2G和3G室內(nèi)分布系統(tǒng)演進(jìn)研究

摘? 要：隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量要求也越來越高。目前存在著多種網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠滿足不同人群的不同種類需求。傳統(tǒng)2G、3G室內(nèi)分布系統(tǒng)由于施工建設(shè)理念落后、技術(shù)水平限制等原因，存在著弱 覆蓋、投資回收周期長、投入產(chǎn)出比低等問題，如何建設(shè)優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，提升網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效率，是本文研究問題的出發(fā)點(diǎn)。下面本文針對(duì)2G、3G室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展趨勢進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)分布系統(tǒng);無線網(wǎng)絡(luò);Small Cell

中圖分類號(hào)：TN929.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）08-0073-02

Abstract：With the development of mobile communication network technology，the requirement of communication quality for indoor network is getting higher and higher. At present，there are many kinds of network communication technologies，and different network technologies can meet the different needs of different groups of people. Traditional 2G and 3G indoor distribution systems have some problems，such as weak coverage，long investment recovery cycle and low input-output ratio，due to the backward construction concept and technical level limitation. How to build a high-quality network and improve the efficiency of network construction is the starting point of this paper. Next，this paper studies the development trend of 2G and 3G indoor distribution system.

Keywords：indoor distribution system;wireless network;Small Cell

0? 引? 言

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展、無線通信網(wǎng)絡(luò)制式的不斷演進(jìn)及智能終端的大眾化，近年來快速興起的種類繁多的多媒體業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的重要業(yè)務(wù)增長點(diǎn)，而語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大多數(shù)發(fā)生在室內(nèi)環(huán)境下。從2G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)分析可知，超過一半的用戶話務(wù)量是在室內(nèi)發(fā)生的。從國外運(yùn)營商對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，室外業(yè)務(wù)量僅占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的30%左右，而室內(nèi)業(yè)務(wù)量約占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的70%。研究數(shù)據(jù)表明，有70%左右的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)都是在室內(nèi)場景下產(chǎn)生的，室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋系統(tǒng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有非常重要的意義，對(duì)于運(yùn)營商而言室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋的質(zhì)量高低十分關(guān)鍵。

室內(nèi)分布系統(tǒng)是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)非常重要的組成部分，它可以為移動(dòng)通信系統(tǒng)開拓高質(zhì)量的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，分擔(dān)室外宏站的業(yè)務(wù)量，降低擁塞并增加網(wǎng)絡(luò)容量，從整體上大大提升了網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平。下面，我們針對(duì)2G、3G室內(nèi)分布系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及未來演進(jìn)進(jìn)行研究。

1? 室內(nèi)分布系統(tǒng)分類及優(yōu)劣

室內(nèi)分布系統(tǒng)按照傳輸材料的不同，可分為四種類型，包括同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)、泄漏電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)、光纖室內(nèi)分布系統(tǒng)和五類線室內(nèi)分布系統(tǒng)。下面分別對(duì)這四種類型進(jìn)行介紹。

（1）同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)，按照所使用的不同器件，可分為兩種類型：無源同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)和有源同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)。1）無源同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)通過耦合器、功率分配器等無源器件對(duì)信號(hào)源設(shè)備輸出的信號(hào)進(jìn)行分路分配，經(jīng)同軸電纜傳輸?shù)教炀€再將信號(hào)均勻分配至室內(nèi)各個(gè)區(qū)域，從而解決室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋問題。其優(yōu)點(diǎn)是高可靠性、設(shè)計(jì)方案靈活、投資建設(shè)成本低、容易維護(hù)和后續(xù)擴(kuò)容方便，并且能夠與多種制式的通信系統(tǒng)兼容。然而，無源同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)覆蓋范圍受到信號(hào)源設(shè)備的輸出功率的大小和電纜傳輸期間信號(hào)損耗的限制，使得最終的信號(hào)覆蓋范圍有限。在綜合室內(nèi)分布系統(tǒng)中，由于各個(gè)頻段系統(tǒng)的傳輸損耗不一致，較難實(shí)現(xiàn)各個(gè)通信系統(tǒng)功率分配的平衡，容易出現(xiàn)信號(hào)覆蓋不均勻的問題，設(shè)計(jì)和施工難度較高。2）有源同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)，即在無源分布系統(tǒng)中添加諸如干線放大器等有源設(shè)備以放大信號(hào)功率的方式。為補(bǔ)償電纜傳輸損耗及信號(hào)功率分配的不足，使用干線放大器能放大主干信號(hào)功率，從而確保天線輸出功率電平值，滿足信號(hào)覆蓋的需求。該分布系統(tǒng)的優(yōu)勢是施工安裝與設(shè)計(jì)都比較簡單方便，信號(hào)強(qiáng)度可調(diào)，系統(tǒng)具有較好的可擴(kuò)展性。但有源同軸電纜分布系統(tǒng)涉及多個(gè)有源器件，這增加了建設(shè)成本，并且互調(diào)產(chǎn)物多，采用干放會(huì)引入系統(tǒng)底噪，穩(wěn)定性不如無源器件，維護(hù)的難度較大，導(dǎo)致維護(hù)成本增加。

（2）泄漏電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)是利用泄漏電纜所具有的信號(hào)的傳輸和接收發(fā)射特性，取代傳統(tǒng)同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)中的饋線和天線的功能，信號(hào)可以通過泄漏電纜均勻分布到建筑內(nèi)的各個(gè)區(qū)域。該分布系統(tǒng)具有信號(hào)覆蓋均勻、信號(hào)波動(dòng)范圍小、信號(hào)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)存在泄漏電纜成本高、電纜線徑大、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣水平存在差異以及施工安裝困難等問題，通常只用于隧道、地鐵等信號(hào)屏蔽嚴(yán)重的特定場景進(jìn)行信號(hào)覆蓋。

（3）光纖室內(nèi)分布系統(tǒng)是通過使用單模光纖將信號(hào)傳輸?shù)绞覂?nèi)的各個(gè)區(qū)域。光纖室內(nèi)分布系統(tǒng)的傳輸損耗低，傳輸容量大，不受電磁干擾，性能可靠穩(wěn)定，布線方便，組網(wǎng)十分靈活，易于設(shè)計(jì)和施工，且與多種制式的通信系統(tǒng)兼容。該分布系統(tǒng)適用于遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，但需要使用特殊的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，因此成本較高，光遠(yuǎn)端站還要解決遠(yuǎn)端設(shè)備的供電問題。結(jié)合光纖低損耗及電纜造價(jià)成本低的特點(diǎn)，光纖和同軸電纜通常組合使用。在建筑物平面縱向使用光纖進(jìn)行傳輸，在建筑物平面的橫向進(jìn)入樓層以后使用同軸電纜進(jìn)行傳輸;還可以通過光纖實(shí)現(xiàn)在不同建筑物之間的信號(hào)傳輸，在進(jìn)入建筑物后通過同軸電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸。

（4）五類線室內(nèi)分布系統(tǒng)是利用五類線資源，對(duì)傳統(tǒng)的室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋困難的區(qū)域（包括復(fù)雜的施工環(huán)境、居民敏感、難以協(xié)調(diào)的物業(yè)等）進(jìn)行覆蓋，五類線分布系統(tǒng)布放敷設(shè)線纜方便（可共用現(xiàn)有的寬帶五類線路）、物業(yè)協(xié)調(diào)容易和施工方便。然而五類線信號(hào)傳輸和帶寬有限，該分布系統(tǒng)更多地應(yīng)用于中小型建筑的室內(nèi)覆蓋。

傳統(tǒng)室分中主要以射頻饋線為無線信號(hào)承載介質(zhì)，制造射頻饋線材料的銅價(jià)格高，且傳輸過程中信號(hào)功率損耗大，不得不增加信源設(shè)備或者采用有源設(shè)備的方式對(duì)功率進(jìn)行補(bǔ)償，造成造價(jià)高。線纜走線需要占用大量的豎井、槽道資源，存在物業(yè)協(xié)調(diào)困難等問題。另外，干線放大器、光端機(jī)等有源設(shè)備的設(shè)置以對(duì)功率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆绞?，也?huì)引起系統(tǒng)底噪提升，影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。

2? 室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展研究

室內(nèi)分布系統(tǒng)目前面臨的問題及不足已經(jīng)引起了三家運(yùn)營商、鐵塔公司、主設(shè)備廠家及室分集成單位的關(guān)注，傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)由于施工建設(shè)理念落后、技術(shù)水平限制等，存在著弱覆蓋、投資回收周期長、投入產(chǎn)出比低的問題。為建設(shè)優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，提升網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效率、提升客戶感知，下面針對(duì)2G、3G室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展趨勢進(jìn)行研究。

（1）室內(nèi)分布系統(tǒng)數(shù)字光纖化趨勢。為解決射頻信號(hào)在傳輸過程的損耗大問題，采用光纖線路取代原有的射頻電纜，以更低損耗的光纖資源作為系統(tǒng)傳輸路由，將基站射頻信號(hào)通過數(shù)字處理單元進(jìn)行數(shù)字化處理，射頻信號(hào)通過光遠(yuǎn)端和光近端等設(shè)備轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并傳輸?shù)狡綄?，然后，通過光電轉(zhuǎn)換器的天線進(jìn)行信號(hào)覆蓋，基本上不使用耦合器、功分器等無源器件，從而節(jié)省能源、銅纜材料、費(fèi)用和路由空間。

新型數(shù)字光纖分布系統(tǒng)采用三級(jí)有源設(shè)備結(jié)構(gòu)，包括接入單元、擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端射頻單元。接入單元是主機(jī)設(shè)備，主要用于連接信源以接收射頻信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。然后擴(kuò)展單元通過光纖連接，擴(kuò)展單元主要用于光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。擴(kuò)展設(shè)備和遠(yuǎn)端射頻設(shè)備之間使用五類線進(jìn)行連接，把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、調(diào)制等，最后射頻單元通過室內(nèi)已布放的天線進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)工作。

新型數(shù)字光纖分布系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)無源室內(nèi)分布系統(tǒng)、有源室內(nèi)分布系統(tǒng)以及泄露電纜分布系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的融合，支持多制式網(wǎng)絡(luò)信號(hào)如GSM、CDMA、WLAN及LTE等，不同系統(tǒng)的信號(hào)可以通過接入端的數(shù)字處理單元進(jìn)行數(shù)字化。另外，采用三級(jí)分布式架構(gòu)，施工安裝方便，建設(shè)難度低于饋線系統(tǒng)，促進(jìn)了施工進(jìn)度;采用全光網(wǎng)絡(luò)，所有設(shè)備都可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，能實(shí)時(shí)掌獲網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，節(jié)省運(yùn)維成本。新型數(shù)字光纖分布系統(tǒng)在設(shè)備使用數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)、后期維護(hù)以及多系統(tǒng)融合都更具優(yōu)勢。

（2）信源設(shè)備微型化趨勢。近年興起的Small Cell技術(shù)，也就是小基站，作為宏蜂窩的補(bǔ)充，能夠使運(yùn)營商以更低的成本為用戶提供更好的無線寬帶語音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，Small Cell技術(shù)有利于移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的分流，減輕流量壓力并且進(jìn)一步提高無線頻譜資源利用率。從現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)覆蓋來看，在城市的熱點(diǎn)區(qū)域由于無線傳播環(huán)境復(fù)雜，高頻信號(hào)穿透損耗大，衰減嚴(yán)重等，僅僅依靠宏站組成的單層網(wǎng)絡(luò)難以對(duì)熱點(diǎn)地區(qū)形成良好的覆蓋。而Small Cell具備體積小、安裝方便、對(duì)站址要求低等特點(diǎn)，能夠快速部署滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

相比DAS而言，高容量、成本低、快速部署是Small Cell技術(shù)重要的應(yīng)用場景。對(duì)于傳統(tǒng)的DAS而言，至少存在以下兩個(gè)問題：1）其現(xiàn)網(wǎng)部署需要大量的無源器件，無法監(jiān)控正常損耗帶來的性能衰落;尤其是目前大量的室分系統(tǒng)都是2G時(shí)代完成，建設(shè)時(shí)間長，無源器件問題較多。2）現(xiàn)網(wǎng)部署需要大量的饋線，成本較高。對(duì)于運(yùn)營商來說，Small Cell提供了一種新的快速網(wǎng)絡(luò)部署方式，無須為其新增大量站點(diǎn)，部署具備較低的成本、施工量，更快捷的建網(wǎng)速度，且后續(xù)維護(hù)方便、維護(hù)成本低。能有效地增強(qiáng)信號(hào)的覆蓋、提升用戶感知，使原本只屬于固定帶寬的業(yè)務(wù)延伸到了移動(dòng)終端，讓用戶可以享受到更豐富、更流暢的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。

3? 結(jié)? 論

本文從2G和3G室內(nèi)分布系統(tǒng)的現(xiàn)狀及面臨的問題出發(fā)，通過對(duì)傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)與新型室內(nèi)分布系統(tǒng)的比較，分析了室內(nèi)分布系統(tǒng)未來發(fā)展的新趨勢，為將來室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

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作者簡介：馮業(yè)偉（1988.07-），男，漢族，廣東德慶人，設(shè)計(jì)項(xiàng)目主管，中級(jí)工程師，工學(xué)學(xué)士，研究方向：通信設(shè)計(jì)及無線規(guī)劃。