一文看懂RRU：基站辐射的「万恶之源」

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以下文章来源于无线深海 ，作者蜉蝣采采

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基站，其实早已像水和电一样融入了我们的生活，无时无刻不在为我们服务。但是，这个幕后英雄，却不为多数人所理解。
看完本期的内容，你将会了解基站最重要的组成部分，RRU的进阶设备版本——AAU：
① 为什么需要AAU？
② 有哪些类型的AAU？
③ AAU能给5G网络带来哪些好处？
 一 
 为什么需要AAU？
RRU，也就是远端射频单元，是现代基站的两大核心（BBU和RRU）之一，又被称作辐射的万恶之源。
随着无线网络的发展，一个基站要支持2G，3G，4G等多种制式，还要兼顾900M，1800M，2100M多个频段。甚至，还有700M，2600M等4G专用频段。
考虑到一个基站通常有3个扇区，铁塔上就要挂上就有15个各频段的RRU，再连接到3个多端口天线上，共计18个设备，导致铁塔上拥挤不堪。
在国际上，很多运营商租赁铁塔是按照上面挂的设备数量来收费的，因此怎样在频段和容量不变的前提下减少塔上挂的设备数量，成为了一个强需求。
并且，在4G网络发展的后期，为了支持更强的MIMO和分集接收能力，RRU需要支持的天线端口越来越多，从两端口，发展到4端口甚至8端口，对天线的要求越来越高，连接也日趋复杂。
这时自然而然地可以想到，既然RRU需要和天线近距离安装，还必须用射频线连在一起，那何不把这对搭档合二为一，搞成一个模块呢？
这样一来，不但塔上的设备少了，连接RRU和天线之间的跳线也不再需要，也就没有任何馈线损耗了！
在这样的背景下，把RRU和天线融合在一起的设备，AAU（Active Antenna Unit，有源天线单元）应运而生。
所谓有源，就因为这种带天线的设备需要供电才能把信号发出去，毕竟RRU在里面装着呢。而传统的天线是不需要供电的，也叫做无源天线。
随着5G时代的来临，为了支持超高下载速度，4G时代的普通MIMO升级为大规模MIMO（Massive MIMO），RRU需要支持64路发射，并连接到含192个天线单元的天线阵列。
这样RRU和天线都要支持64个端口，并用64根跳线连起来才行，这哪里放得下？真是有些丧心病狂，还是两者合体来得干净利落。
就这样，AAU从4G时代开始萌芽，到了5G，则上位成为了标配。RRU在5G时代已日趋边缘化。
 二 
 有哪些类型的AAU？
1. RRU和天线松耦合式AAU
AAU虽然优点多多，但也有不灵活之处，那就是天线和射频完全耦合，产品架构上需要重新进行产品设计。
在4G时代，各种RRU和天线已经很成熟了，AAU的使用范围有限，设备商不太愿意花大力气重新设计全新的一体化产品，于是，出现了天线和射频松耦合式的AAU这样一种折衷设计。
这种AAU采用定制的天线，直接把现成的高频段RRU安装在天线背面，RRU坏了也好更换，还可以跟普通天线一样用射频线外接低频段的RRU，扩展性也很好。
因其天线能和RRU无缝对接，相当于天线需要供电，这就是其名称中“有源”的来源；同时它用来外接RRU的端口叫做“无源”端口，这是一种有源跟无源结合的方案。
在4G时代这种AAU还能勉强用用，到了5G时代就完全招架不住了。
2. 用作深度覆盖的美化AAU
这是一种用于闹市区等人口密集区域深度覆盖的AAU，对发射功率要求低一些，但对产品的美化程度要求很高，上面所说的松耦合式AAU体积大，功率大，外观吓人，不满足需求。
因此，出现了此场景专用的AAU，一般仅支持一到两个频段2T2R，没有外接其他RRU的无源端口，因此结构简洁，小巧美观。
3. 5G时代的主流：支持Massive MIMO技术的AAU
为了提供超高下载速率，Massive MIMO（大规模多入多出）成为了5G等核心技术。
在4G时代，主流等RRU支持4T4R，也就是下行最多支持发射4路数据信号，跟手机做4x4 MIMO，上行则支持4根天线同时接收一路相同的信号，用以增强上行覆盖。
而5G Massive MIMO AAU一般采用192个天线单元，支持64路发射和接收信号，下行可稳定支持24路数据信号同时发送，上行也能同时接收12流号同时接收。
这样一来，即使5G采用跟4G一样的载波带宽和子载波间隔，在Massive MIMO的加持下也能实现小区下行吞吐量5倍的提升！
可以看出，Massive MIMO的射频通道多，天线阵列规模大，复杂度提升，两个模块间的耦合更加紧密，必须把它们硬件上合二为一，再辅以合适的软件算法才能实现良好性能。
因此，在5G主流的Sub6G频段上，支持Massive MIMO的AAU成为了绝对的主流。
并且这种AAU内的天线一般只能支持单个频段，无法提供无源端口来外接其他低频段的RRU，或者说技术难度太大。
比如，3.5GHz的产品就只能工作在这个特定频段上的一小段带宽（100M），想要天线再支持700MHz低频，外接700MHz的RRU来扩展覆盖，是做不到的。
4. A+P，AAU和天线的再一次融合
前面说过，5G的主流频段是2.6GHz，3.5GHz这些频率比较高的频段，能提供100M的超大载波带宽，并通过AAU来提供Massive MIMO技术来支撑5G的高速率。
与此同时，像700MHz这样的低频段，由于频率低带宽窄，虽无法支撑5G高速率，却能提供良好的覆盖，因此也得到了运营商的青睐。
然而较高频段Massive MIMO的AAU没法支持700MHz频段，需要独立的天线才行。这样一来铁塔上的设备就又要增加了，租金增加不说，很有可能压根就没空间放。
于是，业界有人想到了把高频AAU和低频天线拼接起来的办法，管它内部结构如何，反正从外面看是一个大盒子，节省了天面空间，铁塔租金也可以省了。
这种方案就叫做A+P。A代表有源模块，就是其内部需要供电的高频AAU；P代表无源模块，就是包在里面的低频天线。
从上图可以看出，A+P这种产品中间有一个明显的接缝，昭示着它拼凑和痕迹，对自己的出身倒是毫不掩饰。
 三 
 AAU扛起5G的大旗
5G首先部署在城区热点，这些地方一般高楼密布，不但需要覆盖地面，高楼的垂直覆盖也十分重要。
Massive MIMO AAU的大规模天线阵列不但支持水平面的多流发射，还能把波束在垂直面上灵活分布，对高楼的覆盖能力极大增强。
由于发射通道多，可以形成很窄的波束，空分复用的能力更强，把同一份频率和时间资源共享给多个用户。业界最多可以支持下行24路数据流同时发送，相比4G的4x4 MIMO（4流），小区能力提升了5倍。
速率的大幅提升，正是5G部署初期的eMBB业务的全部奥义，让用户直观地感受到了5G带来的畅快淋漓。
正是AAU，扛起了这面5G的大旗。
好了，本期的内容就到这里，希望对大家有所帮助。
基站，是个受误解最多，但所有人都离不开的设备。
它一点都不神秘，也不可怕。
在它的背后，更有一群通信人的坚守。
转发本文，让更多人了解基站，理解通信人！


作者：蜉蝣采采

来源：无线深海

原文标题：《5G基站为什么需要AAU？》


END-

作为通信系统的“心脏”，通信电源在通信局（站）中具有无可比拟的重要地位。它包含的内容非常广泛，不仅包含48V直流组合通信电源系统，而且还包括DC/DC二次模块电源，UPS不间断电源和通信用蓄电池等。通信电源的核心基本一致，都是以功率电子为基础，通过稳定的控制环设计，再加上必要的外部监控，最终实现能量的转换和过程的监控。通信设备需要电源设备提供直流供电。电源的安全、可靠是保证通信系统正常运行的重要条件。

《通信电源技术基础(华为内部设计参考）》


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