室內分布多網合一技術的應用研究

丁輝

【摘要】? ? 近年來，移動通信技術的快速發展為人們的生產生活帶來了極大的便利，很多城市的室外地區已經實現了全面的網絡覆蓋。為進一步加強網絡質量，提高用戶的使用體驗，室內覆蓋成為了移動通信網絡優化的關鍵內容，尤其是移動 通信技術全面普及的背景下，用戶在室內使用手機的需求進一步提高，因此也對室內移動通信質量有了更高的要求，所以室內分布系統的建設也成為了運營商需要關注的問題。當前CDMA、GSM等網絡都在向著室內分布系統建設的方向展開研究，在5G技術即將全面普及的背景下用戶的期望值進一步提高，這也需要在網絡建設方面充分考慮到室內分布多網合一技術的合理運用。本文主要圍繞室內網絡分布系統展開論述，探討多網合一技術的有關應用策略。

【關鍵詞】? ? 室內分布系統? ? 多網合一技術? ? 應用策略

引言：

目前越來越多樣化的移動通信業務以及多媒體業務是5G時代的業務增長點，而高速數據業務大多在用戶的室內環境產生，因此室內覆蓋系統將會成為一個完整的通信網絡結構。當前我國的無線網絡系統多種多樣，結合以往的經驗來看，運營商具有一定的獨立性特征，建立的分布系統通常只能滿足自身的網絡需求，新的運營商在進入大樓時需要重新布設分布系統，這也導致成本與工作量進一步提高。此外冗雜的線纜也成為了系統后期維護工作的難題，怎樣做到合理投資，既提高現有資源利用率，又能建立質量水平和兼容性更高的多網合一的室內分布系統便成為了運營商重點關注的問題，多網合一技術的應用能夠實現多信號合路的效果，有效規避了重復投資等現象，是多網絡信號兼容覆蓋的有效舉措。

一、多網合一技術的整體結構

1.1結構簡述

一般情況下，室內無線綜合分布系統一般包含了信號源、多頻段合路器、天饋系統等結構：

1.信號源。信號源主要負責為系統傳輸信號，一般為無線通信基站或其他的有關設備，室內無線綜合分布系統信號源則主要包含WLAN、CDMA等;

2.多頻段合路器。合路器能夠將多種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。結合輸入信號的類型和數量，能夠選擇多種合路器，對于室內無線綜合分布系統來說，WLAN合路器可以將信號和其他系統信號進行合路，多頻合路器一般用來將CDMA、GSM、PHS等多頻段無線通信系統進行合路;

3.天饋系統。根據分布位置的不同，天饋系統也有干線與支線的區別。PHS室內覆蓋包含了分布系統和信號源，WLAN合路器作為第二級，并兼容為第一級合路的其他系統工作頻段。分布系統利用功分器或無源器件等將信號源進行分路，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。分布系統一般包含了室內天線、電纜接頭、耦合器、干放有源設備等，包括有源設備的分布系統便是有源分布系統，具有無源器件的系統則是無源分布系統。

1.2二級合路技術

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

二、基于多網合一技術的室內分布系統

2.1無源室內分布系統

一般情況下，無源室內分布系統通常選擇無源設備將信號在室內覆蓋，這些設備主要包含了功分器和耦合器以及合路器等。傳輸介質多以同軸電纜為主，無源室內覆蓋系統一般通過樹狀結構將信號經過分路合路傳輸到天線中，若需大范圍覆蓋，則可以在源端增設干線放大器。在應用無源系統過程中，不同系統信號源利用合路器或分路器進入分布系統，之后利用耦合器或功分器到達天線，由于系統不同，容量要求也存在一定區別，因此多選擇多級合路的設計方法，如三網合一系統便可以選擇如上述的二級合路技術來實現。

2.2有源室內分布系統

相比之下，有源室內分布系統則選擇有源設備傳輸信號，實現室內網絡覆蓋。網絡結構和傳輸介質也更加多元化，當前典型的解決方案有有源智能分布系統和Unison系統等，后者的系統結構中，設備一般有擴展集線器、主集線器、遠程接入單元等，應用兩級星型網絡結構，主節點便是主集線器，利用主集線器經過同軸電纜和信號源進行連接，次節點為擴展集線器，不同的節點都選擇星型網絡結構。以五類線和光纖為主傳輸介質，光纖主要在主集線器和擴展集線器間應用，五類線一般在擴展集線器和RAU之間應用，RAU可以放大上行信號的RF，對下行信號的線損進行補償，也具有發射功率的檢測作用。對于多網合一的室內分布系統了來說，不同的系統信號源經過集線器進行共同傳輸，到達不同的RAU，最后利用天線來輸出。

2.3兩種室內分布系統的對比

2.3.1輸出功率配置

無源系統的天線輸出功率和功率放大器以及線纜介質具有關聯性。在室內分布系統設計期間，因為線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到30dB左右。在安裝完畢后，線纜長度與功率分配器的參數無法變更，因此在無源分布系統中天線輸出功率難以進行有效控制。有源系統的輸出功率能夠利用配置RAU等手段來進行，Unison系統具有0～10dB的衰減，能夠進行實時配置，而且不同的天線端口輸出功率能夠設計在主節點也就是主集線器，實現統一化的配置和監控，能夠快速實現天線端口輸出功率的統一性，也能結合室內環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系統來說，最高支持15dB的動態增益控制，而RAU則支持0～10dB的衰減，所以不僅能在整體上調控系統增益，同時還可以單獨調整單個天線輸出端口的增益，而且這些增益實時集中控制，若覆蓋系統中某一RAU存在故障，可以利用增益控制的手段提高周邊RAU的發射功率，覆蓋該RAU的范圍，確保系統能夠正常運作，提高系統的運行穩定性。有源系統還具備自動增益控制功能，確保RAU輸出功率可以達到統一的水平，若強干擾信號出現，那么RAU則會降低增益，避免因RAU受強干擾影響使增益壓縮和非線性引發信號失真問題，保證系統的運作可靠性。無源系統則不具有增益調控功能，若天線存在強干擾信號，在簡單合路分路下可能會受強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，可能導致網絡癱瘓問題。

2.3.3噪聲系數

無源室內覆蓋系統的噪聲系數通常取決于電纜和耦合器以及合路器級聯損耗等因素，系統越大則無源系統噪聲系數越高。并且在應用干線放大器過程中可能會提高系統的整體噪聲底限，多鏈路噪聲會在基站輸入端口累積，形成漏斗效應。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，提高上行鏈路的容量水平。這一特點也為鏈路計算提供了更加充足的空間，單條鏈路能夠實現單獨計算，讓系統各鏈路之間的影響作用得到進一步控制。

2.3.4網絡管理

通常情況下，無源器件更不容易產生故障，所以無源室內覆蓋系統也不會對網絡管理及維護具有較高要求，應用干線放大器時可能需要對干線放大器進行運行監控和管理。

有源系統會應用多種有源設備，因此整體系統的可靠性相比之下略有不足，為確保系統的運行穩定性，系統需要提供全面的故障顯示，若系統結構較為復雜，涉及設備內容較多，只有精確找出并定位網絡問題，才有助于大型網絡的維護和管理。Unison系統能夠利用主集線器實現集中式的遠程網絡監控及維護，網絡運營商可以在網絡中心控制有源室內覆蓋系統的運行，而且系統也可以利用RS232接口進行PC本地配置及系統維護。網絡監控和管理維護能夠延伸至網絡最低節點也就是天線，并且還能實現全方位的監控管理和維護，以某條連接的通斷或設備增益與功率的監控配置，到設備內部電源及風扇故障等都可以進行監控或故障隔離。網絡可以實現當前系統配置或故障的信息記錄，在集中監控下，網絡管理系統能夠對主集線器中的設備進行管控，系統通過自動輪檢等方式進行查詢檢測，確保主集線器設備的運行穩定性[3]。

2.3.5經濟分析

無源室內分布系統技術相比之下更加完善，設備成本也更低，目前在國內外有著較為廣泛的運用并且供貨商很多。在多網合一設計過程中，其中的器件為多個系統共同使用，所以整體成本更加低廉。有源室內分布系統技術應用成本相對更高設備造價較為昂貴，小規模系統中網絡覆蓋成本也很高，且供貨商相對較少，難以建立規模化的效應。而且多網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

無源室內分布系統與有源室內分布系統各有優勢和不足，適用不同的環境條件。無源室內分布系統技術較為成熟且成本更低，可以實現多網合一的綜合分布系統，應用范圍更廣。而有源室內分布系統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，適用于高端室內覆蓋的解決方案，兩種系統對比如表1所示[4]。

三、結束語

多網合一的室內分布系統一般在需要網絡介入的大型建筑中應用，能夠規避移動通信室內分布系統重復建設且控制運營成本。而室內分布系統的設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

[1]路辰.多網合一室內分布系統的研究與應用[D].蘭州大學，2016.

[2]焦偵豐.多網合一的室內覆蓋可行性研究[D].西安電子科技大學，2007.

[3]袁經典.室內分布中多網合一技術的研究和應用[J].山東通信技術，2010，30（03）：1-4.

[4]陳界，錢良.多網合一室內分布系統設計初探[J].電信快報，2008（05）：20-23.