5G基站为什么需要AAU?

与非网 2020-05-25 11:27:35

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 AAUAAU 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。

#aj[超话]#
30周年别注Air Jordan I High “Laser” Look See样品展示

根据@englishsole的消息,设计师Frank Cooker曾在2015年推出30周年别注Air Jordan I “Laser”的两年后,于个人Instagram晒照展示过一款3M版本。近日这款神秘的反光版Air Jordan I “Laser”再度现身网络,并确认了是市售版本的Look See样品。

#许昌发布# 【许昌北站作为许昌“东进”第一站,即将揭开神秘的面纱!】织密高铁触角,快通华东地区,是作为郑州大都市区次中心城市的许昌所一直推动的,是我们布局交通版图、扩大高铁“朋友圈”、加快开放步伐的重要战略。而即将于年底通车的郑合高铁,正承载着我们的期望,肩负着推动地方发展的重任,一步步向我们靠近。

郑合高铁在许昌域内设两个站点——建安区的许昌北站、鄢陵县的鄢陵站。其中许昌北站是高铁列车自郑州发出后行经许昌的第一站,是许昌“腾云驾雾”奔向华东地区的第一站。许昌北站的设计效果、建设进度、功能作用,无不牵动着我们的目光。

如今,作为重要枢纽的许昌北站,站台建设已完工、等待8月份的联调联试,站房已主体完工、正在进行内部装修,站前广场已基本完工、计划本月底前竣工。一个现代大气、功能完备的许昌北站即将与我们见面,帮助我们驾起快通华东地区的“地上航班”。

7月8日,在中原路与新元大道交叉口东北角,记者远远地便望见了施工中的许昌北站,站房周身布满了脚手架和绿色防护网,宛如一个被绿布包裹着的盒子。

许昌北站站房以“曹魏故都、水韵莲城”为设计概念,对“菡萏浮波、莲花盛开”形状进行提炼,并用虚实结合的手法加以渐变、组合;整体造型取材于许昌本地特色建筑,展现了许昌鼎立中原的古都文化和展翅腾飞的豪迈姿态。站房主体地上两层,局部地下一层,主体轴线总长186m,总宽54m,总高度21.7m,建筑面积14984.89㎡。走进站房,万余平方米的开阔空间里,一个巨大的“钢网架”屋顶最为引人注目。细看去,那些钢结构由一个个焊接球和一条条杆件立体连接而成,像极了分子结构。

“这个钢结构屋顶可不好施工。”中铁十一局站房一标党工委书记王建勋介绍,许昌北站站房主体结构为钢筋混凝土框架结构和“钢网架”屋顶,其中的“钢网架”长114米、宽54米,面积6156平方米。因为面积过大,工人们只能在地面将其焊接好,然后用18台液压顶升装置将其抬升至指定高度,待四周的承重柱完工后,再撤去顶升装置。

王建勋介绍,升起“钢网架”屋顶分了三道工序,前后耗费了两三个月时间——第一次是将大屋顶升至室内混凝土结构的连廊位置以上,加焊两排钢结构;第二次是升至站房承重柱以上,加焊屋檐部分;第三次则是将屋顶下降,落在承重柱上。

走出站房,记者看到,几名工人正爬到站房屋顶上进行高空作业,安装米黄色的铝板装修。根据设计方案,站房的外墙由铝板和玻璃墙构成,其中铝板的安装面积达17536平方米,玻璃墙的安装面积达3961平方米。“铝板和玻璃墙的安装工作正有序推进,9月底前可完工。”王建勋说。

穿过站房的检票口处往里走,经过一段连廊雨棚,便来到了一条进站地道,这条地道连通着两座岛式站台。地道内,十几名工人正在做铺地砖等尾工。

站房后面,便是许昌北站站场。许昌北站站场规模为2台6线,含2座岛式站台、2条正线和4条到发线,高聚集人数为1000人。许昌北站的旅客乘降方式为“下进下出”,两条地道可供旅客进站、出站。

记者看到,站场路基之上,2台6线已铺设完毕,其中,站台宽12米、长450米,2条正线是白色的无渣轨道,更适应列车快速通过时的性能需求;4条到发线则是有渣轨道,能完全满足列车经停时的轨道建设要求,造价更低,性价比更高。

此外,站台雨棚采用双侧悬挑有柱钢筋混凝土雨棚,目前雨棚完工,站台的静态验收也已完成。

许昌北站站房的西侧,便是站前广场。主广场上的花岗岩已铺设完毕,几根汉魏风格的灯柱显得颇为雅致。广场两侧的花卉苗木已长得满眼秀丽,绿化草坪已是绿意浓浓。公交车停靠场上的公交雨棚也已安装完毕。

站前广场建设由属地建安区负责。“地面广场与地下空间通过12个出入口衔接。其中,2个为汽车出入口,2个为配有电梯的大型人行出入口,8个为小型人行出入口。”建安区住建局副局长查旭东介绍,目前,站前广场建设已基本完工,只余地下空间的电梯安装和部分装饰装修,预计7月底前可全部竣工。

许昌“川”字形高铁网的重要一支

郑合高铁是许昌“川”字形高铁网络的重要组成部分,也是河南“米”字形高铁网络的重要一“捺”。郑合高铁分为两段,郑州经周口至阜阳段称为郑阜铁路,至阜阳后与建设中的商(丘)合(肥)杭(州)铁路相交,并与之并线到达合肥。

郑合铁路项目自郑州南站引出,经许昌、鄢陵、扶沟、西华、周口至安徽阜阳,全程484公里,速度目标值350公里,在我市境内54.5公里,投资估算65.4亿元。

作为中原之中的许昌,如何充分发挥南联北达的区位优势、扫除高铁触角盲区,对于我们扩大对外开放、推动高质量发展而言意义重大。

而即将通车的郑合高铁,被我们寄予厚望——

它将打开许昌直接通往华东的大门,把许昌与中国东南发达地区连在一起,将比经由许昌东站前往华东方向的高铁快得多,约两个小时就能到达合肥,还能直达上海,并且票额更有保障;

郑合高铁东端的合肥是铁路枢纽,许昌可通过合肥开通前往福州、厦门及赣州、深圳的高铁列车;

许昌北站设有连接许昌东站联络线的条件,如与许昌东站连通,将大大提升许昌的铁路地位……

可以想见,许昌“东进”之门即将打开,开放融合发展之路即将再添新的动力。


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