無線對講系統(tǒng)方案全解

1、.一、 系統(tǒng)概述無線對講覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)是為便利公司管理各部門、保安及操作等人員的日常工作，在緊急或意外事件出現(xiàn)時(shí)可以及時(shí)對所有相關(guān)部門工作人員進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和指揮，實(shí)現(xiàn)高效、即時(shí)的處理，最大的限度減少了可能造成的損失。由于建筑物對無線電波的屏蔽作用，特別是數(shù)據(jù)中心的地下室面積較大。各部位的對講機(jī)接收信號強(qiáng)度不均，對講系統(tǒng)通話不順暢，作為解決內(nèi)部對講系統(tǒng)的屏蔽作用，改善通話質(zhì)量是非常必要的，這也是公司管理使用的一個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)。二、 需求分析根據(jù)上海平高世貿(mào)項(xiàng)目的實(shí)際需求和圖紙情況、公司管理部門使用要求，結(jié)合目前無線頻率的使用條件，為本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一套 420MHz（ MOTOROLA / GR1225

2、B）常規(guī)無線對講覆蓋系統(tǒng)，并采用三個(gè)常規(guī)信道，從通信機(jī)制上實(shí)現(xiàn)了多工作組共享信道的方式來擴(kuò)大通信容量。系統(tǒng)設(shè)計(jì)使信號在公司的公共部位和人員經(jīng)?；顒?dòng)區(qū)域有效地覆蓋，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到覆蓋均勻，信號清晰，穩(wěn)定可靠。本設(shè)計(jì)能夠保證以上要求，以滿足公司內(nèi)部管理、使用和維護(hù)，以及保安、消防、緊急通信之要求等，使其內(nèi)部管理、維護(hù)以及保安、消防人員之間方便、快捷地保持聯(lián)系、通訊，達(dá)到良好的通訊效果?，F(xiàn)擬采用三套信道主機(jī)作為信號源來實(shí)現(xiàn)雙向無線對講的要求，設(shè)計(jì)要求如下：設(shè)計(jì)的無線對講系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域?yàn)樯虾Ｆ礁呤蕾Q(mào)項(xiàng)目的公共區(qū)域，主要設(shè)備機(jī)房，地下層和周邊相鄰建筑；設(shè)計(jì)入網(wǎng)的對講機(jī)發(fā)射功率為 3 瓦，系統(tǒng)天線輸出電平

3、為 +10dBm，信號在覆蓋區(qū)域內(nèi)可測得的場強(qiáng)值不低于 -85dBm，話音質(zhì)量不低于 3 分效果；天線分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)在吊頂以內(nèi)，采用無源器件連接，不影響公司裝修并能有效降低故障率。三、概要設(shè)計(jì)結(jié)合對公司無線對講覆蓋的需求分析，本次設(shè)計(jì)要達(dá)到以下要求：在保證系統(tǒng)整體質(zhì)量及符合國家相關(guān)規(guī)定的前提下，盡可能降低工程造價(jià)成本；盡量考慮施工過程中，原器件安裝牢固，饋線的鋪設(shè)簡便、易行，保證施工不破壞公司建筑結(jié)構(gòu)和裝修的外觀，同時(shí)考慮施工比較容易實(shí)現(xiàn)及施工效率，確定合理的走線.方式；設(shè)計(jì)中盡量作到室內(nèi)場強(qiáng)均勻，并有足夠的邊緣信號強(qiáng)度合理選擇天線的類型和規(guī)劃天線的輸出功率及布放位置，使在滿足設(shè)計(jì)要求達(dá)到良好的

4、均勻覆蓋同時(shí)采用的天線數(shù)量最少；為建立較完美的無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)，在設(shè)計(jì)時(shí)兼顧邊緣場強(qiáng)的計(jì)算，保證不會產(chǎn)生明顯的信號泄漏，同時(shí)覆蓋網(wǎng)絡(luò)必須對外界的干擾小，并且不易受到其他同類設(shè)備的干擾，不僅要考慮通信的覆蓋面，同時(shí)也要考慮到無線電干擾的存在性，必須依靠更合理的設(shè)計(jì)來避免互相的干擾問題。3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)造價(jià)：在保證系統(tǒng)整體質(zhì)量及符合國家相關(guān)規(guī)定的前提下，盡可能降低工程造價(jià)成本，采用低造價(jià)方式設(shè)計(jì)方案；天線的位置、數(shù)量和輸出功率：合理設(shè)定天線的位置、數(shù)量和輸出功率，來達(dá)到均勻覆蓋并滿足邊緣場強(qiáng)要求；場強(qiáng)與信號情況：由于市區(qū)頻率復(fù)用造成頻率污染嚴(yán)重，容易受到干擾或干擾他人，設(shè)計(jì)中作到室內(nèi)場強(qiáng)均勻，信號強(qiáng)度

5、好；噪聲影響：盡量減少使用干線放大器，以降低噪聲的引入；考慮泄漏：為建立高品質(zhì)的無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧邊緣場強(qiáng)的計(jì)算，保證不會產(chǎn)生明顯的信號泄漏；施工難度：考慮施工容易實(shí)現(xiàn)及施工效率，合理安排走線；擴(kuò)容考慮：考慮將來的擴(kuò)容，采用寬頻腔體耦合器、功分器和寬頻室內(nèi)天線等器件和饋線。3.2 技術(shù)指標(biāo)無線對講的呼損率 2；無線對講的接通率98；無線對講覆蓋區(qū)內(nèi)可接通率：要求在無線對講覆蓋區(qū)內(nèi)的95位置， 99的時(shí)間移動(dòng)手持對講機(jī)可接入網(wǎng)絡(luò)；室內(nèi)無線對講覆蓋的邊緣場強(qiáng)： -85dBm，地下室及電梯 -95dBm；外泄電平（建筑物 50 米左右） -105dBm；覆蓋區(qū)與周圍各建筑內(nèi)對講機(jī)系統(tǒng)之間無

6、互相干擾。.3.3 設(shè)計(jì)容量首先，根據(jù)無線對講覆蓋系統(tǒng)需要一呼百應(yīng)的特點(diǎn)，一個(gè)信道內(nèi)必須能夠容納相當(dāng)數(shù)量的對講機(jī)，上海平高世貿(mào)項(xiàng)目采用常規(guī)對講機(jī)系統(tǒng)，從通信機(jī)制上實(shí)現(xiàn)了多工作組共享信道的方式來擴(kuò)大通信容量，本次采用三個(gè)信道后，實(shí)際的系統(tǒng)容量如下：最低 3 組同時(shí)在線通話；最多容納 35 個(gè)通話組（非繁忙情況） ；分級管理更合理，可做到3 級通信調(diào)度；私線保密呼叫功能更適合領(lǐng)導(dǎo)的需要。但考慮到通信組最終仍必須綁定在規(guī)定的信道和間隙中，若同個(gè)信道的相同間隙內(nèi)容納過多的工作組仍會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，必須通過合理的規(guī)劃來避免此類問題，影響信道堵塞的因素主要一下幾點(diǎn)：信道內(nèi)有通信十分繁忙的工作組（類似公司安保

7、部的呼叫組） ；信道內(nèi)工作組通信高峰期相近。所以為避免堵塞問題，我們將繁忙的工作組錯(cuò)開，特殊必須長時(shí)間占用信道的工作組單獨(dú)規(guī)劃獨(dú)占間隙。多個(gè)不同通信高峰期的工作組組合在一個(gè)間隙內(nèi)來解決通信堵塞的問題。本項(xiàng)目的信道分配規(guī)劃如下：部門名稱信道分配信道屬性公司安保部 1 信道 1 間隙 在網(wǎng)，覆蓋全區(qū)，獨(dú)占信道 可通過旋轉(zhuǎn)頻道實(shí)現(xiàn)跨組通信，公司工程部 2 信道 1 間隙 在網(wǎng)，覆蓋全區(qū)，獨(dú)占信道 也設(shè)定鎖定在某個(gè)頻道上。.公司管理部3信道 1間隙在網(wǎng)，覆蓋全區(qū)，獨(dú)占信道公司保潔部2信道 2間隙在網(wǎng)，覆蓋全區(qū)，獨(dú)占信道其它3信道 2間隙在網(wǎng)，覆蓋全區(qū)，獨(dú)占信道四、設(shè)計(jì)說明整個(gè)無線對講室內(nèi)分布系統(tǒng)是包括

8、信號源、管理平臺，無源天饋分布系統(tǒng)等組成。上海平高世貿(mào)項(xiàng)目的無線對講覆蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量為三套常規(guī)轉(zhuǎn)發(fā)信道，可容納兩組以上覆蓋館區(qū)的工作組在網(wǎng)內(nèi)工作，機(jī)房內(nèi)由 19 英寸機(jī)柜組成主機(jī)部分，三常規(guī)信道主機(jī)經(jīng)過合路平臺后，再由單根線纜送往樓層區(qū)域，上海平高世貿(mào)項(xiàng)目為單體結(jié)構(gòu)，各個(gè)層面的分割功能也不同，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行天線布局設(shè)計(jì)，公司自地下層開始，每層的重要區(qū)域和公共區(qū)域都設(shè)有天線，對樓梯和電梯也考慮了覆蓋， 經(jīng)過計(jì)算天線末端的輸出功率保持在 10dBm，每套天線的輸出增益均等，實(shí)現(xiàn)公司地下和地面的對講機(jī)信號的均勻分布。同時(shí)對以后的覆蓋和信道增容做了端口預(yù)留。對于室外屬于公司的公共區(qū)域，在建筑頂層安裝

9、一套室外全向天線以保證公司外圍也能接收到良好的對講信號，同時(shí)控制信號的覆蓋范圍不超過公司的用地紅線。4.1 信道處理源的選擇選擇摩托羅拉 GR1225B系列無線常規(guī)對講信道機(jī)作為信號源，具有功率大，信號穩(wěn)定，抗干擾強(qiáng)，話音清晰等特點(diǎn)。更能安裝于標(biāo)準(zhǔn) 19 英寸機(jī)柜內(nèi)，可多路合路安裝，單信道輸出功率在 40W。電源采用 220AC交流供電，峰值功耗 500W。4.2 信號外泄分析由于信號泄露會給系統(tǒng)帶來過多的干擾，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量減小信號泄露，根據(jù)不同的環(huán)境，一般采取以下兩種方式：一是采用“多天線小功率 ”的方式；二是采用定向天線覆蓋。下面對不同系統(tǒng)的外泄進(jìn)行如下分析，其中目前室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)

10、計(jì)方案中，天線的出口功率一般都不會達(dá)到 15dBm，無線對講系統(tǒng)的天線通常設(shè)計(jì)在核心筒周圍的走廊內(nèi)，距離建筑邊緣還有充足的衰減距離。可測得到距離天線口20 米處的信號強(qiáng)度基本上都小于-85dBm，滿足系統(tǒng)需求。D 米處路徑損耗 L（D）天線口發(fā)射功距離天線口 20 米處信頻率（修正的多墻模型公式）率（ dBm）號強(qiáng)度（ dBm）L（1）L（5） L（10） L（15）L（20）.400MHz66.680.686.690.192.68-89.64.3 主機(jī)、天線安裝位置和輸入功率結(jié)合模擬測試的結(jié)果以及現(xiàn)場施工的可實(shí)施性，在滿足無線對講覆蓋要求的情況下綜合考慮原有布線路由以及天線點(diǎn)位，盡量節(jié)約成本

11、。主機(jī)放置在安?？刂浦行奶炀€布置點(diǎn)位請參考點(diǎn)位圖及點(diǎn)位表為防止室內(nèi)信號泄漏，我們盡量降低天線口的入口功率，保證信號不外泄干擾室外其他建筑。公司主體距離公共區(qū)域50 米以上，不會對周圍其他建筑內(nèi)的復(fù)用頻率無線對講覆蓋系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。天線編號天線類型距窗邊距離（ m）天線入口功率（ dBm）隔斷情況ANT09-01F全向吸頂天線105隔斷磚墻鋼化玻璃墻面4.4 系統(tǒng)合路分析由于無線對講覆蓋系統(tǒng)含有三套信道主機(jī)，為饋送到單一一套天線分布系統(tǒng)內(nèi)發(fā)射，必須通過對信號進(jìn)行合路處理。合路設(shè)備采用暢博的 10dB定向耦合合路單元，雙環(huán)通器保證合路信道之間高達(dá) 70dB的隔離度，單信道在合路后衰減 3dB 信號電

12、平。三信道系統(tǒng)互調(diào)干擾性小可以忽略不計(jì)，考慮充足的合路后饋送功率就可以了，接收部分采用多路分路器作為接收單元，總輸出增益提10dB，雙工器合并合路器和分路器之間的信號為單路收發(fā)共纜形式，插損低于1.8dB。.4.5 信號強(qiáng)度的推算天線末端的信號推算：根據(jù)無線電管理局的設(shè)計(jì)要求， 天線末端的最大信號強(qiáng)度不能高于 15dBm，設(shè)定以單根天線端口輸出為 10dBm，根據(jù)自由空間損耗公式：L = 32.4 + 20log（F） + 20Log （D）墻體類型混凝土墻（ 100mm）磚墻玻璃混凝土樓板（ 80mm）天花板管道穿透損耗（ dB）1215512 51010138不同材料穿透損耗經(jīng)驗(yàn)值： （4

13、00MHz）建材（厚度 mm）木板（ 15） 石膏板（ 7） 磚（ 60） 磚（含水）瓦（ 15） 隔熱玻璃纖維損耗（ dB）3.20.11.35.57.534.1因此，建筑內(nèi)天線能覆蓋的半徑遵循以下公式：P-15-12-8-L < -90dBmP=10dBmL=55dBm代入公式 1 算得天線能覆蓋的半徑為D=20M由此得出，設(shè)計(jì)天線端口增益為10dBm的情況下，通過建筑的墻體，隔板和管道的充分衰減后，到達(dá) 20M處的信號可保持在 -90dBm以上，單根天線的覆蓋半徑小于20M。.4.6 電磁輻射防護(hù)分析根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB9172-88環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) ，環(huán)境電磁波容許

14、輻射強(qiáng)度分為兩個(gè)級別，如下表所示：允許場強(qiáng)（W / cm2 ）波長一級區(qū)域二級區(qū)域300MHz300GHz<10<40一級標(biāo)準(zhǔn)：為安全區(qū)，指在該電子波強(qiáng)度下長期居住、工作、生活的一切人群，均不會受到任何有害影響的區(qū)域；二級標(biāo)準(zhǔn)：為中間區(qū)，指在該電子波強(qiáng)度下長期居住、工作、生活的一切人群可能引起潛在性不良反應(yīng)的區(qū)域。一定區(qū)域的 EIRP為： EIRPSrd s其中， Sr 為平均坡印廷矢量的徑向分量，在這對應(yīng)為不同級別標(biāo)準(zhǔn)；ds 為輻射區(qū)域的球面積。距離天線20cm處，按照一級標(biāo)準(zhǔn)要求EIRP不能超過 17dBm，二級標(biāo)準(zhǔn)要求 EIRP 不能超過23dBm。對于目前室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線

15、出口功率，在設(shè)計(jì)的時(shí)候天線的出口功率一般都是小于15dBm，所以是能夠滿足電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的。五、系統(tǒng)工作環(huán)境5.1電源（1）為了保證系統(tǒng)在 24小時(shí)內(nèi)不間斷地工作，系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房應(yīng)保證兩路供電，一旦一路供電出現(xiàn)故障，應(yīng)自動(dòng)或人工切換到另一路供電，如果沒有條件做到二路供電，應(yīng)自行配備發(fā)電機(jī)或應(yīng)急逆變后備電源，機(jī)房電源 220VAC/50Hz±10%。5.2 溫度、濕度系統(tǒng)設(shè)備不能長期工作在較高的溫度下，因此要求機(jī)房的溫度應(yīng)控制在 20 5之間，建議機(jī)房安裝空調(diào)設(shè)備，系統(tǒng)附近不應(yīng)存在高溫?zé)嵩醇皬?qiáng)烈電磁輻射的物體，系統(tǒng)管理終端，系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)、交換單元、擴(kuò)充槽的工作溫度控制在 20 5，信

16、道機(jī)、功率放大器及天線共用器工作溫度控制在 -10 30，濕度應(yīng)控制在 40%85%之間為宜。.5.3 接地設(shè)備接地：設(shè)備應(yīng)有接地要求，且與公用電源接地系統(tǒng)分開至少 8米，這樣可以保證其它接地系統(tǒng)的巨大電流不至回到系統(tǒng)的接地線中。同時(shí)，也減少了其它接地環(huán)路的交流雜波串進(jìn)系統(tǒng)的概率。設(shè)備接地的容量一般應(yīng)為 20A，地阻值應(yīng)小于 5 。5.4 安裝機(jī)房的場地要求（1）系統(tǒng)設(shè)備安裝位置距后墻應(yīng)留有0.6m左右的維修通道。（2）機(jī)房內(nèi)高度應(yīng)2.7m。（3）基站設(shè)備機(jī)房應(yīng)盡可能接近弱電機(jī)房或者弱電井道，通常此距離應(yīng)小于15m。（4）機(jī)房承重為 100kg/m2 。（5）防塵，設(shè)備放置地點(diǎn)要求通風(fēng)、干燥、

17、清潔、附近應(yīng)沒有大型的用電設(shè)備。系統(tǒng)控制中心設(shè)備的工作環(huán)境應(yīng)有一定的防塵要求，因此機(jī)房應(yīng)采用全封閉式結(jié)構(gòu)。六、設(shè)備選型及介紹6.1 控制信道機(jī) GR1225B（摩托羅拉）頻率范圍： 136-174； 403-470MHz頻道數(shù)目： 16頻道間隔： 12.5/25 kHz （VHF）頻率穩(wěn)定： ±2.5 ppm工作溫度： -30 +60 電源： 13.8V DC 220V AC 天線阻抗 50 N 型尺寸： 45H x 132W x 285D （mm）重量： 11Kg輸出功率： 25 40W頻率偏移： ±5.0kHz （25KHz）；±2.5kHz （12.5KHz

18、）鄰道功率： 70dB（wide， middle ）； 60dB（ narrow ）音頻失真： 1KHz，60頻偏時(shí) <3%靈 敏 度： <0.35 V（12.5 ）； <0.35 V（25）靜噪靈敏度： -4dBV typ. （emf.threshold）鄰道選擇度： 75dBtyp. （ wide， middle ）； 65dB typ. （ narrow ）雜波抑制： 75Db互調(diào)： 67dB typ.輸出功率： 4.0W typ.at 3% dist/46.2 室內(nèi)天線 TLB-410（暢博）電氣性能產(chǎn)品型號TLB-144/430V-頻率范圍144MHz &

19、430MHz輸入阻抗50駐波比<1.4增益2.15dBi （144MHz）， 3.5dBi （430MHz）極化方式垂直避雷保護(hù)直流接地耐功率100W接頭形式SL16機(jī)械特性尺寸500mm重量凈重： 380g；毛重： 430g輻射振子材料不銹鋼6.3 1/2同軸電纜 HCAAY-50-12（中天日立）電氣特性1/4"s 3/8"s 3/8" 1/2"s 1/2" 7/8"s7/8"7/8" 低 1-1/4" 1-5/8"特性阻抗（ ）50±1速度系數(shù)（ %）83828881888

20、888888888電容（ pF/m）80827683767676767676.最大使用頻率（ GHZ）20.413.41310.28.8554.93.32.7額定功率峰值（ KW）8.213.515.61958909199.5200290內(nèi)導(dǎo)體直流電阻10.455.34.192.971.622.971.21.40.780.91（/Km）外導(dǎo)體直流電阻7.024.53.083.542.081.311.21.190.660.52（/Km）絕緣介電強(qiáng)度（ DC.V） 200025002500250060006000 10000100001000015000最大電壓駐波比、三階交調(diào)（dBc）頻率（ MHZ） 1/4"s3/8"s 3/8" 1/2"s 1/2" 7/8"s 7/8" 7/8" 低 1-1/4" 1-5/8"400-5001.15最大電壓駐波比800-10001.151700-22001.15三階交調(diào)（ dBc）155標(biāo)準(zhǔn)要求衰減： VSWR 1.0，電纜溫度 20；平均功率： VSWR 1.0，環(huán)境溫度 40，內(nèi)導(dǎo)體溫度100