为了室内的信号，移动公司操碎了心

室内覆盖？话说基站为了伪装自己，已经不遗余力了，为啥还非要吃力不讨好，削尖脑袋往室内钻？原因无他，都是金钱的诱惑。

首先，据日本运营商NTT DOCOMO的研究，超过70%的移动通信话务发生在室内。想想也是如此，现代人每天大部分的时间都在室内活动，在比较安静，打扰较少的环境下，大家更能专注地打电话或者上网。

△ 70%的移动业务发生在室内

这室内飞舞的电话和流量，对于运营商来说，就都是白花花的银子啊！

然而，室内的覆盖却往往不尽人意。由于建筑外墙阻隔，无线信号到室内会大幅衰减，如果大楼还非常厚的话，干脆就形成了信号的盲区。

因此，超过70%的用户投诉，都是因为室内覆盖不好导致的。

△70%以上的投诉是由于室内覆盖不好导致的

所以，各个运营商都在不遗余力地进行室内覆盖增强，毕竟流量多就意味着收入潜力大，何况那么多的用户在弱覆盖里嗷嗷待哺呢。

虽然上一期《什么？还有能安装在家里的基站！》中讲到皮站和飞站也都是专门用来进行室内覆盖的，但它们能力太弱，不便于规划大面积覆盖，并且回传使用公网，可靠性也不能保证，因此只能用于少量边边角角的覆盖灵活补充。

这就需要专业的室内覆盖系统来解决了。

传统的室内覆盖系统叫做“分布式天线系统”，也叫室分系统，英文是Distributed Antenna System， 简称DAS。

DAS的思路非常简单，就是在大楼的某个不为人所见的黑暗角落安装上基站，然后通过四通八达的射频线缆，把信号传输到需要的地方，再装个蘑菇头天线发信号发射出来。

△ 蘑菇头天线，DAS系统隐藏在天花板上面

在办公室埋头工作的你，如果抬头观察天花板的话，大概率能看到每隔一段距离就会有一个长得很像蘑菇的圆圆的东西，那就是室分系统的天线。

你能看到的还是冰山一角，大量的射频线缆，功分器，耦合器就羞涩地隐藏在天花板上面的角落里，偷偷地延伸到某处暗箱操作这一切的大佬：基站。

△ DAS系统架构图

下面蜉蝣君简要介绍下这些设备及器件的作用。

1、基站：室内分布系统的核心，作为信号源，一方面发出信号并通过各个节点传递到大楼的所有角落，另一方面，收集各个方向传来的手机的信号并进行处理。

2、合路器：因为基站可能分为2G，3G，4G多种，还可能包含1800M，2100M或者2600MHz等各个不同的频段，但传输信号的射频线缆数量有限，所以需要把这些不同制式，不同频段的信号合并起来一起传送，这就需要使用合路器进行汇聚。

△ 合路器

上面的普通合路器主要用于异频合路。另外，还有一种特殊的合路器，被称作3dB电桥，用于相同频段不同信号/载波合路后馈入室分系统。

3、耦合器：这个器件是用来把信号分成不对称的两路的。比如信号从地下室的基站出来，需要把10%的能量用于一楼的覆盖，另外90%还要网上覆盖更多的楼层，这就需要耦合器来进行功率分配了。

△ 耦合器

4、功分器：一听名字就是用来进行信号的分路的，和耦合器不同，功分器只能平均分配，比如一分二，一分三等等。多个功分器进行级联，可以组成复杂的网络，像毛细血管网一样把基站的信号分到各个角落。

△ 功分器

5、室内分布天线：信号从基站出来，经过合路器，耦合器，功分器这一路的分配，到达了楼层的每一个角落，最后一步就是安装上天线，让信号释放出来，弥散到整座楼中，就这样解决了室内覆盖难题。

△ 室内蘑菇头天线和板状天线

室分天线体积较小，一般使用形似蘑菇头的全向天线，小型板状天线也有，数量比较少，可放置在角落进行定向覆盖。

这样的室分方案看似完美，却有不少缺点。

首先要面临的问题是：信号自从基站出来，经过这么多的射频器件，每个都会引起信号的损耗，往往到了天线就已经衰减殆尽了，小范围的覆盖还勉强可以接受，大范围覆盖可就真的吃不消了。

△ 常用功分器的损耗

为了解决这个问题，聪明的工程师想到了一个办法：不就是信号在传输的过程中衰减过大么，我在半路加个放大器（干放），把信号再放大不就行了！

△ 增加干放的有源DAS

干线放大器，简称干放，是在功率变低而不能满足覆盖要求时的信号放大设备。当基站设备功率难以达到覆盖要求时，干放可以放大信号源的功率，以覆盖更多的区域。

△ 这个大块头就是干放

这个方案就叫“有源DAS”，其中的“有源”就是指信号放大器使用需要电源；而原始版本的DAS就叫“无源DAS”，因为合路器，耦合器，功分器这些器件都是不需要电源就可以工作的。

有源DAS看起来完美，然而信号的放大是有代价的，会必可避免地引入噪声。也就是说，经过放大，虽然信号强度高了，但质量却变差了，原先的问题还是没有得到很好地解决。

随着基站形态进化，原先的一体化基站被拆分成了两个部分：基带单元（BBU）和射频单元（RRU）。既然室分一直在和信号的衰减作斗争，那么，何不把产生信号的装置，也就是RRU放得离天线近一些，比如每个楼层都安装一个，少了中间节点自然衰减就小了。

△ BBU+RRU分布式基站+DAS

但是，这个架构还是有缺点的，那就是：RRU要有地方装啊！不是啥楼都有在每一层安装RRU的条件的。而且，无源DAS标志性的耦合器，功分器等无源器件还都存在，只是少了些，并没有从根本上解决问题。

到了4G时代，DAS系统遇到了更为棘手的问题，那就是来自MIMO的挑战。4G相对于3G的巨大优势之一源自于对2x2MIMO乃至4x4MIMO的支持，要实现MIMO就要有空间上独立的传播路径。

可是，在2G和3G时代布设的DAS系统往往只有一条线，只能支持单发单收（1T1R），而4G最基础的2x2MIMO则至少需要支持双发。

基站支持双发倒是问题不大，可是信号的传播路径也就得两条啊！也就是说，要把DAS改造地支持2x2MIMO，就必须要整个新建另外一条信号传输链路，包含跟已有链路一样的一套器件：馈线，耦合器，功分器，天线。

就算移动运营商一咬牙改造，再新安装一套设备，也就仅仅是能支持4G 2x2MIMO而已。现在用户对网速的渴求指数增长，室内又占了70%以上的业务量，4x4MIMO早都成4G的标配了，难道再加两条链路不成？

这DAS的硬伤随技术的发展不断凸显，到底该怎么破？

其实前面各种对无源DAS的改进思路是完全正确的，我们只需顺着一路走到黑就行了：那就是，把基站的信号源拉得远一些，更远一些，直到和最终端的蘑菇头天线融为一体！

这样一来，基站的基带单元BBU到射频单元RRU+天线的传输链路就全部可以使用光纤或者网线，这些数字信号完全可以无损地传输到RRU，再通过天线把信号发出来。

由于RRU和天线是合一的，它们之间可以零距离直接相连，没有任何馈线，合路器，耦合器，功分器这类玩意，也就不会引入损耗。

此时的RRU，已经和传统DAS的RRU不同。由于它拉得跟BBU相当远，一般在屋顶上贴近用户安装，因此被叫做“射频远端”。

由于射频远端没有功率损耗，因此它的发射功率可以非常小，一般也就是每载波100到200毫瓦，跟皮站（Pico cell）的发射功率相当；其次它和天线集成在一起取代了原先的蘑菇头天线，因此，这些小型RRU被称为pico RRU，简称pRRU。

这个方案好是好，但一细想还是有些问题。一栋楼有好多层，每层都布有很多的pRRU，少了几十个，多了上百个，它们全部连到同一个BBU上的话，费线不说，BBU也没有这么多接口啊！

其实这个问题系统规划专家早都想到了，那就是在BBU跟pRRU之间，再加一个类似交换机一样的设备，专门用来连接pRRU。这个设备相当于BBU上接口的扩展，因此叫做“扩展单元”。

扩展单元可以每层楼都放一个，还可以级联起来以方便安装。这样一来，BBU只需要直接管理少量的扩展单元就可以了，三级架构各司其职，完美。

目前全球四大主流通信设备供应商都提供这种新型室内覆盖方案，虽然产品名称各不相同，但架构都是类似的，均由BBU，扩展单元，射频远端这三部分构成。

下面蜉蝣君就以华为的lampsite为例，介绍下室内分布的翘楚，这种新型有源室内覆盖方案的结构。

华为的lampsite产品的名字由“lamp”和“site”这两个单词组成，其中lamp就是灯的意思，site就是基站的意思。这个名字传达的含义非常精准：像吸顶灯一样，安装在天花板上的基站，自带拟态伪装！

如上图所示，lampsite由BBU，RHub，以及pRRU三部分组成。其中的BBU和宏站的BBU是完全一样的；pRRU也就是射频远端，前面也已介绍过。

RHub就是那个类似“交换机”的设备：扩展单元。每个RHub可以连接8个pRRU，并且RHub之间还可以支持4级级联，连成一串部署方便布线。

BBU和RHub之间采用光纤连接，RHub和pRRU之间采用网线（类型为Cat5e或者Cat6类）连接。光纤和网线远比普通DAS的射频线要轻软得多。

采用这种新型DAS，可以带来诸多好处。

1、架构简单

只需三种设备，再加上连接它们的光纤和网线即可。传统DAS的的馈线，合路器，耦合器，功分器，天线等物料统统不再需要。

这样一来，不但易于规划，方便施工，而且吃瓜群众对网线等物料也没那么神经敏感，物业协调相对容易，施工阻力减少。

2、全面管理

传统的DAS使用了大量的合路器，耦合器，功分器等无源器件，这些器件数量多，但是却在网管上不可见，无法集中管理。虽说无源设备一般很不容易坏，但是万一呢？

如果真的某个节点发生了故障，就只能看到服务小区的指标异常，但排查定位非常困难。而新型DAS就的所有设备都是有源的，网管可以随时无死角监控。如果出现问题，故障点也一目了然。

3、天生MIMO

由于pRRU和天线集成并直接部署在天花板上，只需要pRRU就可支持多路发射和接收，不用再像传统的DAS一样要考虑增加一整套链路来支持MIMO。

在4G环境下，有了MIMO加持，下载速率可能就要快上一倍！

这样一来，实现了不但2x2MIMO，并且，多个pRRU还可以多点协作，下行共同实现虚拟4x4MIMO的效果，上行也可以通过联合接收来提升速率。

4、弹性容量

如果话务量较少，多个pRRU可以聚合成一个比较大的小区，小区内的用户自由移动，不会发生切换重选等信令，用户体验好。

举例来说，如果在整栋楼存在多个小区，你打着电话走到小区边界时，就会发生切换，频繁切换不但会影响用户体验，还会加大掉话风险，增加网络信令负荷。而如果在话务量很小的时候把这些小区合并成一个，那在整栋楼内活动就不再需要切换了。

在话务量较大的时段，在把大的小区分裂为多个，这样容量也就增加了多倍。当然这样也是有代价的，那就是小区间干扰增多，切换重选增加，用户体验降低。但是，保证大家在忙时都能打电话上网是第一要务。

因为新型有源DAS的优点众多，因此在世界上得到了非常广泛的应用。光是中兴的Qcell，就在全球40多个运营商得到了应用，并广受赞誉。

好了，本期的介绍就到这里，希望对大家能有所帮助。

能看到这里的，都是真爱。

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