Ch01_室内覆盖系统综述

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1、室内覆盖系统综述 北京阿法迪信息技术研究中心 2009 3 为什么要建设室内覆盖系统 问题 随着移动用户数目以及高层建筑越来越多 话务密度和覆 盖要求也不断上升 另外 这些建筑物规模大 对移动通 信信号有很强的屏蔽作用 移动通信的盲区和阴影区 在大型建筑物的低层 地下商场 地下停车场等环境下 移动通 信信号弱 手机无法正常使用 在建筑物的高层的移动通信的盲区 由于受基站天线的高度限制 无法正常覆盖 乒乓效应 在中间楼层 由于来自周围不同基站信号的重叠 手机频繁切换 甚至掉话 严重影响了手机的正常使用 在有些建筑物内 虽然手机能够正常通话 但是用户密度 大 基站信道拥挤 手机上线困难 进行室内覆

2、盖系统建设的理由 室内移动通信环境有太多需要完善的地方 覆盖方面 由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用 造成了无线电波较大的传输衰耗 形成了移动信 号的弱场强区甚至盲区 容量方面 建筑物诸如大型购物商场 会议中心 由于移动电话使用密度过大 局部网络容量不 能满足用户需求 无线信道发生拥塞现象 质量方面 建筑物高层空间极易存在无线频率干 扰 服务小区信号不稳定 出现乒乓切换效应 话音质量难以保证 并出现掉话现象 室内覆盖的场景 室内分布系统方案的选择 什么地区需要室内覆盖 室内盲区 新建大型建筑 停车场 办公楼 宾馆和公寓等 话务量高的大型室内场所 车站 机场 商场 体育馆 购物中心等 增加微蜂窝建立

3、分层结构 发生频繁切换的室内场所 高层建筑的顶部 收到多个基站的功率近似的信 号 什么是室内覆盖 室内覆盖是针对室内用户群 用于改善建筑物内移动通信 环境的一种成功的方案 近几年在全国各地的移动通信运 营商中得到了广泛应用 室内覆盖系统为上述问题提供了较佳的解决方案 其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室 内每个角落 从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖 室内覆盖系统的建设 可以较为全面地改善建筑物内的通 话质量 提高移动电话接通率 开辟出高质量的室内移动 通信区域 使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务 扩大网络容量 从整体上提高移动网络的服务水平 什么是室内覆盖 室内覆盖是针

4、对室内用户群 用于改善建筑物内移动通信 环境的一种成功的方案 室内覆盖系统其原理是利用室内 天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落 从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖 移动网络的服务水平 网络覆盖 网络容量 网络质量 从根本上体现了移动网络的服务水平 是 所有移动网络优化工作的主题 QoS与LSA Services Level Aggregation 根据SLA制定QoS 需求 按照不同的服务质量可实现分级别的服务 误码率 时延和时延抖动 故障 失效率 平均失效时间 失效间隔时间 平均修复时间 故障覆盖率 主动与被动修复 目前状况 目前室内覆盖主要依靠室外现有的网络覆盖的延伸方式

5、如直放站方式 室外大功率基站方式 天线架高方式 但 是这样的解决方式带来以下问题 由于穿透损耗大 室内覆盖效果差 存在大量覆盖盲区 无法通 话 采用直放站方式时 对源信号电平要求高 并且交调干扰和同邻 频干扰都比较严重 通话质量难于保证 控制不好 会影响整网 的质量 采用直放站和室外基站没有根本解决容量问题 网络容量有限 接通率低 天线架设太高会带来越区覆盖 影响整网质量 室外小区增加频率时 频率规划困难 网络容量增长困难 室内覆盖引入 改善建筑物内的通话质量 提高移动电话接通率 使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务 扩大网络容量 解决高层干扰问题 覆盖的目标 覆盖差的大型建筑物 大型建筑物

6、宾馆 写字楼 地下停车场等 话务量高的大型室内场 车站 机场 商场 体育馆 购物中心 频率资源分配 频率资源 825 835 845 CDMA Tx 870 880 CDMA Rx 960 CDMA AMPSUC CDMA Spectrum Allocation GSM Rx 915 GSM Tx Freq MHz CMCC GSM 935 890 909 UC GSM UCUC 954 A Band B BandA Band B Band CMCC 894 CMCC 939 中国3G频谱分配 185019001950200020502100215022002250 ITU 185019001

7、950200020502100215022002250 1880 MHz1980 MHz 1885 MHz2025 MHz 2010 MHz IMT 2000 2170 MHz IMT 2000 2110 MHz2170 MHz MSSMSS China MSSMSSMSSFDDFDD 1920 MHz TDDTDD 1880 1920MHz 2010 2025MHz 我国3G频段的划分 核心工作频段 频分双工 FDD 方式 1920 1980 MHz 2110 2170 MHz共2 60 MHz 时分双工 TDD 方式 1880 1920 MHz 2010 2025 MHz共55 MHz 补

8、充工作频段 频分双工 FDD 方式 1755 1785 MHz 1850 1880 MHz共2 30 MHz 时分双工 TDD 方式 2300 2400 MHz共100 MHz新频段 GSM系统主要性能简介 1 发射频率 上行890 915MHz 下行935 960MHz 多址方式 TDMA 双工方式 FDD 双工间隔 45MHz 载波频道间隔 200KHz 共124载频 语音编码 规则脉冲激励长期预测编码 RPE LPC 语音编码速率13kbps GSM系统主要性能简介 2 信道编码 采用循环冗余码 1 2卷积码及交织编 码 跳频速率 217跳 秒 调制方式 高斯滤波最小移频键控 GMSK

9、调制速率270 833kbps 8PSK 时隙和TDMA帧 物理信道 时隙 时隙周期 577us 8时隙 帧 小区结构 在农村地区可采用宏小区 小区半径 可达35km 城市地区小区半径一般为10 20km 市中心等业务密集地区可采用微小区 半径0 5km 光纤分布式天线系统方案 写字楼 大商场 泄漏电缆方案 地铁 隧道 解决方案 多系统合路方案 机场 体育场馆 无源分布式天线系统方案 小型商场 酒店 针对不同建筑物特点的解决方案 优点 低成本 设计方案灵活 易于维护 易于兼容多种移动通信系统 CDMA GSM PHS WCDMA WLAN 缺点 覆盖范围受传输损耗限制 覆盖区域 基站 漏缆 微

10、波传输 同轴电缆 E1 分布式天线 无源解决方案 混合解决方案 POI 多频分合路器 实现室内覆盖的方法 微蜂窝有线接入方 是以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源 即有线接入方式 适用于 覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内 在市区中心使用较多 解决覆 盖和容量问题 宏蜂窝无线接入方式 是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源 即无线接入方式 适用于低话 务量和较小面积的室内覆盖盲区 在市郊等偏远地区使用较多 直放站 Repeater 在室外站存在富余容量的情况下 通过直放站 Repeater 将室外信号引入 室内的覆盖盲区 微蜂窝有线接入方式 改善高话务量地区的室内信号覆盖 微蜂窝是最佳

11、解决方案 与宏蜂窝方式 相比 微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案 微蜂窝方式的通话质量比宏 蜂窝方式要高出许多 对宏蜂窝无线指标的影响甚小 并且具有增加网络容 量的效果 微蜂窝有线接入方式 优点 改善高话务量地区的室内信号覆盖 微蜂窝是最佳解决方案 与宏蜂窝方式相比 微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案 微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多 对宏蜂窝无线 指标的影响甚小 并且具有增加网络容量的效果 缺点 但微蜂窝在室内使用时 受建筑物结构的影响 使其覆盖受到很 大限制 对于大型写字楼等 如何将信号最大限度 最均匀地分布到室内 每一个地方 是网络优化所要考虑的关键 成本较为昂贵 需要进行频率

12、规划 需要增建传输系统 网络优 化工作量大 对宏蜂窝方式亦或微蜂窝方式的选取 需要综合权衡移动网络和 运营商的多方面因素才能定夺 宏蜂窝无线接入方式 优势 成本低 工程施工方便 并且占地面积小 弱点 对宏蜂窝无线指标尤其是掉话率的影响比较明显 目前 采用选频直放站并增加宏蜂窝的小区切 换功能可以缓解这一矛盾 当对应的宏蜂窝频率发 生变化时 直放站选频模块需要作相应调整 直放站 Repeater 在室外站存在富余容量的情况下 通过直放站 Repeater 将室外信号引入室内的覆盖盲区 利用微蜂窝解决室内问题也存在很大的局限性 建设微 蜂窝的设备投入与工程周期都较大 只适合在话务量集中 的高档会议

13、厅或商场使用 在这种情况下 直放站以其灵 活简易的特点成为解决简单问题的重要方式 直放站不需 要基站设备和传输设备 安装简便灵活 设备型号也丰富 多样 在移动通信中正扮演越来越重要的角色 直放站的应用场合主要有以下几种 扩大服务范围 消除覆盖盲区 在郊区增强场强 扩大郊区站的覆盖 沿高速公路架设 增强覆盖效率 解决室内覆盖 将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内 实现疏忙 使用微蜂窝和直放站的比较 使用基站 使用直放站 1 是否增加容量 根据需要增加容量 不能增加容量 2 信号质量 好 一般 3 设置优先级 可以 不可以 4 对网络的影响 小 控制不好影响很大 5 是否需要传输设备 需要 不需

14、要 6 是否需要重新频率规划 需要 不需要 7 是否需要调整参数 需要支持 8 是否支持容量动态分配 不支持 容量预分配 支持 9 是否支持多运营商 不支持 支持 10 是否支持多频 多系统环境 不支持 支持 11 安装时间较长 较短 12 投资较多较少 室内覆盖系统的组成 室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系 统两部分组成 RRU BBU基站 6x1 中等容量 特殊站点 快速部署 室内覆盖 宏蜂窝 3x4 机柜 超大 容量 超大容量 3x4 载波 机柜 室内覆盖 微蜂窝 1x1 小到中等容量 街区 热点 室内覆盖 基站介绍 信号源提取的几种方法 直放站做信号源 通过直放站的施主天线直接从附近

15、基站提取信号 用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到盲 区内的直放站 用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到盲 区内的直放站 增加微蜂窝 基站 直放站做信号源 微蜂窝可应用于室内 可安装在任何地方 包括挂在 墙上 依据需要的容量 依据于建筑物的大小 安装方案 成本 可以考虑使用宏蜂窝或几个微蜂窝 通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号 用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到盲区内的直放站 用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到欲覆盖区的直放站 微蜂窝 基站 加直放站方式 信号分布的基本方式 无源天馈分布方式 通过无源器件和天线 馈线 将信号传送和分配 到室内所需环境

16、 以得到良好的信号覆盖 用于 中小型地区 有源分布方式 通过有源器件 有源集线器 有源放大器 有源功分器 有源天线等 和天馈线进行信 号放大和分配 光纤分布方式 主要利用光纤来进行信号分布 适合于大 型和分散型室内环境的主路信号的传输 泄漏电缆分布方式 信号源通过泄漏电缆传输信号 并通过电缆外导体的一系 列开口 在外导体上产生表面电流 从而在电缆开口处横 截面上形成电磁场 这些开口就相当于一系列的天线起到 信号的发射和接收作用 它适用于隧道 地铁 长廊等地 形 分布方式的比较 信号分布方式 优点 缺点 1 无源天馈分布方式 成本低 无源器件 故障率 低 无需供电 安装方便 无噪声累积 宽频带 系统设计较为复杂 信号损耗较大时需 加干放 2 有源分布方式 设计简单 布线灵活 场强 均匀 频段窄 多系统兼容 困难 需要供电 故障率高 有噪声 积累 造价高 3 光纤分布方式 传输距离远 布线方便 性 和传输质量好 造价高 4 泄漏电缆分布方式 场强分布均匀 可控性高 频段宽 多系统兼容性好 造价高 传输距离近 小结 总的来说 信号分布系统根据覆盖区域的具体情况 组合 无源 有源 光纤 泄漏等