基站，其實(shí)早已像水和電一樣融入了我們的生活，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在為我們服務(wù)。但是，這個(gè)幕后英雄，卻不為多數(shù)人所理解。

一

一體化基站的落幕

RRU，也就是遠(yuǎn)端射頻單元，是現(xiàn)代基站的兩大核心（BBU和RRU）之一，又被稱作輻射的萬(wàn)惡之源。

話說(shuō)在上古時(shí)代，基站是一體化的，并未有兩大核心的區(qū)分，內(nèi)部各模塊相互交織在一起，混沌不清。

一體化基站

一體化基站就這樣渾渾噩噩地運(yùn)轉(zhuǎn)了好多年，然而隨著人們欲望的膨脹，一直以來(lái)理所當(dāng)然的事情，也會(huì)發(fā)現(xiàn)諸多弊端。

1、饋線損耗大?；局荒芪挥谒?，需要通過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的射頻饋線把信號(hào)輸送到幾十米甚至上百米高的鐵塔上和天線連接。

然而饋線對(duì)信號(hào)是有衰減的，比如常用的7/8饋線在900MHz上每100米功率就要衰減4dB，假設(shè)機(jī)頂發(fā)射功率為100瓦，信號(hào)到達(dá)天線就僅剩40瓦了，功率損失了60%！

如果必須在天線輸入端提供100瓦功率，那么為了對(duì)抗損耗，基站的機(jī)頂功率就不得不提升至250瓦，這就是下面提到的功耗大的問題。

2、功耗大。如前所述，由于饋線損耗大，基站就需要很高的輸出功率來(lái)對(duì)抗損耗，然而基站內(nèi)部射頻功放的效率還不高，使得基站整體的功耗巨大。

我們繼續(xù)上面的例子，要在天線端口提供100瓦多功率，為了補(bǔ)償饋線損耗，機(jī)頂功率需要250瓦，如果功放的效率按30%算，那么，僅功放模塊就需要833瓦，再加上基站內(nèi)部其他器件的功耗，輕松突破1000瓦。

而一個(gè)基站一般有三個(gè)扇區(qū)，整站功耗估計(jì)在3000瓦以上，這還不包括其他配套設(shè)備。注意，這還僅僅是一個(gè)頻段，而一般一個(gè)站都要3到5個(gè)頻段！

3、散熱難。一體化基站這么個(gè)發(fā)熱大戶，就這么擠在狹小的機(jī)房?jī)?nèi)，想要散熱就必須靠大功率風(fēng)扇，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)扇帶來(lái)轟鳴的高分貝噪音。

即使這樣，源源不斷散發(fā)的熱量還是在機(jī)房狹小的空間內(nèi)難以擴(kuò)散，必須輔之以空調(diào)降溫，又帶來(lái)了更多的功耗和噪音。

4、難以滿足4G時(shí)代的需求。在4G時(shí)代，為了支持MIMO，4個(gè)發(fā)射端口的基站成為主流，TD-LTE甚至大規(guī)模使用了8個(gè)端口。

如果還采用原來(lái)的方案，跟2G或者3G相比，需要從塔底的基站拉到塔頂射頻饋線就多了2到4倍，多個(gè)頻段之間還要引入合路器，分路器等器件，不但插入損耗更大，成本也大大增加了。

二

RRU的誕生

一體化基站的這么多的不足，到底怎么解決呢？

既然基站的內(nèi)部處理可以粗略分為基帶部分和射頻部分，基帶部分體積小，功耗低，射頻部分體積大，功耗高，與其將其綁在一起相互折磨，不如把它們獨(dú)立成兩個(gè)模塊：BBU和RRU，再用光纖連起來(lái)就行了。

BBU和RRU分離之后的分布式基站

于是，本期的主角，RRU（Remote Radio Unit，遠(yuǎn)端射頻單元）就誕生了。這里“遠(yuǎn)端”的含義，就是指RRU和BBU之間的距離遠(yuǎn)。

到底有多遠(yuǎn)呢？BBU位于塔底的機(jī)房?jī)?nèi)，而RRU則掛在了塔頂，塔高通常是幾十米到一百多米。

RRU到了塔頂，距離天線非常近，連接它們之間的射頻線非常短，名稱也就叫就做跳線了，由此引入的信號(hào)衰減可以忽略不計(jì)。

因此，RRU的發(fā)射功率可以適當(dāng)降低。由于位于室外，RRU普遍設(shè)計(jì)成類似暖氣片的樣子，可以自然散熱，不再需要風(fēng)扇，可靠性更高。

由于不用考慮饋線損耗，RRU和天線可以安裝地離BBU非常遠(yuǎn)，幾十公里沒問題，這樣就帶來(lái)了非常大的部署靈活性。

甚至還催生出了C-RAN這樣的架構(gòu)，把所有的BBU集中放置在一個(gè)大機(jī)房?jī)?nèi)成為BBU池，同時(shí)管理很多站的拉遠(yuǎn)RRU，站間協(xié)同性能好，運(yùn)維成本還更低。

C-RAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

三

RRU的關(guān)鍵指標(biāo)

RRU的優(yōu)點(diǎn)這么突出，到底有哪些指標(biāo)來(lái)判斷一款RRU是否可用，效果好不好呢？

射頻指標(biāo)有很多，大多比較艱深，但一般來(lái)說(shuō)，看下面的基本指標(biāo)就可以了。

1、支持的頻段，也就是協(xié)議定義的標(biāo)準(zhǔn)頻率范圍，分為FDD和TDD兩類。其中FDD是分為上下行兩段頻譜，而TDD是在同一段上支持上下行。

比如FDD 900MHz（4G稱作Band8，5G稱作n8）的范圍是下行925-960MHz，上行是880-915MHz。TDD 3.5GHz（5G稱作n78）的范圍是3.3-3.8GHz。

隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了同時(shí)能支持多個(gè)頻段的RRU，又稱作UBR（Ultra Broadband Radio 超寬帶射頻單元），可同時(shí)支持多個(gè)頻段。

目前業(yè)界就有能同時(shí)支持1.8GHz，2.1GHz以及2.6GHz這三個(gè)頻段的UBR，可大幅減少RRU數(shù)量，同時(shí)也節(jié)省了天線端口，給鐵塔減負(fù)。

2、工作帶寬（Operation bandwidth，可簡(jiǎn)稱作OBW）。由于標(biāo)準(zhǔn)頻段范圍太寬，RRU全部支持成本太高，因此業(yè)界采用多個(gè)RRU分段支持的方式。

RRU實(shí)際支持的可用帶寬，就叫做工作帶寬，是標(biāo)準(zhǔn)帶寬內(nèi)的一段。工作帶寬是取決于RRU內(nèi)部的濾波器通帶，也可以認(rèn)為就是濾波器帶寬。

比如FDD 1800MHz共75M帶寬，很多廠家實(shí)際實(shí)現(xiàn)上分為兩款RRU支持，一個(gè)的下行工作帶寬為1805-1860MHz，另一個(gè)的工作帶寬為1825-1880MHz。

3、瞬時(shí)帶寬（Instantaneous Bandwidth，簡(jiǎn)稱做IBW），是指RRU可同時(shí)發(fā)射信號(hào)的帶寬的最大邊界，表征了RRU的最大能力。

RRU在工作時(shí)，其實(shí)際瞬時(shí)帶寬是因配置的不同而不同的。假如某運(yùn)營(yíng)商只有20M的4G頻譜，RRU也就只能囿于這20M帶寬為邊界來(lái)發(fā)射信號(hào)，瞬時(shí)帶寬也就是20M。

5G的系統(tǒng)帶寬較大，因此RRU一般需要支持200M到400M到瞬時(shí)帶寬，運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)自己的頻譜情況在這個(gè)范圍內(nèi)靈活配置載波。

4、占用帶寬（Occupied Bandwidth，也可簡(jiǎn)稱OBW），是指在IBW內(nèi)部實(shí)際可占用來(lái)發(fā)射功率的最大帶寬之和，在發(fā)射帶寬不連續(xù)時(shí)，和IBW的區(qū)別明顯。

比如，一款5G RRU支持的工作帶寬是400M，IBW是300M，OBW是200M，運(yùn)營(yíng)商可在這300M IBW的范圍內(nèi)靈活配置載波來(lái)發(fā)射信號(hào)，可以是連續(xù)的200M，也可以是不連續(xù)的幾塊，如100M+50M+50M，總之這些載波的帶寬之和不能大于200M的OBW，邊界跨度不能超過(guò)300M的IBW。

工作帶寬，IBW，OBW示意圖 這幾個(gè)帶寬的問題總結(jié)一下：工作帶寬是RRU可用的最大帶寬，瞬時(shí)帶寬在工作帶寬內(nèi)靈活配置，表示的是同時(shí)可發(fā)射信號(hào)帶寬的最大邊界，占用帶寬可在瞬時(shí)帶寬內(nèi)靈活配置，是實(shí)際發(fā)射信號(hào)的帶寬之和。

瞬時(shí)帶寬簡(jiǎn)稱為IBW，而工作帶寬和占用帶寬都可以簡(jiǎn)稱做OBW，遇到時(shí)需要結(jié)合上下文來(lái)判斷。

5、容量，也就是一個(gè)RRU能支持多少個(gè)2G，3G，或者4G小區(qū)。

這一般是RRU背后技術(shù)和成本之間的平衡。 對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，在頻段和帶寬等指標(biāo)滿足要求的情況下，RRU的容量越大越好，后續(xù)擴(kuò)容只需要軟件開通即可，運(yùn)營(yíng)商成本低。

6、Tx/Rx個(gè)數(shù)，也就是RRU用于連接天線的發(fā)射，接收端口數(shù)量，和RRU對(duì)MIMO的支持能力，波束賦形能力，以及上行信號(hào)的接收能力強(qiáng)相關(guān)。

目前4G主流的RRU有4個(gè)天線端口，接收和發(fā)射共用，一般叫做4T4R，下行最大可支持4x4 MIMO，上行支持4路分集接收。

7、機(jī)頂輸出功率，也就是RRU支持的最大發(fā)射功率。

隨著技術(shù)的發(fā)展，RRU需要在一個(gè)頻段上支持多種制式，對(duì)發(fā)射功率的要求水漲船高。

比如900MHz目前就需要支持2G，3G，4G以及NB-IoT這4種技術(shù)，需要120瓦甚至160瓦的輸出功率。由于RRU一般有多個(gè)發(fā)射端口（Tx），總功率在各端口均分，假設(shè)4個(gè)端口，每端口40瓦，共160瓦的功率，通常也叫做4x40瓦。

到了5G時(shí)代，RRU的工作帶寬更大，需要的發(fā)射功率也就更大了，動(dòng)輒200到300瓦。

一般來(lái)說(shuō)，RRU支持的輸出功率越大，越能適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，靈活性越高，當(dāng)然成本也會(huì)越高。

8、平均/峰值功耗。

平均功耗為典型配置，平均負(fù)荷下的功耗，峰值功耗為滿功率發(fā)射下的功耗。 功耗取決于RRU的工作模式,硬件設(shè)計(jì)，軟件算法等諸多因素，是設(shè)備商的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。 對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，功耗低了，不但更省電費(fèi)，也避免了對(duì)RRU供電系統(tǒng)的改造，還能使用直徑較細(xì)的電源線，總之就是成本降低。

9、接收靈敏度，該指標(biāo)表征的是RRU能夠檢測(cè)到多微弱的上行信號(hào)。

由于手機(jī)體積小能力弱，還要考慮電磁輻射可能帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)，手機(jī)的發(fā)射功率都很小，一般網(wǎng)絡(luò)都是上行受限。

RRU需要遠(yuǎn)距離接收來(lái)自手機(jī)的微弱信號(hào) 因此，RRU的接收靈敏度度對(duì)上行覆蓋非常關(guān)鍵。協(xié)議定義4G在20M載波帶寬下，接收靈敏度需要達(dá)到-101.6dBm。也就是說(shuō)，RRU需要察覺到約690皮瓦（1皮瓦=10的負(fù)12次方瓦）的微弱信號(hào)。 RRU的上塔，是一個(gè)劃時(shí)代的革新，開啟了4G時(shí)的宏偉篇章。

到了5G時(shí)代，更多更快的需求驅(qū)動(dòng)著創(chuàng)新的車輪，RRU又不斷地向另一個(gè)形態(tài)：有源天線單元（Active Antenna Unit，簡(jiǎn)稱AAU）進(jìn)化。 好了，本期的內(nèi)容就到這里，希望對(duì)大家有所幫助。

基站，是個(gè)受誤解最多，但所有人都離不開的設(shè)備。 它一點(diǎn)都不神秘，也不可怕。 在它的背后，更有一群通信人的堅(jiān)守。

審核編輯：劉清