Fernsteuerradiogeräte, auch RRUs genannt, fungieren als essentielle Verbindung zwischen digitaler Basisbandverarbeitung und tatsächlichen Hochfrequenzübertragungen in Funkzugangsnetzen. Diese Geräte nehmen digitale Signale von der Basisbandeinheit entgegen und wandeln sie in HF-Wellen um, die durch die Luft übertragen werden können. Sie arbeiten auch umgekehrt für Signale, die von den Mobiltelefonen der Nutzer zurückgesendet werden. Wenn sie nahe bei Antennen platziert sind, reduzieren RRUs die Speiseleitungsverluste um etwa 4 dB je 100 Meter bei Frequenzen um 2,6 GHz. Laut einer Studie von Ponemon aus dem Jahr 2023 verbessert diese Platzierung im Vergleich zu zentralisierten Systemen die Signalqualität um rund 22 %. Aktuelle Hersteller integrieren heute hochentwickelte DAC/ADC-Wandler direkt in ihre RRUs, zusammen mit leistungsfähigen Filtersystemen. Dadurch können sie mehrere Frequenzbänder gleichzeitig verarbeiten und dabei eine Latenz unterhalb von 70 Nanosekunden aufrechterhalten, was besonders wichtig für die schnellen 5G-Anwendungen ist, die wir alle erwarten.
Moderne Basisstationen bestehen aus drei Kernkomponenten:
Diese verteilte Architektur reduziert den Stromverbrauch um 18–35 % im Vergleich zu herkömmlichen Makrostationen, wie aus den RAN-Energieeffizienztests aus dem Jahr 2024 hervorgeht. Das für den Außenbereich geeignete Gehäuse des RRU ermöglicht den Einsatz in einem Abstand von 1–5 Metern zu den Antennen – eine Notwendigkeit bei Millimeterwellenfrequenzen, bei denen die atmosphärische Dämpfung 15 dB/km übersteigt.
Die Aufteilung von BBU und RRU stellt einen grundlegenden Wandel gegenüber integrierten Basisstationen dar und ermöglicht:
| Konfiguration | Verzögerung | Flexibilität beim Einsatz | Upgrade-Kosten |
|---|---|---|---|
| Herkömmliche Makrostation | 8–12 ms | Niedrig | Hoch |
| Verteiltes RAN | 2–4 ms | Hoch | 40–60 % geringer |
Durch die Zentralisierung von BBUs in sicheren Einrichtungen und die Verteilung von RRUs über verschiedene Turmstandorte hinweg erreichen Betreiber 92 % schnellere Feld-Upgrade-Maßnahmen durch softwaredefinierte Funkumkonfiguration. Aktuelle C-RAN-Implementierungen zeigen, wie diese Trennung ein dynamisches Lastenausgleich über 64–256 RRUs pro BBU-Pool unterstützt und die Spektraleffizienz für stadtgebietnahe, hochdichte Einsatzszenarien optimiert.
Fernfunkgeräte oder RRUs verarbeiten beide Signalrichtungen, was für das Funktionieren moderner RAN-Systeme heutzutage von großer Bedeutung ist. Beim Senden von Daten aus dem Netzwerk heraus nehmen diese Einheiten die digitalen Signale der BBU entgegen und wandeln sie mithilfe komplexer Modulationsverfahren in echte Funkwellen um. Bei der Rückübertragung von Daten kehren sie diesen Vorgang im Grunde um, indem sie die Hochfrequenzsignale empfangen und wieder in digitale Signale umwandeln, die von der BBU verarbeitet werden können. Die Tatsache, dass RRUs beide Übertragungsrichtungen gleichzeitig bewältigen können, ermöglicht extrem schnelle Kommunikationsgeschwindigkeiten mit nahezu keiner Verzögerung. Auch die Fehlerquote bleibt sehr niedrig, meist bei etwa 0,001 % oder besser in den meisten 5G-Netzen. Dadurch bleibt alles auch dann synchronisiert, wenn buchstäblich Tausende von Geräten gleichzeitig verbunden sind, ohne dass es zu erheblichen Beeinträchtigungen der Dienstqualität kommt.
Das HF-Frontend des RRU basiert auf vier Kernkomponenten:
Diese Komponenten arbeiten zusammen, um in aktuellen Multi-Technologie-RAN-Installationen Spektraleffizienzen von bis zu 8,2 bps/Hz zu erreichen und übertrumpfen Legacy-Systeme bei realen Durchsatztests um 37 %.
Moderne RRUs integrieren hochwirksame PAs (90–94 % Wirkungsgrad bei der DC-RF-Umwandlung) und ultraleistungsfähige LNAs (Rauschzahlen <1,2 dB), um den hohen Anforderungen an das Link-Budget von 5G gerecht zu werden. Diese Kombination unterstützt:
Innovationen im thermischen Management wie Flüssigkeitskühlung und Phasenwechselmaterialien gewährleisten einen stabilen Betrieb bei Umgebungstemperaturen von -40 °C bis +55 °C.
Die Remote Radio Units, die wir RRUs nennen, machen RAN-Architekturen grundsätzlich flexibler, da sie die Funkfunktionen von der Stelle trennen, an der die Basisbandverarbeitung stattfindet. Bei verteilten RAN-Systemen befinden sich diese Einheiten direkt neben den Antennen an den Zellstandorten, was dazu beiträgt, dass die analogen Signale stark bleiben, anstatt durch Verluste in Koaxialkabeln abzuschwächen. Bei zentralisierten RAN-Systemen verbleiben die RRUs weiterhin in der Nähe der Antennen, sind aber nun über Glasfaserleitungen mit zentralen Verarbeitungseinheiten verbunden. Diese Konfiguration kann den Platzbedarf vor Ort um etwa 40 Prozent reduzieren, wie einige Branchenberichte des vergangenen Jahres zeigen. Egal ob D-RAN- oder C-RAN-Konfiguration – diese entfernten Einheiten spielen eine entscheidende Rolle dabei, eine hohe Signalqualität aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Netzwerke so anpassungsfähig zu gestalten, dass sie zukünftige Veränderungen bewältigen können.
Wenn Remote-Radioeinheiten in der Nähe von Antennen positioniert werden, sinken die Verluste durch Speiseleitungen um etwa 90 % im Vergleich zu älteren Konfigurationen, was sich deutlich auf die Gesamtenergieeffizienz auswirkt. Die kürzeren Kabel bedeuten ebenfalls, dass weniger HF-Leistung verloren geht. Anstatt 15 bis 20 % der Gesamtenergie über lange Leitungswege zu verlieren, liegt der Verlust jetzt unter 5 %, insbesondere bei höherfrequenten Signalen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus geringeren Kühlungsanforderungen, da diese RRUs im Freien problemlos funktionieren, ohne aufwendige temperaturgeregelte Gehäuse zu benötigen. Feldtechniker berichten, dass diese Konfiguration im Sommer Wartungsprobleme reduziert, wenn Klimaanlagen andernfalls Mühe hätten, mit der Last Schritt zu halten.
Heutige Remote Radio Units (RRUs) funktionieren dank Standards wie eCPRI gut mit cloudnativen Setups. Dadurch ist es möglich, Ressourcen dynamisch über Netzwerke verschiedener Hersteller hinweg zu bündeln. Die modulare Bauweise dieser Einheiten ermöglicht es Betreibern, die Kapazität schrittweise zu erhöhen, ohne die Maststrukturen verändern zu müssen – besonders wichtig bei der Erweiterung von 5G mMIMO-Funktionen und der Implementierung von Carrier Aggregation. Bei Betrachtung virtualisierter RAN- oder vRAN-Lösungen, die RRUs integrieren, zeigen Industrietest, dass Dienste etwa 30 Prozent schneller bereitgestellt werden können als mit den alten Systemen früherer Generationen.
Die neuesten Remote Radio Units bieten eine um rund 30 Prozent bessere Spektrumeffizienz im Vergleich zu älteren Systemen, da sie über Frequenzen von 600 MHz bis hin zu 6 GHz arbeiten. Dieser weite Bereich ermöglicht es Netzbetreibern, ihre bestehenden Spektrumressourcen weiterhin zu nutzen, während sie zur 5G New Radio-Technologie übergehen. Bei breitbandigen RRUs werden mehrere separate Frequenzbänder auf einer einzigen Hardware kombiniert. Dadurch wird der Geräteaufwand an Mobilfunkstandorten reduziert und pro Sektor etwa 19 % Energieverbrauch eingespart, wie aus jüngster Forschung im Wireless Infrastructure Journal des vergangenen Jahres hervorgeht.
Führende RRUs verarbeiten jetzt gleichzeitig GSM (2G), UMTS (3G), LTE (4G) und 5G NR-Signale über Software-definierte Funkarchitekturen (SDR). Diese Abwärtskompatibilität macht parallele Funkstrecken überflüssig, wie in der unten stehenden Tabelle dargestellt:
| Frequenzbereich | Unterstützte Technologie | Verwendungszweck |
|---|---|---|
| 700–900 MHz | LTE, 5G NR | Landdeckung |
| 1,8–2,1 GHz | GSM, UMTS | Städtische Sprachdienste |
| 3,4–3,8 GHz | 5G NR | Kapazitäts-Hotspots |
Modulare RRU-Designs ermöglichen es Betreibern, neue Frequenzbänder per Fernsoftware-Update zu aktivieren, wodurch die Anzahl der Mastbesuche um 62 % reduziert wird ( Umfrage unter Mobilfunkbetreibern 2024 ). Die Fähigkeit zur spektralen Nutzung zwischen verschiedenen Betreibern in neueren Modellen ermöglicht die dynamische Zuweisung unterausgelasteter Bänder und beschleunigt die 5G-Einführung in Mehrbetreiberumgebungen um 89 %.
Die neuesten Radio Remote Units (RRUs) ermöglichen Massive MIMO durch ihre integrierte adaptive Beamforming-Technologie und mehrfache Antennenkonfigurationen. Diese Einheiten arbeiten mit großen 64-Sende- und 64-Empfangs-Arrays zusammen, um Signale gezielt dorthin zu lenken, wo sie benötigt werden, wodurch die Datenmenge, die im selben Frequenzbereich übertragen werden kann, im Vergleich zu älterer Technik erhöht wird. Einige Tests aus dem vergangenen Jahr zeigten außerdem etwas Beeindruckendes: Netzwerke, die diese fortschrittlichen RRUs mit acht Signal-Schichten nutzten, erreichten Geschwindigkeiten von etwa 3,8 Gigabit pro Sekunde in stark überlasteten städtischen Umgebungen. Eine solche Leistung macht einen enormen Unterschied, wenn alle Nutzer auch zur Spitzenlastzeit ohne Verlangsamung verbunden bleiben sollen.
Die Beamforming-Einheiten oder BFUs arbeiten zusammen mit Phasenschiebern und Leistungsverstärkern innerhalb von Radio Remote Units (RRUs), um Signale bei 5G-Millimeterwellen-Frequenzen mit einer Genauigkeit von etwa plus/minus 2 Grad zu lenken. Diese Kontrolle auf diesem Niveau macht einen spürbaren Unterschied – Betreiber berichten von etwa 65 Prozent weniger Interferenzen, wenn mehrere Dienstanbieter denselben Bereich nutzen, während die Zellabdeckung sich ungefähr 18 Prozent weiter ausdehnt als zuvor. Zukünftig werden neuere RRUs mit integrierten Antennenmodulen konzipiert, die alle diese Komponenten in einer kompakten Außeneinheit vereinen. Diese Integration reduziert die Installationskosten erheblich und spart Unternehmen rund 40 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, bei denen alles separat installiert werden musste. Die Branche bewegt sich eindeutig hin zu diesen integrierten Lösungen, da sie sowohl Leistungsvorteile als auch erhebliche Kosteneinsparungen bieten.
Außen-RRUs dissipieren bis zu 300 W während aktiver MIMO-Operationen und erfordern flüssigkeitsgekühlte Gehäuse und KI-gesteuerte Luftstromsysteme, um Temperaturen unter 45 °C aufrechtzuerhalten. Fortschrittliche Modelle erreichen eine Energieeffizienz von 94 % durch Galliumnitrid-(GaN-)Leistungsverstärker und lastadaptive Spannungsregelung, wodurch die jährlichen Betriebskosten pro Einheit gemäß den Telekommunikations-Nachhaltigkeitsbenchmarks von 2023 um 7.200 $ gesenkt werden.
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