丁輝

【摘要】? ? 近年來，移動通信技術(shù)的快速發(fā)展為人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，很多城市的室外地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。為進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，提高用戶的使用體驗(yàn)，室內(nèi)覆蓋成為了移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的關(guān)鍵內(nèi)容，尤其是移動 通信技術(shù)全面普及的背景下，用戶在室內(nèi)使用手機(jī)的需求進(jìn)一步提高，因此也對室內(nèi)移動通信質(zhì)量有了更高的要求，所以室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)也成為了運(yùn)營商需要關(guān)注的問題。當(dāng)前CDMA、GSM等網(wǎng)絡(luò)都在向著室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的方向展開研究，在5G技術(shù)即將全面普及的背景下用戶的期望值進(jìn)一步提高，這也需要在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面充分考慮到室內(nèi)分布多網(wǎng)合一技術(shù)的合理運(yùn)用。本文主要圍繞室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)展開論述，探討多網(wǎng)合一技術(shù)的有關(guān)應(yīng)用策略。

【關(guān)鍵詞】? ? 室內(nèi)分布系統(tǒng)? ? 多網(wǎng)合一技術(shù)? ? 應(yīng)用策略

引言：

目前越來越多樣化的移動通信業(yè)務(wù)以及多媒體業(yè)務(wù)是5G時代的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)，而高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大多在用戶的室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生，因此室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)將會成為一個完整的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)前我國的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)多種多樣，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)來看，運(yùn)營商具有一定的獨(dú)立性特征，建立的分布系統(tǒng)通常只能滿足自身的網(wǎng)絡(luò)需求，新的運(yùn)營商在進(jìn)入大樓時需要重新布設(shè)分布系統(tǒng)，這也導(dǎo)致成本與工作量進(jìn)一步提高。此外冗雜的線纜也成為了系統(tǒng)后期維護(hù)工作的難題，怎樣做到合理投資，既提高現(xiàn)有資源利用率，又能建立質(zhì)量水平和兼容性更高的多網(wǎng)合一的室內(nèi)分布系統(tǒng)便成為了運(yùn)營商重點(diǎn)關(guān)注的問題，多網(wǎng)合一技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)多信號合路的效果，有效規(guī)避了重復(fù)投資等現(xiàn)象，是多網(wǎng)絡(luò)信號兼容覆蓋的有效舉措。

一、多網(wǎng)合一技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)

1.1結(jié)構(gòu)簡述

一般情況下，室內(nèi)無線綜合分布系統(tǒng)一般包含了信號源、多頻段合路器、天饋系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)：

1.信號源。信號源主要負(fù)責(zé)為系統(tǒng)傳輸信號，一般為無線通信基站或其他的有關(guān)設(shè)備，室內(nèi)無線綜合分布系統(tǒng)信號源則主要包含WLAN、CDMA等;

2.多頻段合路器。合路器能夠?qū)⒍喾N制式或頻段的無線信號合為一路信號，而且可以做到輸入端口相互隔離的無源器件。結(jié)合輸入信號的類型和數(shù)量，能夠選擇多種合路器，對于室內(nèi)無線綜合分布系統(tǒng)來說，WLAN合路器可以將信號和其他系統(tǒng)信號進(jìn)行合路，多頻合路器一般用來將CDMA、GSM、PHS等多頻段無線通信系統(tǒng)進(jìn)行合路;

3.天饋系統(tǒng)。根據(jù)分布位置的不同，天饋系統(tǒng)也有干線與支線的區(qū)別。PHS室內(nèi)覆蓋包含了分布系統(tǒng)和信號源，WLAN合路器作為第二級，并兼容為第一級合路的其他系統(tǒng)工作頻段。分布系統(tǒng)利用功分器或無源器件等將信號源進(jìn)行分路，利用饋線將信號均勻配置到分散安裝于建筑不同位置的低功率天線中。分布系統(tǒng)一般包含了室內(nèi)天線、電纜接頭、耦合器、干放有源設(shè)備等，包括有源設(shè)備的分布系統(tǒng)便是有源分布系統(tǒng)，具有無源器件的系統(tǒng)則是無源分布系統(tǒng)。

1.2二級合路技術(shù)

對于室內(nèi)分布系統(tǒng)來說，通常情況下為了兼顧三頻合路器難以實(shí)現(xiàn)且成本較高的問題，采用二級合路技術(shù)來解決三網(wǎng)合一等問題，第一級為PHS+WCDMA雙頻合路，第二級則是雙頻合路+WLAN合路[1]。

二、基于多網(wǎng)合一技術(shù)的室內(nèi)分布系統(tǒng)

2.1無源室內(nèi)分布系統(tǒng)

一般情況下，無源室內(nèi)分布系統(tǒng)通常選擇無源設(shè)備將信號在室內(nèi)覆蓋，這些設(shè)備主要包含了功分器和耦合器以及合路器等。傳輸介質(zhì)多以同軸電纜為主，無源室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)一般通過樹狀結(jié)構(gòu)將信號經(jīng)過分路合路傳輸?shù)教炀€中，若需大范圍覆蓋，則可以在源端增設(shè)干線放大器。在應(yīng)用無源系統(tǒng)過程中，不同系統(tǒng)信號源利用合路器或分路器進(jìn)入分布系統(tǒng)，之后利用耦合器或功分器到達(dá)天線，由于系統(tǒng)不同，容量要求也存在一定區(qū)別，因此多選擇多級合路的設(shè)計方法，如三網(wǎng)合一系統(tǒng)便可以選擇如上述的二級合路技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

2.2有源室內(nèi)分布系統(tǒng)

相比之下，有源室內(nèi)分布系統(tǒng)則選擇有源設(shè)備傳輸信號，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)也更加多元化，當(dāng)前典型的解決方案有有源智能分布系統(tǒng)和Unison系統(tǒng)等，后者的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，設(shè)備一般有擴(kuò)展集線器、主集線器、遠(yuǎn)程接入單元等，應(yīng)用兩級星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主節(jié)點(diǎn)便是主集線器，利用主集線器經(jīng)過同軸電纜和信號源進(jìn)行連接，次節(jié)點(diǎn)為擴(kuò)展集線器，不同的節(jié)點(diǎn)都選擇星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。以五類線和光纖為主傳輸介質(zhì)，光纖主要在主集線器和擴(kuò)展集線器間應(yīng)用，五類線一般在擴(kuò)展集線器和RAU之間應(yīng)用，RAU可以放大上行信號的RF，對下行信號的線損進(jìn)行補(bǔ)償，也具有發(fā)射功率的檢測作用。對于多網(wǎng)合一的室內(nèi)分布系統(tǒng)了來說，不同的系統(tǒng)信號源經(jīng)過集線器進(jìn)行共同傳輸，到達(dá)不同的RAU，最后利用天線來輸出。

2.3兩種室內(nèi)分布系統(tǒng)的對比

2.3.1輸出功率配置

無源系統(tǒng)的天線輸出功率和功率放大器以及線纜介質(zhì)具有關(guān)聯(lián)性。在室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計期間，因?yàn)榫€纜的長度一般難以有效掌控，所以天線的輸出功率也可能具有不同的變化，部分情況下甚至能夠達(dá)到30dB左右。在安裝完畢后，線纜長度與功率分配器的參數(shù)無法變更，因此在無源分布系統(tǒng)中天線輸出功率難以進(jìn)行有效控制。有源系統(tǒng)的輸出功率能夠利用配置RAU等手段來進(jìn)行，Unison系統(tǒng)具有0～10dB的衰減，能夠進(jìn)行實(shí)時配置，而且不同的天線端口輸出功率能夠設(shè)計在主節(jié)點(diǎn)也就是主集線器，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化的配置和監(jiān)控，能夠快速實(shí)現(xiàn)天線端口輸出功率的統(tǒng)一性，也能結(jié)合室內(nèi)環(huán)境的不同狀況以及用戶使用需求來控制天線端口的輸出功率[2]。

2.3.2增益控制

對于Unison系統(tǒng)來說，最高支持15dB的動態(tài)增益控制，而RAU則支持0～10dB的衰減，所以不僅能在整體上調(diào)控系統(tǒng)增益，同時還可以單獨(dú)調(diào)整單個天線輸出端口的增益，而且這些增益實(shí)時集中控制，若覆蓋系統(tǒng)中某一RAU存在故障，可以利用增益控制的手段提高周邊RAU的發(fā)射功率，覆蓋該RAU的范圍，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作，提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。有源系統(tǒng)還具備自動增益控制功能，確保RAU輸出功率可以達(dá)到統(tǒng)一的水平，若強(qiáng)干擾信號出現(xiàn)，那么RAU則會降低增益，避免因RAU受強(qiáng)干擾影響使增益壓縮和非線性引發(fā)信號失真問題，保證系統(tǒng)的運(yùn)作可靠性。無源系統(tǒng)則不具有增益調(diào)控功能，若天線存在強(qiáng)干擾信號，在簡單合路分路下可能會受強(qiáng)干擾信號影響使得干線放大器增益壓縮，對其余支路的信號也會帶來影響，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓問題。

2.3.3噪聲系數(shù)

無源室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的噪聲系數(shù)通常取決于電纜和耦合器以及合路器級聯(lián)損耗等因素，系統(tǒng)越大則無源系統(tǒng)噪聲系數(shù)越高。并且在應(yīng)用干線放大器過程中可能會提高系統(tǒng)的整體噪聲底限，多鏈路噪聲會在基站輸入端口累積，形成漏斗效應(yīng)。增加干線放大器會提高同級各鏈路的噪聲電平，所以也會降低同級各鏈路的覆蓋范圍。

有源系統(tǒng)的RAU接收端具有低噪聲放大器，所以能夠有效控制噪聲系數(shù)，提高上行鏈路的容量水平。這一特點(diǎn)也為鏈路計算提供了更加充足的空間，單條鏈路能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)計算，讓系統(tǒng)各鏈路之間的影響作用得到進(jìn)一步控制。

2.3.4網(wǎng)絡(luò)管理

通常情況下，無源器件更不容易產(chǎn)生故障，所以無源室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)也不會對網(wǎng)絡(luò)管理及維護(hù)具有較高要求，應(yīng)用干線放大器時可能需要對干線放大器進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控和管理。

有源系統(tǒng)會應(yīng)用多種有源設(shè)備，因此整體系統(tǒng)的可靠性相比之下略有不足，為確保系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，系統(tǒng)需要提供全面的故障顯示，若系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，涉及設(shè)備內(nèi)容較多，只有精確找出并定位網(wǎng)絡(luò)問題，才有助于大型網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和管理。Unison系統(tǒng)能夠利用主集線器實(shí)現(xiàn)集中式的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以在網(wǎng)絡(luò)中心控制有源室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的運(yùn)行，而且系統(tǒng)也可以利用RS232接口進(jìn)行PC本地配置及系統(tǒng)維護(hù)。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理維護(hù)能夠延伸至網(wǎng)絡(luò)最低節(jié)點(diǎn)也就是天線，并且還能實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)控管理和維護(hù)，以某條連接的通斷或設(shè)備增益與功率的監(jiān)控配置，到設(shè)備內(nèi)部電源及風(fēng)扇故障等都可以進(jìn)行監(jiān)控或故障隔離。網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前系統(tǒng)配置或故障的信息記錄，在集中監(jiān)控下，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能夠?qū)χ骷€器中的設(shè)備進(jìn)行管控，系統(tǒng)通過自動輪檢等方式進(jìn)行查詢檢測，確保主集線器設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性[3]。

2.3.5經(jīng)濟(jì)分析

無源室內(nèi)分布系統(tǒng)技術(shù)相比之下更加完善，設(shè)備成本也更低，目前在國內(nèi)外有著較為廣泛的運(yùn)用并且供貨商很多。在多網(wǎng)合一設(shè)計過程中，其中的器件為多個系統(tǒng)共同使用，所以整體成本更加低廉。有源室內(nèi)分布系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用成本相對更高設(shè)備造價較為昂貴，小規(guī)模系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)覆蓋成本也很高，且供貨商相對較少，難以建立規(guī)模化的效應(yīng)。而且多網(wǎng)合一之下能夠共用的器件較少，成本控制方面存在不足。

2.3.6綜合對比

無源室內(nèi)分布系統(tǒng)與有源室內(nèi)分布系統(tǒng)各有優(yōu)勢和不足，適用不同的環(huán)境條件。無源室內(nèi)分布系統(tǒng)技術(shù)較為成熟且成本更低，可以實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)合一的綜合分布系統(tǒng)，應(yīng)用范圍更廣。而有源室內(nèi)分布系統(tǒng)則可以做到大功率的均勻分配，覆蓋效果更好且容量更高，但成本投入較大，適用于高端室內(nèi)覆蓋的解決方案，兩種系統(tǒng)對比如表1所示[4]。

三、結(jié)束語

多網(wǎng)合一的室內(nèi)分布系統(tǒng)一般在需要網(wǎng)絡(luò)介入的大型建筑中應(yīng)用，能夠規(guī)避移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)且控制運(yùn)營成本。而室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計需要立足于市場情況和客戶需求，考慮好投資效益，把握好投資成本。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]路辰.多網(wǎng)合一室內(nèi)分布系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].蘭州大學(xué)，2016.

[2]焦偵豐.多網(wǎng)合一的室內(nèi)覆蓋可行性研究[D].西安電子科技大學(xué)，2007.

[3]袁經(jīng)典.室內(nèi)分布中多網(wǎng)合一技術(shù)的研究和應(yīng)用[J].山東通信技術(shù)，2010，30（03）：1-4.

[4]陳界，錢良.多網(wǎng)合一室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計初探[J].電信快報，2008（05）：20-23.