA/TD-LTE中的一种技术或者多种技术)与WiFi的产品形态
Pico基站:基于3GPP LTE标准,发射功率为数百毫瓦级
Femto基站:基于3GPP LTE标准,发射功率为百毫瓦级
O-RAN:O,是指Open(开放)的意思。RAN呢,就是无线接入网(Radio Access Network),早期设备都是封闭的黑盒子,后面推动技术开放,“白盒子”是一个透明的、可视的系统。它也能够实现相应的功能,但它的内部原理是开放给所有人的,接口和协议是标准化的。所有厂家都可以参照标准化文档,做出这样的系统。目前使用比较广泛的是因特尔flexran的方案
RLC:radio link conrtol,无线链路控制
RRC:无线资源控制(Radio Resource Control,RRC),又称为无线资源管理(RRM)或者无线资源分配(RRA),是指通过一定的策略和手段进行无线资源管理、控制和调度,在满足服务质量的要求下,尽可能地充分利用有限的无线网络资源,确保到达规划的覆盖区域,尽可能地提高业务容量和资源利用率。
PDCP(Packet Data Convergence Protocol)分组数据汇聚协议,它是UMTS中的一个无线传输协议栈,它负责将IP头压缩和解压、传输用户数据并维护为无损的无线网络服务子系统(SRNS)设置的无线承载的序列号。属于无线接口协议栈的第二层,处理控制平面上的无线资源管理(RRC)消息以及用户平面上的因特网协议(IP)包。在用户平面上,PDCP子层得到来自上层的IP数据分组后,可以对IP数据分组进行头压缩和加密,然后递交到RLC子层。

基站参数

RF(Radio Frequency,射频) : 表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300kHz~300GHz之间。射频就是射频电流,简称RF,它是一种高频交流变化电磁波的简称。
RSRP(Reference Singnal Received Power,参考信号接收功率):是终端接收到的小区公共参考信号(CRS)功率值,数值为测量带宽内单个RE功率的线性平均值,反映的是本小区有用信号的强度。
RSSI(Received Singnal Strengthen Indicator,接收信号强度指示):是终端接收到的所有信号(包括同频的有用和干扰、邻频干扰、热噪声等)功率的线性平均值,反映的是该资源上的负载强度。
RSRQ(Reference Singnal Received Quality,参考信号接收质量):是N倍的RSRF与RSSI的比值,RSRQ=N*RSRP/RSSI,其中N表示RSRI的测量带宽内包含的RE数目,能反映出信号和干扰之间的相对大小。
SINR(Signal to Interference&Noise Ratio,信烦躁比):是有用信号功率与干扰和噪声功率之和的比值,直接反映接收信号的质量。
NL(noise floor level,底噪): 理论底噪N=带宽热噪声+噪声系数 (dbm 是一个表示功率绝对值的值)
PA(Power Amplifier,功率放大器,简称“功放”)
EARFCN(E-UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number,LTE的载波频点号,绝对无线频率信道号,16bit标识,0-65535)
carrier frequency:载波频率 一个frequency 可能对应多个band。carrier frequency跟EARFCN是有关系的有换算公式。
PRB(Physical Resource Block )
Demodulation Reference Signal (DMRS)
Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)
Physical Resource Blocks (PRBs)
Resource Block Group (PRG)
Transport Block (TB)
Physical Downlink Control Channel (PDCCH)
Carrier Aggregation (CA)

基站相关

BBU(Building Base band Unite,室内基带处理单元)是 3G网络大量使用分布式基站架构,RRU(射频拉远模块)和BBU(基带处理单元)之间需要用光纤连接。一个BBU可以支持多个RRU。采用BBU+RRU多通道方案,可以很好地解决大型场馆的室内覆盖
RRU(Remote Radio Untite远端射频模块)
AU(接入单元)
EU(扩展单元)
RU(远端单元)
HeNB(Home enhanced Node B)
HMS(Home NodeB Management System)
HeMS(Home eNodeB Management System)
NMS(Network Management System)
gNodeB(NR NodeB)
CWMP(CPE WAN Management Protocol)CPE广域网管理协议,主要用于网管中心远程管理配置数量较大的网络设备。目前主要应用在企业级路由器、一体化皮基站等网络设备的管理,所以CWMP是一个功能强大的用于数据中心、网管中心管理它所属的所有网络设备的网管协议。
XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol) RFC 6120
SASL (Simple Authentication and Security Layer )这个协议采用XML流实现在任意两个网络终端接近实时的交换结构化信息。大部分客户端通过 TCP 连接直接连到服务器,并通过XMPP获得由服务器以及联合服务器所提供的全部功能。
MME(Mobility Management Entity)
OAM(Operations,Administration and Maintenance)
PnP(Plug and Play)
CM(Configuration Management)
ANR(Automatic Neighbor Relation)自动优化邻区关系
SON(Self Organising Network) LTE 系统基于自组织网络
SDN(Software Defined Network)软件定义网络
AAU 有源天线处理单元
Uu (User to Network interface Universal)空中接口,用户面:用户业务数据、上网、语言、视频等;控制面数据:RRC(无线资源控制)消息,UR的接入、切换、广播、寻呼控制。
Frequency Division Multiplexing (FDM)
NR Cell Global Identifier (NCGI)
gNB Identifier (gNB ID): used to identify gNBs within a PLMN. The gNB ID is contained within the NCI of its cells.
Global gNB ID: used to identify gNBs globally. The Global gNB ID is constructed from the PLMN identity the gNB belongs to and the gNB ID. The MCC and MNC are the same as included in the NCGI.
Tracking Area identity (TAI): used to identify tracking areas. The TAI is constructed from the PLMN identity the tracking area belongs to and the TAC (Tracking Area Code) of the Tracking Area.
Single Network Slice Selection Assistance information (S-NSSAI): identifies a network slice.
Network Identifier (NID): identifies an SNPN in combination with a PLMN ID.
Closed Access Group Identifier: identifies a CAG within a PLMN.
PDU是Protocol Data Unit的简写,中文翻译为协议数据单元,是分层网络结构中对等层次之间传递的数据单位。
5G无线接入架构由无线接入技术(RAT)Radio Access Technology
PDCCH(Physical Downlink Control Channel)指的是物理下行控制信道
OAM:系统管理模块

基础知识点

  • 电磁波:振幅、频率、相位等物理特性包含了信息。信号必须是有变化才能携带信息,也就是说要么幅度随时间变化、或者频率随时间变化、或者相位随时间变化;相位调制和频率调制是相关的,调频微分下就是调相。
  • 带宽W:又叫频宽,数据的传输能力,数字设备bps(b/s)表示,每秒最高可以传输的位数。模拟设备用Hz表示,每秒传送的信号周期数。
  • 数据传输速率Rb:比特率,每秒实际传输的比特数,单位比特每秒(bps),计算公式S=1/T,T为传输1比特数据所花时间。
  • 波特率RB:调制速率、传符号率,指单位时间内载波参数变化的次数,可以以波形每秒的震荡数来衡量,是信号传输速率的度量。单位波特每秒(Bps)
  • 码元速率和信息速率的关系:Rb=RB*log2N,N为制数
  • 基站:是指在一定的无线电覆盖区中,通过移动通信交换中心,与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。基站就是由天线和RRU组成的无线电收发装置,分为室分站(即室内基站)和宏站(室外基站)。
  • 小区:小区=扇区*载频,一个扇区可以有1个小区也可以有多个小区,最多4个。扇区是一个地理概念,Cell是RNC内逻辑小区的概念。一个频率3个扇区,每个扇区有一个小区,这些小区使用相同频率,扰码不同。
  • 扇区:扇区是指覆盖一定地理区域的无线覆盖区,是对无线覆盖区域的划分,扇区是地理上的定义,一个宏站基站通常会打出三片扇区,但并不代表就只有三个小区,因为小区和载波有关系,就比如在同一个扇区上,用载波1的是一个小区(小区1),用载波2的又是一个小区(小区2),所以有时候两个小区可能对应着同一个扇区.在G网中: 2/2/2 是3个小区,每个小区2个频点,可以说是小区等于扇区。在W网中:如果是1/1/1配置,只有一个频率,三个扇区,每个扇区有一个小区,这些小区用相同的频率,但是扰码不同,比如说扰码用1、2、3 。如果是2/2/2 配置,还是指3个扇区,每个扇区有2个小区,这两个小区的频率不同,扰码可以相同或不同。所以是6个小区,一共有2个频点 ,小区=扇区*载频
  • 扇区和载波的关系:每个扇区使用一个或多个无线载波完成无线覆盖,每个无线载波使用某一载波频点,扇区和载波组成了提供UE接入的最小服务单位,即小区
  • 频带(Band),指代一个频率的范围或者频谱的宽度。在LTE中使用数字1-43表示不同的频带(36101-V10.21.0版本协议),从而指代不同的频率范围。1-32上下行频率范围不重叠(成对频带 Paired Frequency Band)预留给FDD使用。33-43上下行平率范围一致(非成对频带Unpaired Frequency Band),预留给TDD使用。不同运营商有不同的频带范围。
  • 信道带宽(Channel Bandwidth):限定允许通过该信道的上下限频率,也就是限定了一个频率带宽。LTE支持6种信道带宽1.4M 3M 5M 10M 15M 20M。有保护带宽,20M带宽可以传输数据RB资源100个。对于移动、联通、电信使用的TDD频带39、40、41支持带宽是5MHz、10MHz、15MHz、20MHz。
  • 频点:EARFCN载波频点号,唯一标识某个LTE系统所在平率范围,仅用频带和信道带宽连个参数无法限定,比如中国移动频带40占用50M频率范围,LTE最大信道带宽是20M,这个时候就要引入新参数:载波中心频率Fc,通过频带Band、信道带宽Bandwidth、载波频率三个值,可以唯一确定LTE系统的具体频率范围,载波频率Fc是一个浮点值与整形相比不好空口传输,协议指定时候,使用载波频点号表示对应载波频率Fc,可以通过公式互相转换。开站的时候一般会设置小区带宽(5 10 15 20MHZ等)、中心频点、功率以及PCI、TAC等。LTE有子载波的概念,一个子载波15kHz,一个物理资源有12个子载波,20M小区有100个RB。TDD假设中心频点是2100MHz,系统带宽20MHz,小区工作频率为2090~2110MHz。1200个子频点,15KHz*1200=18MHz也叫测量带宽,2MHz作为保护带宽。相邻小区可以和这个小区同中心频点,也可以不同,如果是同中心频点,LTE有小区间干扰协调技术来控制边缘处的小区间干扰,如果不同频率,中心频点差距20Mhz,不会有频率上的重叠。因为4G分配的带宽只有20MHz,如果使用20MHz(移动39频带),LTE只有一个频点可选,分配给一个小区,如果有60MHz(移动41频带)带宽就可以分1、2、3共3个频点。LTE信道带宽1.4M 3M 5M 10M 15M 20M对应子载波72 180 300 600 900 1200。
    终端速率:我们使用的4G终端属于Cat3类别。LTE空口速率跟采用的MIMO天线配置、系统带宽、编码和调制方式(16QAM、64QAM 6bit/RE…,把多个bit调制成1个字符)等因素有关
    LTE小区速率:小区物理层理论峰值速率(bit/s):MIMO码字复用比率*不同带宽对应RB数量*12(频域上每RB所有子载波数)*14(时域上每个子帧所有的符号数symbols)*[1-损耗(导频损耗,信道占用损耗等)]*调制符号效率*1000(1s内帧数量)*rate(1)。例子:FDD LTE系统20M,2*2 MIMO,64QAM Code Rate1,单小区下行物理层速率:2*100*12*14*(1-1/21-2/21)*6*1000=172.8Mbps
  • UE:用户终端
  • 网络制式:移动联通2G制式GSM,电信2G制式CDMA,移动3G制式TD-CDMA,联通3G制式WCDMA,电信3G制式CDMA2000。移动4G制式TD-LTE,联通和电信4G制式是FDD-LTE
  • 网络切片:网络切片是一种按需组网的方式,可以让运营商在统一的基础设施上分离出多个虚拟的端到端网络,每个网络切片从无线接入网承载网再到核心网上进行逻辑隔离,以适配各种各样类型的应用。在一个网络切片中,至少可分为无线网子切片、承载网子切片和核心网子切片三部分。网络切片技术的核心的NFV(网络功能虚拟化),NFV从传统网络中分离出硬件和软件部分,硬件由统一的服务器部署,软件由不同的网络功能(NF)承担,从而实现灵活组装业务的需求。网络切片是基于逻辑的概念,是对资源进行的重组,重组是根据SLA(服务等级协议)为特定的通信服务类型选定所需要的虚拟机和物理资源。
  • 无线回传:无线回传,有线Backhaul使密集部署的成本变得不可接受,而且会大大限制基站部署的灵活性。微波作为Backhaul需要额外的频谱资源,并且增加了传输节点的硬件成本。在有遮挡时,微波的信道质量将受到严重影响,这限制了站址的选择,降低了部署的灵活性。Self-backhaul使用与接入链路相同的无线传输技术和频率资源,很好地解决了有线backhaul及微波backhaul存在的问题。但Self-backhaul消耗了接入链路的可用资源,限制了网络容量的进一步提高。因此,Self-backhaul容量增强是UDN的一个重要研究方向。一般是Mesh拓扑
  • Mesh:Mesh基站、Mesh自组网,每两个节点都能直接相连。常见的网络类型还有:星型、总线型和环型

基站架构

一体化
扩展型:AU+EU+RU (BBU+RRU)
5G采用 CU(集中单元)+DU(分布式单元):CU和DU组成gNB基站,CU是集中式节点,对上通过NG接口与5G核心网(NGC)连接,在接入网内部能够控制和协调多个小区SON,包含协议栈高层控制和数据功能,涉及的主要协议层 包括控制面的RRC功能和用户面的IP、SDAP(业务数据应用单元)、PDCP(分组数据汇聚协议)子层功能;DU是分布式单元,广义上,DU实现设备处理功能和RLC(无线链路控制)、MAC(媒质接入控制)以及PHY(物理层)等基带处理功能,狭义上,基于实际设备实现,DU仅负责基带处理功能,RRU(远端射频单元)负责射频处理功能,DU和RRU之间通过CPRI或者eCPRI接口相连。DU采用狭义定义,CU和DU之间通过F1接口相连。(CU+DU可以分离也可以一体化实现)。室外:AAU+BBU,室内pRRU+RHUB+BBU。RAN=CU+DU+RU
5G小基站物理层系统架构主要由X86通用处理器+FPGA实现。主要是高层协议、物理层以及射频单元,难度最高的是物理层
5G基于Soc的物理层方案,因特尔凌动P5900 SoC为基站所定制的一颗通用CPU
5G小基站主流技术方案:

1
2
←SFP+→  轻量级通用处理器            ←PCIE→ 专用基带处理器  ←自定义专用接口→ CPRI/eCPRI接口适配/IEEE1588同步/  ←CPRI/eCPRI/接Hub(扩展单元)→
L2+L3层协议栈(OAM、MEC等软件应用) L1全部用专用基带处理器实现、减低功耗、成本、难度 FPGA完成接口转换

通信历史

1G

模拟技术

2G

3G

4G

OFDM 振幅相位联合调制

5G

4G时代的MME/S-GW变为5G时代的AMF/UPF
5G的两种组网模式:非独立组网(NSA)和独立组网(SA),也就是是否共用核心网

常见定理

  • 奈奎斯特定律(Nyquist),描述了无噪声信道极限速率与信道带宽的关系,RB=W(1+α)
  • 香农定理,描述有限带、有随机热噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系 Rb=W*log2(1+S/N) ,信道带宽W、信噪比S/N。如果信道带宽为0,传输速率为0,想要传递信息,必须要占用一定的带宽.

其他

基带,英文叫Baseband,基本频带。基本频带是指一段特殊的频率带宽,也就是频率范围在零频附近(从直流到几百KHz)的这段带宽。处于这个频带的信号,我们称为基带信号。基带信号是最“基础”的信号。基带芯片、BBU基带处理单元。语音通信的模拟信号,这些信号会通过基带中的AD数模转换电路,完成采样、量化、编码,变成数字信号。编码分为信源编码和信道编码,调制,简单来说,就是让“波”更好地表示0和1,最基本的调制方法,就是调频(FM)、调幅(AM)、调相(PM)。
射频,英文名是Radio Frequency,也就是大家熟悉的RF。严格来说,射频是指频率范围在300KHz~300GHz的高频电磁波。基带一样,我们通常会把射频电路、射频芯片、射频模组、射频元器件等产生射频信号的一系列笼统简称为射频,基带送过来的信号频率很低。而射频要做的事情,就是继续对信号进行调制,从低频,调制到指定的高频频段。信号经过RF射频调制之后,功率较小,因此,还需要经过功率放大器的放大,使其获得足够的射频功率,然后才会送到天线。信号到达天线之后,经过滤波器的滤波(消除干扰杂波),最后通过天线振子发射出去。电磁波的传播。基站天线收到无线信号之后,采取的是前面过程的逆过程——滤波,放大,解调,解码。处理之后的数据,会通过承载网送到核心网,完成后面的数据传递和处理。
通信过程
无线通信一般是要包含 牌照,频谱,网络,终端
DSP 数字信号处理器,DSP 子系统负责基带处理.基带芯片是用来合成即将的发射的基带信号,或对接收到的基带信号进行解码。基带部分可分为五个子块:CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块。
AP (手机)应用处理器
主控CPU:运算和控制核心。其位宽可以是8-64位
总线:计算机的总线按功能可以划分为数据总线、地址总线和控制总线,分别用来传输数据、数据地址和控制信号。CPU内部部件由内部总线互联,外部总线则是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过总线相连接。外部设备通过相应的接口电路再与外部总线相连接,从而形成了硬件系统。外部总线通过总线接口单元BLU与CPU内部相连。
外设I/O端口和扩展总线:GPIO 通用端口、UART串口、I2C、SPI 、SDIO、USB等,CPU和外扩的芯片、设备以及两颗CPU之间(如基带处理器和应用处理器之间)进行通信的接口。一般来说,芯片都会支持多种接口,并设计通用的软件驱动平台驱动。
存储部件和存储管理设备:Rom、Ram、Flash及控制器
外设: 电源和功耗管理、复位电路和watchdog定时复位电路(前者是系统上电运行、后者是Reset或者超时出错运行)、时钟和计数器、中断控制器、DMA、 输入/输出(如键盘、显示器等)、摄像头等
软件:芯片上的软件主要包括Boot代码、操作系统、应用程序以及硬件的firmware
Boot程序引导设备的启动,是设备加电后在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序,我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。
操作系统(英语:Operating System,简称OS)是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序,其五大管理功能是:处理器管理,主要包括进程的控制、同步、通信和调度。存储器管理,主要包括内存的分配、保护和扩充,地址映射。设备管理,主要包括设备的分配、处理等。文件管理,主要包括文件的存储空间管理,目录管理,文件的读写和保护。作业管理,主要包括任务、界面管理,人机交互,语音控制和虚拟现实等。应用处理器上的操作系统有Android、iOS等。基带处理器上则会运行一个RTOS(如Nucleus PLUS)管理整个基带系统上的任务和部件间的通信
应用处理器上:结合操作系统API和库函数,用户可以开发各色应用程序;应用程序是为了完成某项或某几项特定任务而被开发运行于操作系统之上的程序。而基带处理器上则一般只有少量必要的软件支持。
硬件firmware则是简化软件与硬件的交互,让硬件操纵起来更容易。
SoC芯片是一种集成电路的芯片, SoC(System-on-a-Chip)称为系统级芯片,可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本,缩短开发周期,提高产品的竞争力,是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式。(实现复杂系统功能的VLSI; 采用超深亚微米工艺技术;使用一个以上嵌入式CPU/数字信号处理器(DSP);外部可以对芯片进行编程;)
IP核是具有复杂系统功能的能够独立出售的VISI块
入式的发展到目前经历了三个阶段,分别是SCM、MCU、SoC
MMU是Memory Management Unit的缩写,中文名是内存管理单元,有时称作分页内存管理单元(英语:paged memory management unit,缩写为PMMU)
DSP + ARM 处理器,可以省掉接口,全部集成在这个芯片里。同时有定点、浮点DSP,还有高性能MPU、ARM部分。
FPGA(Field Programmable Gate Array)是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。主要用再视频分割系统、数据延迟器和存储设计、通信行业(基站几乎每一块板子都需要使用FPGA芯片,而且型号比较高端,可以处理复杂的物理协议,实现逻辑控制。同时,由于基站的逻辑链路层,物理层的协议部分需要定期更新,也比较适合采用FPGA技术)、人工智能
微控制器(MCU)
RISC精简指令集(Reduced Instruction Set Computer) 在通道中只包含最有用的指令,只提供简单的操作。确保数据通道快速执行每一条指令。Load-store结构—— 处理器只处理寄存器中的数据,load-store指令用来完成数据在寄存器和外部存储器之间的传送。使CPU硬件结构设计变得更为简单, RISC CPU包含较少的单元电路,因而面积小、功耗低。

无线接口可分为三个协议层:物理层(L1)、数据链路层(L2)和网络层(L3)。
1、L1主要用于为高层业务提供传输的无线物理通道。
2、L2包括MAC(Medium Access Control)、RLC(Radio Link Control)、BMC(Broadcast/Multicast Control)和PDCP(Packet Data Convergence Protocol)四个子层。
3、L3包括接入层中的RRC子层和非接入层的MM(Mobility Management,移动性管理)和CC(Call Control,呼叫控制)。

5G基站开发相关技术

FlexRAN(开发套件、驱动、方案),英特尔的解决方案使用因特尔至强处理器+FPGA。controller与嵌入runtime环境的RAN agent通信使用的是Google Protocol Buffers可以叫南向接口,controller对外提供的接口是rest http接口基于python实现,可以叫北向接口。
DPDK(Data Plane Development Kit)
open-nFAPI(An open source implementation of the Small Cell Forum’s Network Functional API)
Mosaic5G(MOSAIC5G is an ecosystem of open-source projects for studying, building, and sustaining open flexible and integrated 5G networks)

ARM

ARM微处理器的指令集是加载/存储型的,也即指令集仅能处理寄存器中的数据,而且处理结果都要放回寄存器中,而对系统存储器的访问则需要通过专门的加载/存储指令来完成。

ARM微处理器的指令集可以分为跳转指令、数据处理指令、程序状态寄存器(PSR)处理指令、加载/存储指令、协处理器指令和异常产生指令六大类,具体的指令及功能如表3-1所示(表中指令为基本ARM指令,不包括派生的ARM指令)。
几乎所有的指令均根据CPSR中条件码的状态和指令的条件域有条件的执行。当指令的执行条件满足时,指令被执行,否则指令被忽略。

每一条ARM指令包含4位的条件码,位于指令的最高4位[31:28]。

手机

射频前端模块(RFFEM:Radio Frequency Front End Module)是连接通信收发芯片(transceiver)和天线的必经通路,它的性能直接决定了移动终端可以支持的通信模式,以及接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标,直接影响终端用户体验:功率放大器PA,LNA 滤波器Filter,双工器Duplexer,开关Switch。最复杂的是功放与滤波器

核心网

核心网部分主要由移动管理实体(Mobility Management Entity,MME)、服务网关(ServingGateway,S-GW)、分组数据网络网关(Packet Date Network Gateway,PGW)、归属签约用户务器(Home Subscriber Server,HSS)及策略和计费控制单元(Policy and ChargingRules Funct1n,PCRF)等组成

规范

3GPP

文档命名规则、各个模块规范。比如:38.300是5G NR总体介绍

下载方法1:
访问目录列表下载:http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/
下载方法2:
Specifications → 点击一个spec num→点击Under change control CR →点击Impacted Version下载压缩包

TR069协议

  • addObject与deleteObject应该是可以被多次重复调用的,调用addObject的时候设备应该创建实例并且所有关联参数或者子集参数设置成默认值。
  • 多实例创建的实例号是可以不连续的,并且要在实例号码用尽的时候才复用之前颁发的号码,2^32-1。
  • 多实例可以先查询有几个实例、然后进行相应的addObject、SetParameterValues
  • 更多TR069相关协议规范可以再TR069协议文档CWMP Version 1.4版本的Normative References章节找到
  • TR131中提到设备分组可以基于搜索条件

安全

3GPP建议由基站侧发起建立IPSec Tunnel,将信令和数据报文经过IPSec加密后再通过移动回传网络传送(一般是有线网络),然后在核心网之前的安全网关上对报文进行解密后送入移动核心网。

参考