除了云计算、大数据等概念，最近几年最火的话题就是5G了，其实，通信行业涉及到的设备形态很多，就算仅仅是5G一个概念涉及到的领域也是非常宽泛的，比如GPON、RAN、ONT等等，无法面面俱到（主要也是不懂^.^）。所以这篇文章仅仅浅尝辄止的介绍一下我最近接触到的5G基站的相关知识，主要包括5G基站的系统组成及其电源架构，希望以后有机会深入研究。
说5G就不得不提4G系统。下图是一个无线接入网（RAN）的示意图，左边的4G网络主要由2级架构组成（红色框中）：
- 基带单元（BBU）也就是传说中的通信机房，完成基带处理功能（编码、复用、调制和扩频等）、信令处理、本地和远程操作维护功能，以及 NodeB系统的工作状态监控和告警信息上报功能
- 射频远拉单元（RRU）模块完成中频信号到射频信号的变换，再经过功放和滤波模块，将射频信号通过天线口发射出去
比如，我们手机天线发出的射频信号被就近基站的RRU接收、下变频，然后将基带信号通过光纤前传送至运营商机房BBU，在机房中将对信号进行解调，信息处理，最后回传至城域/省干核心机房，汇集成大数据供数据中心处理。
图1.4G到5G的RAN演变框图
相比4G, 5G 基站架构将发生改变：接入网不再是由BBU、RRU、天线组成。而是被重构为以下 3 个功能实体：
- 原 BBU 的非实时部分将分割出来重新定义为CU（Central Unit）， 负责处理非实时协议和服务， 功能也将迁移到服务器来实现 CU 的虚拟化 /云化， 以方便进行集中控制。
- BBU的剩余功能重新定义为 DU(Distributed Unit)， 负责处理物理层协议和实时服务，这需要新的专用及定制化硬件。
- 而BBU的部分物理层处理功能与原 RRU 及无源天线合并为 AAU。
DU和CU这样的新架构，支撑了5G承载网的回传、中传、前传功能。另外，还加入了切片和边缘计算的概念用于处理实时性业务（如自动驾驶回传信息）。
以上就是5G基站系统的一个基本介绍，下面又开始言归正传讲我们的电源架构了。图2所示是从某供应商资料copy的基站承载网结构图，可以看到基站系统的核心机房内放置了服务器（一般会配备硬件加速卡）和BBU，AAU接收到的数据信号通过光模块回传到核心机房进行数据处理、转发。CPE则可以放置在室内，对WIFI信号等做二次中继。
图2. 基站承载网结构图
下面分别对BBU和AAU的电源组成架构做个介绍：
图3. BBU电源系统架构图
图3所示即为BBU的系统架构，和计算机不同，通信设备的系统输入电压是-48V直流，这个-48V一般由机房的整流器对市电整流变压得到。系统级电源入口需要设计Hot Swap和efuse等电路来防止热插拔过程中产生的浪涌电流，尖峰电压，达到保护后级负载的目的（功能类似计算机设备，但参数指标不同）。 然后通过隔离DCDC变压模块，将48V降压为28V、12V、5V等中间电压，之后再通过POL电源为后级CPU/Memory、以及FPGA、ASIC等芯片提供稳定精准的电压。
其实这里会发现，BBU的电源架构和之前提到的计算机电源架构十分类似，都有大功率CPU、DDR这些负载，不同之处是BBU多了FPGA/ASIC专门来做数据处理，还会多一些光模块用来收发高速数据。另外，FPGA的供电和CPU供电有一个小差别，就是它的Power rail特别多，而且因为需要处理高速数据，因此对电源的噪声要求也很高。所以目前市面上有很多集成电感的多路输出电源模块（module）为FPGA供电，这样就可以节省布板面积，又可以简化设计，算是一种不错的选择。
图4所示是RRU的系统架构，RRU主要处理射频数据，然后将电信号转化成光信号回传给BBU。从图中看到，因为包括了射频（模拟）前端和功率放大模块，RRU除了需要BUCK变换器实现降压外，还需要一定数量的LDO实现低噪声高精度的电压供应。但是RRU控制部分功率相比BBU会小不少（主要功率集中在功率放大模块），因此，也不需要低压大电流的多相电源模块，一般中小电流、集成的多电源轨输出的BUCK和LDO就可以胜任了。
图4. RRU电源系统架构图
最后，再说下小基站（small cell）。因为5G应用中，小基站作为传统宏站的补充，将大量建设投放，而小基站顾名思义，麻雀虽小五脏俱全，他可以完整的实现普通基站的功能，只不过功率要小很多。根据3GPP组织的规则，无线基站分为4类，分别是宏基站、微基站、皮基站和飞基站。4种基站的区别如下表格所示：
图5.5G无线基站分类
图6.5G小基站产品
下面图7是小基站的电源架构，可以看到小基站涉及到的供电方式又多了一种POE供电。POE供电是近年来兴起的以太网直接供电方式，能够为用电器节省专用的电源线。当然，更重要的是它让无处不在的PD通信设备（如电话、传真机、路由器）能够快速部署而不需要再考虑供电的距离等问题。POE供电的核心是协议芯片（控制器）用以识别和协调POE供电端和受电端的动作。与此同时，由于采用POE供电，因此，小基站这种受电设备功率是有一定限制的，目前最大只能到70W左右。
图7.5G小基站电源架构
这就是本次分享的一个话题，主要就5G基站的电源架构做了简单介绍，没有什么特别精深的理论，但作为个科普文为将来深入研究打个基础还是可以的。祝各位周末快乐！