大家好，我是蜉蝣君。
本期的主題是：
室內覆蓋。室內覆蓋？話說基站為了偽裝自己，已經不遺餘力了，為啥還非要吃力不討好，削尖腦袋往室內鑽？原因無他，都是金錢的誘惑。
首先，據日本運營商NTT DOCOMO的研究，超過70%的移動通信話務發生在室內。想想也是如此，現代人每天大部分的時間都在室內活動，在比較安靜，打擾較少的環境下，大家更能專注地打電話或者上網。
△ 70%的移動業務發生在室內
這室內飛舞的電話和流量，對於運營商來說，就都是白花花的銀子啊！
然而，室內的覆蓋卻往往不盡人意。由於建築外牆阻隔，無線信號到室內會大幅衰減，如果大樓還非常厚的話，乾脆就形成了信號的盲區。
因此，超過70%的用戶投訴，都是因為室內覆蓋不好導致的。
△70%以上的投訴是由於室內覆蓋不好導致的
所以，各個運營商都在不遺餘力地進行室內覆蓋增強，畢竟流量多就意味著收入潛力大，何況那麼多的用戶在弱覆蓋裡嗷嗷待哺呢。
雖然上一期《什麼？還有能安裝在家裡的基站！》中講到皮站和飛站也都是專門用來進行室內覆蓋的，但它們能力太弱，不便於規劃大面積覆蓋，並且回傳使用公網，可靠性也不能保證，因此只能用於少量邊邊角角的覆蓋靈活補充。
這就需要專業的室內覆蓋系統來解決了。
傳統的室內覆蓋系統叫做“分佈式天線系統”，也叫室分系統，英文是Distributed Antenna System， 簡稱DAS。
DAS的思路非常簡單，就是在大樓的某個不為人所見的黑暗角落安裝上基站，然後通過四通八達的射頻線纜，把信號傳輸到需要的地方，再裝個蘑菇頭天線發信號發射出來。
△ 蘑菇頭天線，DAS系統隱藏在天花板上面
在辦公室埋頭工作的你，如果抬頭觀察天花板的話，大概率能看到每隔一段距離就會有一個長得很像蘑菇的圓圓的東西，那就是室分系統的天線。
你能看到的還是冰山一角，大量的射頻線纜，功分器，耦合器就羞澀地隱藏在天花板上面的角落裡，偷偷地延伸到某處暗箱操作這一切的大佬：基站。
△ DAS系統架構圖
下面蜉蝣君簡要介紹下這些設備及器件的作用。
1、基站：室內分佈系統的核心，作為信號源，一方面發出信號並通過各個節點傳遞到大樓的所有角落，另一方面，收集各個方向傳來的手機的信號並進行處理。
2、合路器：因為基站可能分為2G，3G，4G多種，還可能包含1800M，2100M或者2600MHz等各個不同的頻段，但傳輸信號的射頻線纜數量有限，所以需要把這些不同制式，不同頻段的信號合併起來一起傳送，這就需要使用合路器進行匯聚。
△ 合路器
上面的普通合路器主要用於異頻合路。另外，還有一種特殊的合路器，被稱作3dB電橋，用於相同頻段不同信號/載波合路後饋入室分系統。
3、耦合器：這個器件是用來把信號分成不對稱的兩路的。比如信號從地下室的基站出來，需要把10%的能量用於一樓的覆蓋，另外90%還要網上覆蓋更多的樓層，這就需要耦合器來進行功率分配了。
△ 耦合器
4、功分器：一聽名字就是用來進行信號的分路的，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。多個功分器進行級聯，可以組成複雜的網絡，像毛細血管網一樣把基站的信號分到各個角落。
△ 功分器
5、室內分佈天線：信號從基站出來，經過合路器，耦合器，功分器這一路的分配，到達了樓層的每一個角落，最後一步就是安裝上天線，讓信號釋放出來，彌散到整座樓中，就這樣解決了室內覆蓋難題。
△ 室內蘑菇頭天線和板狀天線
室分天線體積較小，一般使用形似蘑菇頭的全向天線，小型板狀天線也有，數量比較少，可放置在角落進行定向覆蓋。
這樣的室分方案看似完美，卻有不少缺點。
首先要面臨的問題是：信號自從基站出來，經過這麼多的射頻器件，每個都會引起信號的損耗，往往到了天線就已經衰減殆盡了，小範圍的覆蓋還勉強可以接受，大範圍覆蓋可就真的吃不消了。
△ 常用功分器的損耗
為了解決這個問題，聰明的工程師想到了一個辦法：不就是信號在傳輸的過程中衰減過大麼，我在半路加個放大器（幹放），把信號再放大不就行了！
△ 增加幹放的有源DAS
幹線放大器，簡稱幹放，是在功率變低而不能滿足覆蓋要求時的信號放大設備。當基站設備功率難以達到覆蓋要求時，幹放可以放大信號源的功率，以覆蓋更多的區域。
△ 這個大塊頭就是幹放
這個方案就叫“有源DAS”，其中的“有源”就是指信號放大器使用需要電源；而原始版本的DAS就叫“無源DAS”，因為合路器，耦合器，功分器這些器件都是不需要電源就可以工作的。
有源DAS看起來完美，然而信號的放大是有代價的，會必可避免地引入噪聲。也就是說，經過放大，雖然信號強度高了，但質量卻變差了，原先的問題還是沒有得到很好地解決。
隨著基站形態進化，原先的一體化基站被拆分成了兩個部分：基帶單元（BBU）和射頻單元（RRU）。既然室分一直在和信號的衰減作鬥爭，那麼，何不把產生信號的裝置，也就是RRU放得離天線近一些，比如每個樓層都安裝一個，少了中間節點自然衰減就小了。
△ BBU+RRU分佈式基站+DAS
但是，這個架構還是有缺點的，那就是：RRU要有地方裝啊！不是啥樓都有在每一層安裝RRU的條件的。而且，無源DAS標誌性的耦合器，功分器等無源器件還都存在，只是少了些，並沒有從根本上解決問題。
到了4G時代，DAS系統遇到了更為棘手的問題，那就是來自MIMO的挑戰。4G相對於3G的巨大優勢之一源自於對2x2MIMO乃至4x4MIMO的支持，要實現MIMO就要有空間上獨立的傳播路徑。
可是，在2G和3G時代佈設的DAS系統往往只有一條線，只能支持單發單收（1T1R），而4G最基礎的2x2MIMO則至少需要支持雙發。
基站支持雙發倒是問題不大，可是信號的傳播路徑也就得兩條啊！也就是說，要把DAS改造地支持2x2MIMO，就必須要整個新建另外一條信號傳輸鏈路，包含跟已有鏈路一樣的一套器件：饋線，耦合器，功分器，天線。
就算移動運營商一咬牙改造，再新安裝一套設備，也就僅僅是能支持4G 2x2MIMO而已。現在用戶對網速的渴求指數增長，室內又佔了70%以上的業務量，4x4MIMO早都成4G的標配了，難道再加兩條鏈路不成？
這DAS的硬傷隨技術的發展不斷凸顯，到底該怎麼破？
其實前面各種對無源DAS的改進思路是完全正確的，我們只需順著一路走到黑就行了：那就是，把基站的信號源拉得遠一些，更遠一些，直到和最終端的蘑菇頭天線融為一體！
這樣一來，基站的基帶單元BBU到射頻單元RRU+天線的傳輸鏈路就全部可以使用光纖或者網線，這些數字信號完全可以無損地傳輸到RRU，再通過天線把信號發出來。
由於RRU和天線是合一的，它們之間可以零距離直接相連，沒有任何饋線，合路器，耦合器，功分器這類玩意，也就不會引入損耗。
此時的RRU，已經和傳統DAS的RRU不同。由於它拉得跟BBU相當遠，一般在屋頂上貼近用戶安裝，因此被叫做“
射頻遠端”。由於射頻遠端沒有功率損耗，因此它的發射功率可以非常小，一般也就是每載波100到200毫瓦，跟皮站（Pico cell）的發射功率相當；其次它和天線集成在一起取代了原先的蘑菇頭天線，因此，這些小型RRU被稱為pico RRU，簡稱pRRU。
這個方案好是好，但一細想還是有些問題。一棟樓有好多層，每層都布有很多的pRRU，少了幾十個，多了上百個，它們全部連到同一個BBU上的話，費線不說，BBU也沒有這麼多接口啊！
其實這個問題系統規劃專家早都想到了，那就是在BBU跟pRRU之間，再加一個類似交換機一樣的設備，專門用來連接pRRU。這個設備相當於BBU上接口的擴展，因此叫做“擴展單元”。
擴展單元可以每層樓都放一個，還可以級聯起來以方便安裝。這樣一來，BBU只需要直接管理少量的擴展單元就可以了，三級架構各司其職，完美。
目前全球四大主流通信設備供應商都提供這種新型室內覆蓋方案，雖然產品名稱各不相同，但架構都是類似的，均由
BBU，擴展單元，射頻遠端這三部分構成。
下面蜉蝣君就以華為的lampsite為例，介紹下室內分佈的翹楚，這種新型有源室內覆蓋方案的結構。
華為的lampsite產品的名字由“lamp”和“site”這兩個單詞組成，其中lamp就是燈的意思，site就是基站的意思。這個名字傳達的含義非常精準：像吸頂燈一樣，安裝在天花板上的基站，自帶擬態偽裝！
如上圖所示，lampsite由BBU，RHub，以及pRRU三部分組成。其中的BBU和宏站的BBU是完全一樣的；pRRU也就是射頻遠端，前面也已介紹過。
RHub就是那個類似“交換機”的設備：擴展單元。每個RHub可以連接8個pRRU，並且RHub之間還可以支持4級級聯，連成一串部署方便佈線。
BBU和RHub之間採用光纖連接，RHub和pRRU之間採用網線（類型為Cat5e或者Cat6類）連接。光纖和網線遠比普通DAS的射頻線要輕軟得多。
採用這種新型DAS，可以帶來諸多好處。
1、架構簡單
只需三種設備，再加上連接它們的光纖和網線即可。傳統DAS的的饋線，合路器，耦合器，功分器，天線等物料統統不再需要。
這樣一來，不但易於規劃，方便施工，而且吃瓜群眾對網線等物料也沒那麼神經敏感，物業協調相對容易，施工阻力減少。
2、全面管理
傳統的DAS使用了大量的合路器，耦合器，功分器等無源器件，這些器件數量多，但是卻在網管上不可見，無法集中管理。雖說無源設備一般很不容易壞，但是萬一呢？
如果真的某個節點發生了故障，就只能看到服務小區的指標異常，但排查定位非常困難。而新型DAS就的所有設備都是有源的，網管可以隨時無死角監控。如果出現問題，故障點也一目瞭然。
3、天生MIMO
由於pRRU和天線集成並直接部署在天花板上，只需要pRRU就可支持多路發射和接收，不用再像傳統的DAS一樣要考慮增加一整套鏈路來支持MIMO。
在4G環境下，有了MIMO加持，下載速率可能就要快上一倍！
這樣一來，實現了不但2x2MIMO，並且，多個pRRU還可以多點協作，下行共同實現虛擬4x4MIMO的效果，上行也可以通過聯合接收來提升速率。
4、彈性容量
如果話務量較少，多個pRRU可以聚合成一個比較大的小區，小區內的用戶自由移動，不會發生切換重選等信令，用戶體驗好。
舉例來說，如果在整棟樓存在多個小區，你打著電話走到小區邊界時，就會發生切換，頻繁切換不但會影響用戶體驗，還會加大掉話風險，增加網絡信令負荷。而如果在話務量很小的時候把這些小區合併成一個，那在整棟樓內活動就不再需要切換了。
在話務量較大的時段，在把大的小區分裂為多個，這樣容量也就增加了多倍。當然這樣也是有代價的，那就是小區間干擾增多，切換重選增加，用戶體驗降低。但是，保證大家在忙時都能打電話上網是第一要務。
因為新型有源DAS的優點眾多，因此在世界上得到了非常廣泛的應用。光是中興的Qcell，就在全球40多個運營商得到了應用，並廣受讚譽。
好了，本期的介紹就到這裡，希望對大家能有所幫助。
能看到這裡的，都是真愛。
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