室內(nèi)覆蓋技術(shù)8

1、現(xiàn)代通信技術(shù)進(jìn)展第八講：室內(nèi)覆蓋技術(shù)一、為什么要建設(shè)室內(nèi)覆蓋系一、為什么要建設(shè)室內(nèi)覆蓋系？n隨著城市里移動(dòng)用戶的增加以及高層建筑越來(lái)越多，話務(wù)密度和覆蓋要求也不斷上升。這些建筑物規(guī)模大、質(zhì)量好，對(duì)移動(dòng)電話信號(hào)有很強(qiáng)的屏蔽作用。n在大型建筑物的低層、地下商場(chǎng)、地下停車(chē)場(chǎng)等環(huán)境下，移動(dòng)通信信號(hào)弱，手機(jī)無(wú)法正常使用，形成了移動(dòng)通信的盲區(qū)和陰影區(qū)；一、為什么要建設(shè)室內(nèi)覆蓋系一、為什么要建設(shè)室內(nèi)覆蓋系n在中間樓層，由于來(lái)自周?chē)煌拘盘?hào)的重疊，產(chǎn)生乒乓效應(yīng)，手機(jī)頻繁切換，甚至掉話，嚴(yán)重影響了手機(jī)的正常使用；n在建筑物的高層，由于受基站天線的高度限制，無(wú)法正常覆蓋，也是移動(dòng)通信的盲區(qū)。在有些建筑物內(nèi)，雖

2、然手機(jī)能夠正常通話，但是用戶密度大，基站信道擁擠，手機(jī)上線困難。n特別是移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量、質(zhì)量是運(yùn)營(yíng)商獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素。網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量從根本上體現(xiàn)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平，是所有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的主題。n室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)正是在這種背景之下產(chǎn)生的。室內(nèi)移動(dòng)通信環(huán)境的不足覆蓋方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了無(wú)線電波較大的傳輸衰耗，形成了移動(dòng)信號(hào)的弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)甚至盲區(qū);n容量方面，建筑物諸如大型購(gòu)物商場(chǎng)、會(huì)議中心，由于移動(dòng)電話使用密度過(guò)大，局部網(wǎng)絡(luò)容量不能滿足用戶需求，無(wú)線信道發(fā)生擁塞現(xiàn)象;質(zhì)量方面，建筑物高層空間極易存在無(wú)線頻率干擾，服務(wù)小區(qū)信號(hào)不穩(wěn)定，出現(xiàn)乒乓切換效應(yīng)

3、，話音質(zhì)量難以保證，并出現(xiàn)掉話現(xiàn)象。新建大型建筑、停車(chē)場(chǎng)、辦公樓、賓館和公寓等。n車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、體育館、購(gòu)物中心等，增加微蜂窩建立分層結(jié)構(gòu)。高層建筑的頂部，收到多個(gè)基站的功率近似的信號(hào)。什么是室內(nèi)覆蓋？什么是室內(nèi)覆蓋？室內(nèi)覆蓋是針對(duì)室內(nèi)用戶群、用于改善建筑物內(nèi)移動(dòng)通信環(huán)境的一種成功的方案，近幾年在全國(guó)各地的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商中得到了廣泛應(yīng)用。什么是室內(nèi)覆蓋？什么是室內(nèi)覆蓋？n室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)為上述問(wèn)題提供了較佳的解決方案。其原理是利用室內(nèi)天線分布系統(tǒng)將移動(dòng)基站的信號(hào)均勻分布在室內(nèi)每個(gè)角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號(hào)覆蓋。n室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)，可以較為全面地改善建筑物內(nèi)的通話質(zhì)量，提高移動(dòng)電話接

4、通率，開(kāi)辟出高質(zhì)量的室內(nèi)移動(dòng)通信區(qū)域；同時(shí)，使用微蜂窩系統(tǒng)可以分擔(dān)室外宏蜂窩話務(wù)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，從整體上提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的方法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的方法n實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的技術(shù)方案可分為三種：無(wú)線電波在室內(nèi)傳播隨距離的衰減微蜂窩有線接入方式微蜂窩有線接入方式n是以室內(nèi)微蜂窩系統(tǒng)作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號(hào)源，即有線接入方式。適用于覆蓋范圍較大且話務(wù)量相對(duì)較高的建筑物內(nèi)，在市區(qū)中心使用較多，解決覆蓋和容量問(wèn)題。宏蜂窩無(wú)線接入方式宏蜂窩無(wú)線接入方式n是以室外宏蜂窩作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號(hào)源，即無(wú)線接入方式。適用于低話務(wù)量和較小面積的室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，在市郊等偏遠(yuǎn)地區(qū)使用較多。直放站（直放

5、站（Repeater）n在室外站存在富余容量的情況下，通過(guò)直放站（Repeater）將室外信號(hào)引入室內(nèi)的覆蓋盲區(qū)。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的組成室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的組成n室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由信號(hào)源和信號(hào)分布系統(tǒng)兩部分組成信號(hào)源提取的幾種方法信號(hào)源提取的幾種方法 n直放站做信號(hào)源直放站做信號(hào)源1.通過(guò)直放站的施主天線直接從附近基站提取信號(hào)；2.用耦合器從附近基站耦合部分信號(hào)通過(guò)光纖傳送到盲區(qū)內(nèi)的直放站。3.用耦合器從附近基站耦合部分信號(hào)通過(guò)電纜傳送到盲區(qū)內(nèi)的直放站。n增加微蜂窩增加微蜂窩(基站基站) 信號(hào)分布的基本方式信號(hào)分布的基本方式 n無(wú)源天饋分布無(wú)源天饋分布方式方式n通過(guò)無(wú)源器件和天線、饋線，將信號(hào)傳送和分配

6、到室內(nèi)所需環(huán)境，以得到良好的信號(hào)覆蓋。用于中小型地區(qū)。有源分布方式有源分布方式n通過(guò)有源器件(有源集線器、有源放大器、有源功分器、有源天線等)和天饋線進(jìn)行信號(hào)放大和分配。光纖分布方式光纖分布方式n主要利用光纖來(lái)進(jìn)行信號(hào)分布。適合于大型和分散型室內(nèi)環(huán)境的主路信號(hào)的傳輸。泄漏電纜分布方式泄漏電纜分布方式n信號(hào)源通過(guò)泄漏電纜傳輸信號(hào)，并通過(guò)電纜外導(dǎo)體的一系列開(kāi)口，在外導(dǎo)體上產(chǎn)生表面電流，從而在電纜開(kāi)口處橫截面上形成電磁場(chǎng)，這些開(kāi)口就相當(dāng)于一系列的天線起到信號(hào)的發(fā)射和接收作用。它適用于隧道、地鐵、長(zhǎng)廊等地形。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的工程建設(shè)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的工程建設(shè)n室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)可分為準(zhǔn)備、市場(chǎng)、協(xié)商、設(shè)計(jì)、

7、安裝、驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)等七個(gè)階段 準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作n準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作是指由技術(shù)人員對(duì)建筑物內(nèi)的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，確定工程選點(diǎn)。準(zhǔn)備工作是整個(gè)工程的發(fā)起階段，下述選點(diǎn)原則可供參考：選點(diǎn)原則n第一，盡量尋找室內(nèi)信號(hào)不好、又有人流量的建筑物作為室內(nèi)覆蓋選點(diǎn)的對(duì)象。n第二，選擇城區(qū)內(nèi)知名的高層建筑進(jìn)行覆蓋，如熱賣(mài)出租的寫(xiě)字樓。就目前的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段而言，對(duì)于高層空間的無(wú)線干擾及乒乓切換效應(yīng)，沒(méi)有其它更為有效的解決方案。n第三，分析宏蜂窩話務(wù)情況、劃定高話務(wù)區(qū)域，然后在高話務(wù)區(qū)域?qū)ふ以拕?wù)熱點(diǎn)建筑，利用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)吸收建筑物內(nèi)的話務(wù)，從而緩解宏蜂窩容量方面的壓力。一般可選擇城區(qū)中心人流量大的商場(chǎng)、酒肆等，不論

8、信號(hào)覆蓋情況如何，均考慮進(jìn)行覆蓋.確定覆蓋區(qū)域室內(nèi)覆蓋的目的是在建筑物內(nèi)部需要場(chǎng)強(qiáng)覆蓋，而基站信號(hào)又無(wú)法輻射的區(qū)域提供理想的信號(hào)覆蓋。因此，工程設(shè)計(jì)的首要工作是勘測(cè)確定哪些區(qū)域已被基站所覆蓋，哪些區(qū)域還需室內(nèi)分布系統(tǒng)增強(qiáng)信號(hào)。在勘測(cè)時(shí)，應(yīng)特別注意話務(wù)繁忙地帶，即用戶最經(jīng)常使用移動(dòng)電話的地方.往往這一區(qū)域要設(shè)計(jì)一個(gè)分布天線.預(yù)測(cè)覆蓋效果并確定工程方案經(jīng)過(guò)實(shí)地勘測(cè)，可基本確定各分布天線的位置，并根據(jù)各分布天線管轄范圍來(lái)確定其每個(gè)信道的輸出功率Ptd。為了使方案規(guī)劃更加準(zhǔn)確，往往可對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋預(yù)測(cè).室內(nèi)覆蓋所需設(shè)備與器件室內(nèi)覆蓋所需設(shè)備與器件n室內(nèi)覆蓋所需設(shè)備與器件室內(nèi)覆蓋所需設(shè)備與器件

9、n微蜂窩，基站n直放站(寬帶、信道選擇)：增益7090db,20-33dBm輸出n干線放大器：增益3050db,20-30dBm輸出n耦合器：40dB(-0.3),30dB(-0.3),20dB(-0.5),10dB(-0.8),7dB(-1.1),5dB(-1.3)n功分器：4功分器(-6.4)；3功分器(-5)，二功分器(-3.3)n室內(nèi)天線：定向(60-120度，5-10dBi),全向吸頂(2-5dBi)饋線接頭：n波紋管電纜：7/8(-4dB/100m);1/2(-7dB/100m);1/4(-11dB/100m);n屏蔽網(wǎng)電纜：7D-FB(-15dB/100m);9D-FB(-12d

10、B/100m);12D-FB(-9dB/100m)n泄漏電纜：7/8(-6dB/100m);1-1/8(-4dB/100m)n施主基站：水平波束角35度；增益：15-18dBin光端機(jī)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)n光纖：雙纖、單纖上行信噪比上行信噪比n基站的白噪聲為-120dBm，為了保證接收機(jī)的靈敏度，需要設(shè)置上行增益，使上行鏈路的總輸入噪聲小于-120dBm.n如：基站輸出P43dBm，輸入到直放站為-40dBm，即有效路徑損耗為83dB，那么直放站的上行增益設(shè)置一定要小于：n83后級(jí)總的噪聲系數(shù)n如只有直放站是有源器件，噪聲系數(shù)為5dB，增益應(yīng)設(shè)為小于78db;n如增益設(shè)為80，直放站總的噪聲-1

11、15dBm(白噪聲噪聲系數(shù))，在輸出口變?yōu)?35dBm，經(jīng)過(guò)83dB的有效路徑損耗輸入到基站為-118dBm，大于源噪聲-120dBm,使基站接收機(jī)靈敏度降低2dB.場(chǎng)強(qiáng)分布的一般設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)分布的一般設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)n掉話率：99%n接通率：95%(95%以上的地方可接通)n邊緣場(chǎng)強(qiáng)：-85dBmC/I12dBn天線口功率：5-15dBmn室外溢出信號(hào)：-85dBmn上行噪聲電平：95%如何評(píng)價(jià)一個(gè)好的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)如何評(píng)價(jià)一個(gè)好的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)n1以最少的設(shè)備滿足設(shè)計(jì)要求；n2不會(huì)因增加室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能；n3兼容所有移動(dòng)通信體制：CDMA800，GSM900，DCS1800，3G(2G

12、Hz頻段，增加新的系統(tǒng)簡(jiǎn)單方便；)n4使用壽命長(zhǎng)，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，管理維護(hù)方便；n5綜合考慮性價(jià)比室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)實(shí)例：普通電纜方式普通電纜方式是比較常用的一種方式，主要用于多層寫(xiě)字樓和大型商場(chǎng)，地鐵的大廳和月臺(tái)也有使用的泄漏電纜方式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)泄漏電纜方式n泄漏電纜是由同軸電纜上分裝多泄漏電纜是由同軸電纜上分裝多路天線演變出來(lái)的連續(xù)天線采路天線演變出來(lái)的連續(xù)天線采用這種方式的優(yōu)點(diǎn)是場(chǎng)強(qiáng)均勻，用這種方式的優(yōu)點(diǎn)是場(chǎng)強(qiáng)均勻，可以根據(jù)設(shè)計(jì)有效地控制覆蓋范可以根據(jù)設(shè)計(jì)有效地控制覆蓋范圍，適用于狹長(zhǎng)型區(qū)域圍，適用于狹長(zhǎng)型區(qū)域小靈通室內(nèi)覆蓋方案小靈通室內(nèi)覆蓋方案小靈通室內(nèi)覆蓋方案小靈通室內(nèi)覆蓋方案采用集成天線前

13、后的對(duì)比幾種常用的場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型n統(tǒng)計(jì)模型：對(duì)移動(dòng)通信服務(wù)區(qū)內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。在大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中用統(tǒng)計(jì)方法總結(jié)出場(chǎng)強(qiáng)中值隨頻率、距離、天線高度等因素的變化規(guī)律。幾種常用的場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型n確定模型：將地形、地物、環(huán)境適當(dāng)理想化后，采用射線光學(xué)法等確定方法求取場(chǎng)強(qiáng)的變化規(guī)律。n回歸模型：將計(jì)算或測(cè)量得到的路徑損耗隨傳播距離而變化的數(shù)據(jù)按“距離乘方法則”做線性回歸處理，擬合出路徑損耗的變化規(guī)律。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)中的饋線無(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)的主要技術(shù)指標(biāo)室內(nèi)吸頂天線主要技術(shù)參數(shù)寬頻帶功分器主要技術(shù)參數(shù)PHS覆蓋組網(wǎng)方式PHS基站基站定向耦合器功分器室內(nèi)天線干線放大器射頻電纜10dBm30dBm1F2FnF23.5dB

14、m1:157.5dBm5dBm6dBm6dBm3dBm5dBm由于PHS頻段和3G頻段工作頻率相近，線路損耗、器件差損、天線增益都沒(méi)有大的改變，因此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也不需要調(diào)整，只需要在原先的信號(hào)源處加入3G信號(hào)，并且改造干放即可，系統(tǒng)升級(jí)非常簡(jiǎn)便。 PHS干線放大器干線放大器3G干線放大器干線放大器多頻段合路器室內(nèi)分布系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)多頻段合路器室內(nèi)分布系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)WLAN干線放大器干線放大器一種新型的室內(nèi)信號(hào)覆蓋技術(shù)一種新型的室內(nèi)信號(hào)覆蓋技術(shù)Femtocell 據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)：目前階段移動(dòng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的60，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的70發(fā)生在室內(nèi)，這說(shuō)明移動(dòng)用戶雖然使用的是移動(dòng)終端，但大部分的業(yè)務(wù)發(fā)生在固定場(chǎng)所

15、，因此確保室內(nèi)信號(hào)的覆蓋質(zhì)量是3G是否能夠取得成功的關(guān)鍵。由于3G網(wǎng)絡(luò)工作在較高的2G頻段，無(wú)線信號(hào)的穿墻損耗較2G網(wǎng)絡(luò)高了很多，原來(lái)2G網(wǎng)絡(luò)室外宏基站可以覆蓋到的室內(nèi)區(qū)域現(xiàn)在很多成了盲區(qū)。通過(guò)增加室外基站的數(shù)量來(lái)進(jìn)行深度覆蓋的方法成本很高，包括基站選址、設(shè)備投入等問(wèn)題，而目前傳統(tǒng)的室內(nèi)分布系統(tǒng)只能解決商業(yè)樓宇和公共空間的覆蓋，尚無(wú)法進(jìn)行住宅小區(qū)的室內(nèi)布線，因此3G時(shí)代室內(nèi)覆蓋問(wèn)題將比2G更嚴(yán)重.Femtocell概念根據(jù)FemtoForum對(duì)Femtocell的定義，F(xiàn)emtocell是一種工作在許可頻段上的低功率AP（無(wú)線接入點(diǎn)）設(shè)備，通過(guò)居民的DSL或cable寬帶與移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)連接，

16、支持標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)終端設(shè)備Femtocell被稱為毫微微小區(qū)，是一種小型的低功率蜂窩基站，設(shè)計(jì)的初衷主要用于家庭及小型辦公室等室內(nèi)場(chǎng)所，因此也被稱為家庭基站（homebasestation）。它的作用是作為蜂窩網(wǎng)在室內(nèi)覆蓋的補(bǔ)充，為用戶提供話音及數(shù)據(jù)服務(wù)；其發(fā)射功率較小，一般為毫瓦級(jí)，覆蓋半徑一般為50200米。單個(gè)Femtocell設(shè)備一般可支持4個(gè)活動(dòng)用戶，空中接口符合3GPP/3GPP2標(biāo)準(zhǔn)，因此適用于任何現(xiàn)有的移動(dòng)終端。Femtocell使用IP協(xié)議，通過(guò)用戶已有的ADSL、LAN等寬帶電路連接，遠(yuǎn)端由專(zhuān)用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)從IP網(wǎng)到移動(dòng)網(wǎng)的連接。設(shè)備大小與ADSL調(diào)制解調(diào)器相似，具有安裝方便、自動(dòng)

17、配置、自動(dòng)規(guī)劃、即插即用等特點(diǎn)，支持GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、EVDO等各種網(wǎng)絡(luò)制式。Femtocell系統(tǒng)在網(wǎng)元功能配置上與傳統(tǒng)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)有很大的不同，主要定位于家庭或中小辦公室接入，室內(nèi)通信的特點(diǎn)不同于室外環(huán)境，對(duì)容量需求小，且沒(méi)有用戶突然增加的情況，不需要過(guò)多考慮呼吸效應(yīng)、切換等問(wèn)題。在Femtocell技術(shù)出現(xiàn)的早期，由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于Femtocell設(shè)備的功能組成及設(shè)備接口，各廠家的實(shí)現(xiàn)方式各不相同，通常采用扁平化的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，F(xiàn)emtocell設(shè)備集成傳統(tǒng)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)網(wǎng)元的功能，如NodeB、RNC功能，更進(jìn)一步的扁平化方案是集成NodeB、RNC、

18、SGSN與GGSN功能。長(zhǎng)期以來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一導(dǎo)致了不同廠家的產(chǎn)品不能夠互聯(lián)互通，無(wú)法統(tǒng)一組網(wǎng)，阻礙了Femtocell的商用進(jìn)程，2009年4月，全球第一個(gè)UMTSFemtocell標(biāo)準(zhǔn)獲批并被納入3GPPRelease8標(biāo)準(zhǔn)，使不同廠商的設(shè)備接入到統(tǒng)一的Femto網(wǎng)關(guān)成為可能，新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布為Femtocell網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用鋪平了道路。Femtocell網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架Femtocell網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架femtocell終端設(shè)備HNBGW（HomeNodeBGateway)安裝在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)一側(cè)，匯聚來(lái)自眾多HNB的業(yè)務(wù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的lu-CS和lu-PS接口回傳到無(wú)線核心網(wǎng)絡(luò)。Femtocell的市場(chǎng)價(jià)值n改善室內(nèi)信號(hào)覆蓋，提高服務(wù)質(zhì)量n在3G環(huán)境中，通過(guò)室外宏基站的穿透來(lái)覆蓋住宅小區(qū)無(wú)法保證室內(nèi)的深度覆蓋，通過(guò)部署室內(nèi)Femtocell可以有效的提高室內(nèi)信號(hào)質(zhì)量水平，由此帶來(lái)用戶的寬帶和語(yǔ)音服務(wù)質(zhì)量的極大提高，同時(shí)由于Femtocell只支持家庭授權(quán)用戶的接入，家庭用戶可獨(dú)享3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源，提升用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)。n快速擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)，增加網(wǎng)絡(luò)容量n每個(gè)Femtocell相當(dāng)于一個(gè)完整的基站，增加Femtocell終端數(shù)量相當(dāng)于增加基站數(shù)量，當(dāng)然也增加全網(wǎng)的容量，一旦獲得用戶認(rèn)可并大量使用，可快速擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量。n節(jié)省運(yùn)營(yíng)商投資，減少CAPEX和OPEX值nFemtocell主