AAU能給5G網(wǎng)絡(luò)帶來哪些好處

一、為什么需要AAU？

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，又被稱作輻射的萬惡之源。

隨著無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，一個(gè)基站要支持2G，3G，4G等多種制式，還要兼顧900M，1800M，2100M多個(gè)頻段。甚至，還有700M，2600M等4G專用頻段。

考慮到一個(gè)基站通常有3個(gè)扇區(qū)，鐵塔上就要掛上就有15個(gè)各頻段的RRU，再連接到3個(gè)多端口天線上，共計(jì)18個(gè)設(shè)備，導(dǎo)致鐵塔上擁擠不堪。

在國際上，很多運(yùn)營商租賃鐵塔是按照上面掛的設(shè)備數(shù)量來收費(fèi)的，因此怎樣在頻段和容量不變的前提下減少塔上掛的設(shè)備數(shù)量，成為了一個(gè)強(qiáng)需求。

并且，在4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的后期，為了支持更強(qiáng)的MIMO和分集接收能力，RRU需要支持的天線端口越來越多，從兩端口，發(fā)展到4端口甚至8端口，對(duì)天線的要求越來越高，連接也日趨復(fù)雜。

這時(shí)自然而然地可以想到，既然RRU需要和天線近距離安裝，還必須用射頻線連在一起，那何不把這對(duì)搭檔合二為一，搞成一個(gè)模塊呢？

這樣一來，不但塔上的設(shè)備少了，連接RRU和天線之間的跳線也不再需要，也就沒有任何饋線損耗了！

在這樣的背景下，把RRU和天線融合在一起的設(shè)備，AAU（ActiveAntennaUnit，有源天線單元）應(yīng)運(yùn)而生。

所謂有源，就因?yàn)檫@種帶天線的設(shè)備需要供電才能把信號(hào)發(fā)出去，畢竟RRU在里面裝著呢。而傳統(tǒng)的天線是不需要供電的，也叫做無源天線。

隨著5G時(shí)代的來臨，為了支持超高下載速度，4G時(shí)代的普通MIMO升級(jí)為大規(guī)模MIMO（MassiveMIMO），RRU需要支持64路發(fā)射，并連接到含192個(gè)天線單元的天線陣列。

這樣RRU和天線都要支持64個(gè)端口，并用64根跳線連起來才行，這哪里放得下？真是有些喪心病狂，還是兩者合體來得干凈利落。

就這樣，AAU從4G時(shí)代開始萌芽，到了5G，則上位成為了標(biāo)配。RRU在5G時(shí)代已日趨邊緣化。

二、有哪些類型的AAU？

1.RRU和天線松耦合式AAU

AAU雖然優(yōu)點(diǎn)多多，但也有不靈活之處，那就是天線和射頻完全耦合，產(chǎn)品架構(gòu)上需要重新進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

在4G時(shí)代，各種RRU和天線已經(jīng)很成熟了，AAU的使用范圍有限，設(shè)備商不太愿意花大力氣重新設(shè)計(jì)全新的一體化產(chǎn)品，于是，出現(xiàn)了天線和射頻松耦合式的AAU這樣一種折衷設(shè)計(jì)。

這種AAU采用定制的天線，直接把現(xiàn)成的高頻段RRU安裝在天線背面，RRU壞了也好更換，還可以跟普通天線一樣用射頻線外接低頻段的RRU，擴(kuò)展性也很好。

因其天線能和RRU無縫對(duì)接，相當(dāng)于天線需要供電，這就是其名稱中“有源”的來源；同時(shí)它用來外接RRU的端口叫做“無源”端口，這是一種有源跟無源結(jié)合的方案。

在4G時(shí)代這種AAU還能勉強(qiáng)用用，到了5G時(shí)代就完全招架不住了。

2.用作深度覆蓋的美化AAU

這是一種用于鬧市區(qū)等人口密集區(qū)域深度覆蓋的AAU，對(duì)發(fā)射功率要求低一些，但對(duì)產(chǎn)品的美化程度要求很高，上面所說的松耦合式AAU體積大，功率大，外觀嚇人，不滿足需求。

因此，出現(xiàn)了此場景專用的AAU，一般僅支持一到兩個(gè)頻段2T2R，沒有外接其他RRU的無源端口，因此結(jié)構(gòu)簡潔，小巧美觀。

3.5G時(shí)代的主流：支持MassiveMIMO技術(shù)的AAU

為了提供超高下載速率，MassiveMIMO（大規(guī)模多入多出）成為了5G等核心技術(shù)。

在4G時(shí)代，主流等RRU支持4T4R，也就是下行最多支持發(fā)射4路數(shù)據(jù)信號(hào)，跟手機(jī)做4x4MIMO，上行則支持4根天線同時(shí)接收一路相同的信號(hào)，用以增強(qiáng)上行覆蓋。

而5GMassiveMIMOAAU一般采用192個(gè)天線單元，支持64路發(fā)射和接收信號(hào)，下行可穩(wěn)定支持24路數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)發(fā)送，上行也能同時(shí)接收12流號(hào)同時(shí)接收。

這樣一來，即使5G采用跟4G一樣的載波帶寬和子載波間隔，在MassiveMIMO的加持下也能實(shí)現(xiàn)小區(qū)下行吞吐量5倍的提升！

可以看出，MassiveMIMO的射頻通道多，天線陣列規(guī)模大，復(fù)雜度提升，兩個(gè)模塊間的耦合更加緊密，必須把它們硬件上合二為一，再輔以合適的軟件算法才能實(shí)現(xiàn)良好性能。

因此，在5G主流的Sub6G頻段上，支持MassiveMIMO的AAU成為了絕對(duì)的主流。

并且這種AAU內(nèi)的天線一般只能支持單個(gè)頻段，無法提供無源端口來外接其他低頻段的RRU，或者說技術(shù)難度太大。

比如，3.5GHz的產(chǎn)品就只能工作在這個(gè)特定頻段上的一小段帶寬（100M），想要天線再支持700MHz低頻，外接700MHz的RRU來擴(kuò)展覆蓋，是做不到的。

4.A+P，AAU和天線的再一次融合

前面說過，5G的主流頻段是2.6GHz，3.5GHz這些頻率比較高的頻段，能提供100M的超大載波帶寬，并通過AAU來提供MassiveMIMO技術(shù)來支撐5G的高速率。

與此同時(shí)，像700MHz這樣的低頻段，由于頻率低帶寬窄，雖無法支撐5G高速率，卻能提供良好的覆蓋，因此也得到了運(yùn)營商的青睞。

然而較高頻段MassiveMIMO的AAU沒法支持700MHz頻段，需要獨(dú)立的天線才行。這樣一來鐵塔上的設(shè)備就又要增加了，租金增加不說，很有可能壓根就沒空間放。

于是，業(yè)界有人想到了把高頻AAU和低頻天線拼接起來的辦法，管它內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，反正從外面看是一個(gè)大盒子，節(jié)省了天面空間，鐵塔租金也可以省了。

這種方案就叫做A+P。A代表有源模塊，就是其內(nèi)部需要供電的高頻AAU；P代表無源模塊，就是包在里面的低頻天線。

從上圖可以看出，A+P這種產(chǎn)品中間有一個(gè)明顯的接縫，昭示著它拼湊和痕跡，對(duì)自己的出身倒是毫不掩飾。

三、AAU扛起5G的大旗

5G首先部署在城區(qū)熱點(diǎn)，這些地方一般高樓密布，不但需要覆蓋地面，高樓的垂直覆蓋也十分重要。

MassiveMIMOAAU的大規(guī)模天線陣列不但支持水平面的多流發(fā)射，還能把波束在垂直面上靈活分布，對(duì)高樓的覆蓋能力極大增強(qiáng)。

由于發(fā)射通道多，可以形成很窄的波束，空分復(fù)用的能力更強(qiáng)，把同一份頻率和時(shí)間資源共享給多個(gè)用戶。業(yè)界最多可以支持下行24路數(shù)據(jù)流同時(shí)發(fā)送，相比4G的4x4MIMO（4流），小區(qū)能力提升了5倍。

速率的大幅提升，正是5G部署初期的eMBB業(yè)務(wù)的全部奧義，讓用戶直觀地感受到了5G帶來的暢快淋漓。

正是AAU，扛起了這面5G的大旗。
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