簡介：互聯(lián)網(wǎng)設備與我們的生活息息相關，也與我們的工作密切相關，我們平時接觸到的互聯(lián)網(wǎng)設備有手機，電腦等，這些屬于互聯(lián)網(wǎng)終端設備，還要一些更加復雜而龐大的設備，是我們平時接觸比較少的，他們屬于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡設備和云計算設備，將通過上、下兩篇文章揭開這些互聯(lián)網(wǎng)設備的神秘面紗。

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互聯(lián)網(wǎng)設備的總體分類：

互聯(lián)網(wǎng)設備總體可以分為云/管/端，云/管/端是互聯(lián)網(wǎng)領域非常流行的概念，簡單而容易理解。

1.1 云：

是指云計算以及用以支撐云計算的基礎設施及資源。通常指數(shù)據(jù)中心，里面存放大量的服務器、計算和存儲設備，以及配套的交換機和路由器。

云計算是用來計算海量復雜的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的技術，也可以說云計算是專門處理大數(shù)據(jù)的技術。

各種各樣的信息在云計算中心匯聚。比如說淘寶、微信中所需的大量的數(shù)據(jù)的存儲和計算，都在數(shù)據(jù)中心中完成。

一般的企業(yè)和機構不具備云計算的技術和基礎設施能力，目前只有少數(shù)的大型互聯(lián)網(wǎng)公司才有云，如阿里云、百度云、騰訊云、華為云等。因為大型的互聯(lián)網(wǎng)公司有數(shù)據(jù)、有技術、有資源來搭建云。

而一般公司，要么沒有足夠的數(shù)據(jù)，搭建云發(fā)揮不了太大的作用，投入太大不劃算；要么沒有技術，云計算及相關設施的建設需要專業(yè)的人才及技術；要么沒有足夠的資金，云計算中心的建設需要投入很多設備、人力，需要建設相關基礎設施，包括機房和空調(diào)設施等。

中小互聯(lián)網(wǎng)公司都是租用的大型互聯(lián)網(wǎng)公司的云服務，比如全民K歌，他只要開發(fā)自己的APP，然后租阿里云來存儲他的K歌伴奏曲和用戶K歌的作品就可以，每個月根據(jù)訪問的數(shù)據(jù)量付一定的租金，其他都不用管，省時省力，這就促進了中小互聯(lián)網(wǎng)公司的蓬勃發(fā)展，再比如我們電巢的APP上的各種教學視頻，還有課程直播，都是租用大型互聯(lián)網(wǎng)公司的云服務

1.2 管：

指傳輸信息的管道，中國以三大電信運營商建設為主，包括無線基站及核心網(wǎng)，接入網(wǎng)的光纖到戶FTTx，還有路由器，交換機，WDM波分復用設備。

這些設備的主要功能是把信息從終端和數(shù)據(jù)中心之間傳遞，信息的數(shù)據(jù)格式以ALL IP主，傳統(tǒng)話音的TDM數(shù)據(jù)格式已經(jīng)漸漸被淘汰。

1.3 端：

就是終端，有硬件終端和軟件終端之分。

硬件終端就是計算機、手機、各種傳感器及交互終端，如智能電表，共享單車，以及未來的智能汽車等；軟件終端就是各種APP、網(wǎng)頁登錄界面、軟件終端程序等。

1.4 云管端里面裝的是內(nèi)容和數(shù)據(jù)：

菊廠幾乎提供了云管端的所有設備，但當前并沒有大力投入做內(nèi)容，只是做了一些手機宣傳片。

比如在父親節(jié)為P40做了一個宣傳片，名字叫做“世界上最不小氣的人，也小氣，”講的是一個父親和女兒的故事：一個父親對女兒從小呵護有加，在女兒長大后，有了男朋友，父親感覺難免有些失落。在女兒畢業(yè)照的合影中，用P40的AI功能，把很不識相的、意外加入到合影中女兒男友的人像一下就給P掉了。

索尼公司做設備，也投資做電影的，索尼影業(yè)曾經(jīng)拍過一個電影叫”刺殺金正恩”，未來也不排除菊廠也會成立一個“菊廠影業(yè)”，投資拍電影，我們非常期待啊。

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云-數(shù)據(jù)中心的硬件設施：

我們在這兩種照片中看到是數(shù)據(jù)中心機房，數(shù)據(jù)中心里面有設備、光纖連接、和配套資源。

2.1 數(shù)據(jù)中心設備：

包括服務器、交換機、路由器。交換機一般放在每個機柜的最頂端，交換機的多個端口與機柜下面的服務器以10G/25G接口相連接。

交換機再通過機房內(nèi)的光纖布線與其他機柜的交換機相連接，這樣就構成了一個機房內(nèi)服務器之間的全連接的交換網(wǎng)絡；機房內(nèi)的大量的光纖布線通常放置在天花板上方或地板下面。

2.2 機房內(nèi)的服務器之間的數(shù)據(jù)交互：

通常采用二層交換的方式，也就是MAC層交換，就是圖中的橫向箭頭，而機房對外上互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，要采用三層路由的方式，這些數(shù)據(jù)可能是與終端之間的數(shù)據(jù)交互，也可能是跟其他數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)交互，就是圖中的縱向箭頭

2.3 配套資源有：

空調(diào)、供電，我國把貴州作為數(shù)據(jù)中心的一個重要建設基地，也主要考慮那里土地成本、電力成本低，對空調(diào)的需求量小等優(yōu)勢。

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移動通信網(wǎng)絡

3.1 與蜂窩技術競爭的技術：

大家都知道現(xiàn)在主流的移動通信技術是蜂窩技術，也就是說無線基站以蜂窩的方式來建站。

實在1998年，還有一個跟蜂窩競爭的技術，就是摩托羅拉用衛(wèi)星通信技術做的“依星計劃”，依星的依就是金字旁加一個衣服的衣，計劃發(fā)射66顆人造衛(wèi)星實現(xiàn)全球移動通信覆蓋。

雖然當時技術非常先進，但由于其由于其高昂的建設和維護成本，終端體積龐大，建筑物內(nèi)無法通信等問題，最后在商業(yè)競爭中敗給了蜂窩通信，這也是技術要服從商業(yè)成功的一個佐證。

不過近些年馬斯克啟動了“starlink”星鏈計劃，計劃在2019年至2024年間在太空搭建1.2萬顆衛(wèi)星，組成的“星鏈”網(wǎng)絡提供互聯(lián)網(wǎng)服務，馬斯克通過火箭回收，以及一個火箭帶60顆衛(wèi)星來降低了衛(wèi)星發(fā)射成本，這種低成本的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡是否能實現(xiàn)商業(yè)成功呢，讓我們拭目以待！

3.2 移動互聯(lián)網(wǎng)整體網(wǎng)絡架構：

在一個城市里，基站的覆蓋半徑只有幾百米，中國超大城市會布放幾千個基站，比如深圳有3000個基站，中國這一個城市的基站數(shù)量比阿拉伯一個國家的基站數(shù)量都多。

跟基站端到端對接的是核心網(wǎng)設備，就是圖中灰色的云狀設備，核心網(wǎng)從基站送過來的數(shù)據(jù)包中解出用戶數(shù)據(jù)，再通過國家長途干線，送到圖中深黃色的云狀的數(shù)據(jù)中心，我們每一次的微信付款，數(shù)據(jù)可能要跑數(shù)千公里呢！

一個城市一般只有寥寥數(shù)個核心網(wǎng)機房，那么這數(shù)千個基站的信息是怎么傳輸?shù)竭@幾個機房里的呢？是從一個核心網(wǎng)機房拉1000根光纖直接到基站嗎？

顯然不是，實際上是通過樹形的多層的匯聚網(wǎng)絡，就如右上圖中拓撲結(jié)構，比如十個下層節(jié)點匯聚到一個上層節(jié)點，那么一共三層網(wǎng)絡就可以實現(xiàn)一個節(jié)點連接1000個節(jié)點。

做數(shù)據(jù)包的匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)的是路由器設備，就是圖中的藍色圓筒狀圖標，不同網(wǎng)絡層次的路由器的容量和接口速率不同，下層的路由器容量小，上層的路由器容量大。

舉個例子，一個路由器下游接10個10G/25G端口，向上游匯聚成一個100G端口，路由器會做一定的流量收斂。那么多層路由器之間采用樹形的1對10的光纖連接嗎？如果這樣的化，那光纖鋪設量巨大，為了降低光纖鋪設成本，基本采用環(huán)形的方式鋪設光纖，也就是大環(huán)帶小環(huán)，那就需要一根光纖里有多個物理連接。

WDM波分設備就實現(xiàn)了這個需求，就是圖中的黃色方形圖標所代表的設備，WDM波分設備的作用就是幫助路由器實現(xiàn)了”星型的邏輯拓撲，環(huán)形的物理拓撲”。

這就是移動互聯(lián)網(wǎng)的整體網(wǎng)絡架構，他包括了無線基站與核心網(wǎng)設備，傳輸設備，以及相應的光纖網(wǎng)絡。

3.3 光纖資源：

另外還需要說的是，全球只有中日韓三國的光纖資源豐富，能做到絕大多數(shù)基站有光纖傳輸資源。

而全球其他國家，包括美國和歐洲，由于土地私有和高昂的人力成本，光纖到基站的比例只有30%左右，大部分基站的數(shù)據(jù)傳輸還是靠微波，就是兩個大鍋型的天線相互對打，采用高頻率無線通信的方式來傳輸數(shù)據(jù)。

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無線基站主要功能

無線基站有多個種類，根據(jù)覆蓋范圍的大小分為宏站，小站，微站等，宏站是最主要的基站形態(tài)，我們這里主要介紹宏站的功能；

4.1 基站的基本功能：

基站的基本功能就是把手機、共享單車等終端設備以無線的方式接入到網(wǎng)絡中，現(xiàn)在的宏站的主流設備形態(tài)是分布式基站的架構，射頻單元RRU與天線單元放在室外，數(shù)字單元BBU放在室內(nèi)，之間采用數(shù)字光接口相連。

這種形態(tài)的設計是源于客戶部署需求，最早的基站形態(tài)是把射頻單元也是放在室內(nèi)，采用饋線的方式把射頻信號拉到室外，這樣對機房占用的空間就很大，基站通常布放在城市的樓頂或信號塔下，符合要求的可用機房儲備都非常有限。

為了盡量節(jié)省機房空間，靈活地適應各種不同的安裝場景，分布式基站的架構就應運而生，把射頻單元裝到室外，與天線裝在一起，這樣即節(jié)約了機房空間，也減少了射頻饋線損耗，提升了天線出口的發(fā)射功率，從而提升了基站的覆蓋能力。

4.2 基站室外部分的主要功能：

在2G/3G/4G時代，射頻單元RRU與天線是分開的，天線是個無源的部件，左圖中長條形就是基站天線，射頻單元RRU單獨拿出來看一下，就是中間的小方盒子，它有四個主要的功能：

1）數(shù)字信號與模擬信號的轉(zhuǎn)換；

2）把信號從基帶到上下變頻到專用頻譜，移動通信與WIFI的最關鍵區(qū)別是他所用的是專用頻譜，這個專用頻譜是每個國家的無線電管理委員會唯一性的分給運營商的，見右邊的黃色小圖。

比如LTE中的1800M的頻段中的某個20MHz頻譜，在國內(nèi)三大運營商的分配的頻譜似乎是免費的，而國外大多數(shù)運營商每年要向政府交納數(shù)億美金的頻譜租用費；

3）射頻功率放大，大功率信號才能傳的遠，這個功能的目的就是提升基站的覆蓋范圍，以前主要采用砷化鎵工藝做功放器件，近幾年隨著氮化鎵工藝的成熟，逐步使用氮化鎵工藝做功放器件，來提供更大的發(fā)射功率；

4）模擬器件的數(shù)字校正，因為模擬器件存在非線性效應，尤其是功放器件，這就需要做數(shù)字校正，其中的一個關鍵技術數(shù)字預失真DPD，這個關鍵技術是各設備廠家的核心競爭力與差異化所在，最終大家對比比拼的是功放效率，就是用發(fā)射功率除以功耗，業(yè)界能做到25%的效率已經(jīng)很不錯了；

2G3G4G的室外部分是射頻與天線分離，而到了5G時代，就是射頻與天線單元合一了，叫做有源天線AAU，就是左上圖中間的紅圈部分，他是一個略厚一些，稍短一些的盒子，為什么要射頻和天線合一呢，因為技術的原因而必須合一，后面的內(nèi)容會詳細介紹原因。

4.3 基站室內(nèi)部分功能：

不管是何種移動通信制式，室內(nèi)單元BBU是統(tǒng)一的。

他第一個功能是數(shù)字調(diào)制解調(diào)，就是把信號做QAM調(diào)制映射，如我們圖中間位置的16QAM星座圖；

第二個主要功能是多用戶的調(diào)度，包括為多用戶之間分配時域與頻域資源，保證盡可能多的用戶高質(zhì)量接入到網(wǎng)絡中；

第三個功能是控制與協(xié)議處理，包括與核心網(wǎng)之間的協(xié)議數(shù)據(jù)對接。（預知后事如何且聽下回分解，明天繼續(xù)聊）

原文標題：聽硬件老司機聊：什么是“云”、“管”、“端”？（上篇）

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責任編輯：haq