RRU(遠(yuǎn)程射頻單元)和BBU(基帶處理單元)是基站建設(shè)中的關(guān)鍵組件,它們支持分布式架構(gòu),從而提高了效率和可靠性。
RRU(射頻拉遠(yuǎn)單元)和BBU(基帶處理單元)是基站建設(shè)和光纖拉遠(yuǎn)(FTTA,F(xiàn)iber To The Antenna)中不可或缺的組件。
在分布式基站架構(gòu)中,傳統(tǒng)的宏基站設(shè)備根據(jù)其功能分為兩個(gè)獨(dú)立的單元:BBU和RRU。
BBU集中了基站的“基帶處理”、“傳輸”、“主控”、“時(shí)鐘”等功能。而RRU則專(zhuān)注于射頻(RF)設(shè)備,包括收發(fā)器和射頻器件。RRU通過(guò)光纖與BBU相連,形成了一種新的“分布式”架構(gòu)。BBU位于塔基,而RRU則位于塔頂。
RRU通過(guò)同軸電纜和功率分配器(耦合器)進(jìn)一步與天線相連,其中主干線使用光纖,而分支線使用同軸電纜。
塔的高度通常從幾十米到一百多米不等。
將RRU放置在塔頂,靠近天線,連接它們的射頻電纜變得非常短,被稱(chēng)為跳線。這種連接幾乎可以忽略信號(hào)衰減。
因此,可以適當(dāng)降低RRU的發(fā)射功率。由于RRU位于室外,其設(shè)計(jì)通常類(lèi)似于散熱器,允許自然散熱,無(wú)需風(fēng)扇,從而提高了可靠性。
RRU和BBU的主要功能
室內(nèi)基帶池(BBU)的主要功能包括:1、通過(guò)光纖接口與RRU連接,執(zhí)行RRU的控制和數(shù)據(jù)處理功能。包括信道編碼/解碼和復(fù)用/解復(fù)用、擴(kuò)頻調(diào)制/解調(diào)、測(cè)量和報(bào)告、功率控制以及同步時(shí)鐘提供。 2、通過(guò)Iub接口與RNC(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器)連接,主要涉及NBAP(Node B應(yīng)用部分)信令處理(測(cè)量啟動(dòng)和報(bào)告、系統(tǒng)信息廣播、小區(qū)管理、公共信道管理、無(wú)線鏈路管理、審計(jì)、資源狀態(tài)報(bào)告、擁塞控制)、FP(幀協(xié)議)幀數(shù)據(jù)處理以及ATM(異步傳輸模式)傳輸管理。 3、通過(guò)管理系統(tǒng)提供運(yùn)營(yíng)和維護(hù)功能。如配置管理、告警管理、性能管理、版本管理、前端和后端通信管理以及診斷管理。
遠(yuǎn)程射頻單元(RRU)的主要功能包括:
1、通過(guò)光纖與基帶池(BBU)進(jìn)行通信,傳輸I/Q數(shù)據(jù)以及運(yùn)營(yíng)和維護(hù)信息。
2、通過(guò)射頻電纜連接到天線陣列,執(zhí)行射頻信號(hào)的發(fā)送和接收。
3、下行信道傳輸功能:將基帶I/Q信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào),并通過(guò)天線進(jìn)行傳輸。
4、上行信道接收功能:將天線接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶I/Q信號(hào),并發(fā)送給BBU。
5、支持各種RRU規(guī)格,并根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)不同的扇區(qū)組網(wǎng)形式。
6、支持智能天線的天線校準(zhǔn)。
7、支持RRU級(jí)聯(lián)。
BBU與RRU天線數(shù)量之間的關(guān)系
對(duì)于宏基站,一個(gè)BBU生成一個(gè)邏輯基站(基站由BBU、RRU和天線組成)。一個(gè)BBU通常連接到三個(gè)RRU(在一般情況下,不包括遠(yuǎn)程場(chǎng)景或3G中某些宏基站對(duì)應(yīng)四個(gè)小區(qū)的情況)。一個(gè)RRU對(duì)應(yīng)一個(gè)天線,一個(gè)天線對(duì)應(yīng)一個(gè)扇區(qū)。根據(jù)頻段的不同,一個(gè)扇區(qū)可以對(duì)應(yīng)多個(gè)小區(qū)。
對(duì)于室內(nèi)分布站,一個(gè)BBU可以連接到三個(gè)基帶處理板。目前,有些BBU可以連接到六個(gè)基帶處理板。
每個(gè)基帶處理板最多可以連接到六個(gè)RRU,而每個(gè)RRU可以通過(guò)耦合器和功率分配器等無(wú)源器件連接到多個(gè)天線。
然而,需要注意的是,通過(guò)功率分配器或耦合器等無(wú)源器件派生的多個(gè)信號(hào)(或天線)仍然屬于同一個(gè)小區(qū)。無(wú)源器件不能創(chuàng)建新的小區(qū)。
RRU和BBU的演進(jìn)路線及未來(lái)趨勢(shì)分析
1、傳統(tǒng)分布式架構(gòu)(4G及之前)
RRU:
功能:負(fù)責(zé)射頻信號(hào)處理(如數(shù)模轉(zhuǎn)換、功率放大、濾波等),靠近天線部署以減少饋線損耗。
演進(jìn)方向:從單一頻段支持到多頻段、多制式(如4G多模RRU),支持更高帶寬和MIMO技術(shù)。
BBU:
功能:完成基帶信號(hào)處理(如編碼、調(diào)制、資源調(diào)度等),集中部署于機(jī)房。
演進(jìn)方向:從專(zhuān)用硬件向通用服務(wù)器平臺(tái)過(guò)渡,逐步支持虛擬化功能。
特點(diǎn):
RRU與BBU分離,通過(guò)光纖連接(CPRI協(xié)議),形成分布式基站架構(gòu)。
優(yōu)勢(shì):靈活部署、降低饋線損耗、便于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。
2、5G架構(gòu)重構(gòu):CU/DU與AAU
5G網(wǎng)絡(luò)引入CU(Centralized Unit)和DU(Distributed Unit)分層架構(gòu),同時(shí)推動(dòng)RRU向AAU(Active Antenna Unit)演進(jìn):
RRU → AAU:
將天線與RRU集成,形成有源天線單元(AAU),支持大規(guī)模MIMO(Massive MIMO)和波束賦形。
BBU拆分:
DU:負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)性高的物理層處理(如L1功能),靠近AAU部署以滿足低時(shí)延需求。
CU:負(fù)責(zé)非實(shí)時(shí)的高層協(xié)議處理(如RRC、PDCP層),集中部署以實(shí)現(xiàn)資源協(xié)同。
特點(diǎn):
前傳(AAU-DU)采用eCPRI協(xié)議,降低帶寬需求,支持靈活組網(wǎng)。
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更扁平化,滿足5G低時(shí)延、高可靠性的需求。
3、云化與虛擬化(5G Advanced及6G)
BBU云化(Cloud RAN):
基帶功能虛擬化為VNF(Virtual Network Function),運(yùn)行在通用服務(wù)器或云平臺(tái)上,實(shí)現(xiàn)資源池化和彈性擴(kuò)縮容。
支持網(wǎng)絡(luò)切片,為不同業(yè)務(wù)(如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng))提供定制化服務(wù)。
RRU智能化:
AAU進(jìn)一步集成AI能力,實(shí)現(xiàn)信道預(yù)測(cè)、智能波束管理等。
支持動(dòng)態(tài)頻譜共享(DSS)和節(jié)能技術(shù)(如深度休眠)。
特點(diǎn):
軟硬件解耦,降低設(shè)備依賴,推動(dòng)O-RAN(開(kāi)放無(wú)線接入網(wǎng))生態(tài)發(fā)展。
通過(guò)邊緣計(jì)算(MEC)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)本地化處理,減少核心網(wǎng)壓力。
4、未來(lái)趨勢(shì)(6G及下一代網(wǎng)絡(luò))
RRU/AAU需支持太赫茲頻段,天線設(shè)計(jì)更密集,可能采用新型材料(如硅基光子集成)。
AI原生架構(gòu):
BBU和RRU深度集成AI算法,實(shí)現(xiàn)自主優(yōu)化(如智能干擾消除、動(dòng)態(tài)資源分配)。
全雙工與全息無(wú)線電:
RRU支持同時(shí)同頻全雙工(CCFD),提升頻譜效率。
空天地一體化:
RRU可能擴(kuò)展至衛(wèi)星通信場(chǎng)景,支持非地面網(wǎng)絡(luò)(NTN)。