室内覆盖原理及方法.pptx

DRAFT,移动通信网络室内覆盖原理和方法,CONFIDENTIAL,主讲：吕战锋,欢迎您参加,1,室内网络覆盖需求和方法室内分布系统的实现室内分布系统计算现有室内分布改造解决方案WLAN网络知识介绍,2,3,4,5,城市一体化无缝覆盖存在的问题,室内网络覆盖需求和方法,城市移动通信室内网络覆盖存在的问题,楼宇地下部分,室内业务需求城市一体化无缝覆盖中，由于受到城市建筑物格局、建筑分布、业务类型及分布特点移动通信网络覆盖有大量问题需要解决。,城市一体化无缝覆盖需要解决的问题,室内网络覆盖需求和方法,典型问题一：信号盲区主要为地下室（车库、卖场）和电梯。,典型问题二：信号弱覆盖区域和阴影区域主要为地貌复杂的密集市区的低层。,典型问题四：“导频污染”和“乒乓切换”区主要集中在米高度的楼层。,典型问题三：信号覆盖盲区和杂乱区域主要集中的高层和超高层建筑物的中高层。,室内网络覆盖需求和方法,室内覆盖,室内网络覆盖实现方法,室内专项覆盖站点需求,室内网络覆盖需求和方法,质差区域覆盖：,典型区域：大、中型站点高度3050米区域。站点需求：主要体现为覆盖。,盲区、弱区覆盖：,典型区域：地下室、停车场，和电梯。站点需求：主要体现为覆盖。,话务分担：,典型区域：高话务量站点，导致局部拥塞站点。站点需求：主要体现为覆盖和容量。,1,室内网络覆盖需求和方法室内分布系统的实现室内分布系统计算现有室内分布改造解决方案WLAN网络知识介绍,2,3,4,5,室内分布系统的组成,室内分布系统的实现,信号分布系统：根据站点结构和用户分布实现站点的容量分配、功率分配,信源系统：提供容量和功率,天馈系统：根据站点结构和覆盖要求完成站点的覆盖。,室内分布系统信源类型,室内分布系统的实现,根据站点规模估算容量和功率需求，结合网络建设成本选择相应信源。,信源系统,室内分布系统信源系统,室内分布系统的实现,分布系统,天馈系统,完成信号中继放大,信号拾取方式,无线直放站,常见标称功率0.5/1/2/5/10/20W；原理：利用施主天线空间耦合基站信号，再利用直放站设备对接收到的信号进行放大为分布系统提供信号源。适用范围：主要解决中小型站点的覆盖。优缺点：不需要专用传输资源，工程施工方便，并且占地面积小设备型号丰富多样；其缺点在于对施主基站无线指标的影响比较明显。,室内分布系统信源系统,室内分布系统的实现,信号拾取方式,光远端机,分布系统,天馈系统,单/多模光纤,完成光电转换和信号的中继放大,光纤直放站,常见标称功率：2/5/10/20W；原理：直接耦合基站信号，再利用直放站设备对接收到的信号进行电光专换及传输，再光电转换并进行放大，为分布系统提供信号源。适用范围：主要适合用于覆盖面积较大，但话务量较低的区域。优缺点：对施主基站的影响相对较小，但需要施主基站与室分站点之间具备有光纤连接。,室内分布系统信源系统,室内分布系统的实现,信号拾取方式,远端机,近端机,完成低高频转换,分布系统,天馈系统,微波传输,完成高低频转换和信号的再生放大,微波直放站,常见标称功率：40W/80W；原理：直接耦合基站信号，再利用微波技术传送到远端，利用远端射频单元再生、放大，为分布系统提供信号。适用范围：主要适合用于需快速建站、光纤传输不到位、导频污染严重站点。优缺点：对施主基站的影响相对较小，但设备较贵，不适合大面积使用。,室内分布系统信源系统,室内分布系统的实现,信号拾取方式,分布系统,天馈系统,基站耦合,使用方法从附近的基站收、发端口用耦合器或分路器获取一定比例的信号。适用范围直接耦合适用于距离基站比较近的室内分布系统，这种方式适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区，其主要优势在于成本低、工程施工方便。,室内分布系统信源系统,室内分布系统的实现,单/多模光纤,分布系统,天馈系统,RRU,常见标称功率：60/80W；原理：采用光纤将基站中的射频模块拉到远端射频单元，分置于所需的室分站点上，同时通过采用大容量基站支持大量的光纤拉远，可实现容量与覆盖之间的转化。适用范围：主要适合用于覆盖面积较大，但话务量高的区域。优缺点：它具有硬件容量，并且拥有新的扰码和同步码。同时会发生导频污染，软切换增加。,室内分布系统信源系统,室内分布系统的实现,宏基站微基站,室内分布系统信源选取,室内分布系统的实现,无线直放站,光纤直放站,微波直放站,基站耦合,微/宏基站,输出灵活,输出灵活,输出灵活,输出受限,输出灵活,成本低,成本较低,成本高,无成本,成本高,质量一般,质量较好,质量较好,质量较好,质量好,输出：站点选取的信源类型、数量、安装位置,输出灵活,共享容量,RRU,成本较高,质量好,室内分布系统的实现,室内分布系统分类,信号分布方式,室内分布系统的实现,室内分布系统分布系统,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，以得到良好的信号覆盖。一般用于中小型楼宇。,射频无源分布系统,室内分布系统的实现,室内分布系统分布系统,通过有源器件(干线放大器等)和天馈线进行信号放大和分配。有源系统中的有源设备可以有效补偿信号在传输中的损耗，从而延伸覆盖范围，受信号源输出功率影响较小。有源系统广泛应用于各种大中型楼宇。,射频有源分布系统,室内分布系统的实现,室内分布系统分布系统,主要利用光纤来进行信号分布。由于光纤损耗小，适合于长距离传输，光纤分布系统适合于大型和分散型楼宇等的覆盖。,光纤分布系统,室内分布系统的实现,室内分布系统分布系统,主要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。,泄露电缆分布系统,室内分布系统的实现,室内分布系统分布系统,信号分布方式比较,室内分布系统的实现,室内分布系统信源与分布系统的选取,室内分布系统的实现,室内分布系统信源与分布系统的选取,根据站点结构和覆盖要求完成站点的覆盖。,作用,主干：负责信号在楼宇内纵向的信号功率分配和传输。平层：负责信号在楼宇平层的分配、信号传送，和覆盖。,分类,天线：天线点位、天线功率、天线类型、天线密度其他：馈线及路由、功率分配器件、接头等连接器件，和平层输入,组成部分,室内分布系统的实现,室内分布系统分布系统,平层输入,功率分配器件,馈线路由,室内分布系统的实现,室内分布系统分布系统,天线功率天线点位天线类型,室内分布系统分布系统,室内分布系统的实现,用户分布,站点结构,有源设备,勘查资料,功率分配容量分配,输入,设计,输出,28,室内覆盖无源器件和材料连接器和转接器,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,29,室内覆盖无源器件和材料连接器和转接器使用说明,方案设计中为了保障网络质量、规避浪费材料，考虑接头在安装过程中有相当的损坏率，损坏总额占到总接头数的3%5%（参考）。,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,30,室内覆盖无源器件和材料馈线及使用说明,1、分布系统主要使用1/2和7/8馈线。2、室内覆盖建设一般不使用10D馈线。3、跳线采用超柔跳线或者900直角弯头代替。4、1/2馈线尽量用在平层，7/8馈线尽量用在主干。,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,31,室内覆盖无源器件和材料腔体耦合器（参考）,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,耦合器作用：对输入信号进行不等功率分配，耦合度越大，直通端输出越大，耦合端输出越小。耦合器使用：1、主干信号分配2、泄露敏感区域天线出口功率控制,32,室内覆盖无源器件和材料腔体耦合器使用说明,微带耦合器：原联通室内覆盖站点大量采用微带耦合器，插入损耗较大，在站点改造过程中若原有微带耦合器不支持8002500MHz的工作频段，需要将原有微带耦合器更换为支持8002500MHz工作频段的腔体耦合器。,耦合器分类说明,常用耦合器耦合度分类：5dB、6dB、7dB、10dB、15dB、20dB、25dB、30dB、35dB、40dB等。耦合器材料分类：1、腔体耦合器2、微带耦合器耦合器接口：所有端口均为N型母头耦合器原理遵循能力守恒定律。,注意事项,耦合器作用,方案设计注意事项,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,33,室内覆盖无源器件和材料腔体功分器（参考）,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,替换原联通站点工作频段不支持8002500MHz的微带功分器为腔体功分器,新建室内覆盖站点采用工作频段支持8002500MHz频段的腔体功分器。,34,室内覆盖无源器件和材料腔体功分器使用说明,功分器分类,功分器分类,功分器型号,功分器功能,、腔体功分器、微带功分器,、二功分器、三功分器、四功分器,输入信号等功率分配，遵循能量守恒定律。,改造站点,新建站点,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,35,室内覆盖无源器件和材料其他器件（参考）,干线放大器：用于实现信号放大的电路,衰减器：调整电路中信号大小、改善阻抗匹配,负载：终端在某一电路输出端口，接收电功率,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,36,室内覆盖无源器件和材料其他器件（参考）,合路器：将不同制式或不同频段的信号合路成一路输出,电桥：将不同制式或不同频段的信号合路成一路输出,滤波器：通过有用频率信号抑制无用频率信号,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,37,室内覆盖无源器件和材料天线（1）,主流天线,室内覆盖使用最多的天线。分为两种类型：全向/定向吸顶天线。全向吸顶天线是室内覆盖使用最多。定向吸顶天线使用比例相对较少。全向吸顶天线几乎可以覆盖室内的任何场景。定向吸顶天线主要覆盖过道只有一边有房间的场景，同时规避泄漏。,用于电梯覆盖，每个小板状天线覆盖15米长的电梯井道。用于空旷的地下室/车库覆盖。,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,38,室内覆盖无源器件和材料天线（1）使用说明,特点使用灵活、安装方便，是室内覆盖使用频率最高、数量最多的天线。使用范围1、平层覆盖2、电梯覆盖（覆盖新技术）CDMA天线口导频功率控制在05dBmWLAN天线口功率控制在1015dBm,全向吸顶天线,分类1、室内型小板状天线2、室外型小板状天线（防水）使用范围1、电梯覆盖2、用于空旷的地下室/车库覆盖电梯覆盖CDM天线口导频功率57dBm,覆盖15米长的电梯井道。其他场景的覆盖天线口功率根据实际覆盖场景设计。,特点使用灵活、安装方便、有别于全向吸顶天线，定向天线具有一定的方向性。使用范围1、过道只有一边有房间的场景2、需要规避泄漏的场景天线口设计功率1、覆盖天线，天线口功率参考全向吸顶天线设计。2、规避泄漏，天线口功率按照实际情况的需要进行设计，不需拘泥于建设原则，但必须满足环境电磁波卫生标准。,小板状天线,定向吸顶天线,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,39,室内覆盖无源器件和材料天线（2）及使用说明,特点：八木天线方向性好，通常可以做到314单元，单元数越大，方向性越好，前后比越高。使用情况：因为八木天线优越的方向性和高增益的特点，在2G室内覆盖时通常在两种情况下使用。1、直放站的接收天线2、电梯覆盖,存在问题：八木天线在制作过程中很难同时满足1G2GHz的电气特性，即使强行制作，也是支持1GHz和2GHz频段的两个八木天线的拼接，尺寸较大、成本较高，安装不方便，用于多系统合路站点的电梯覆盖存在安全隐患。解决办法：采用对数周期天线、室内小板状天线替换已有站点的八木天线。新建室内覆盖站点不采用八木天线进行电梯覆盖，在偏远地区可作为单个系统无线直放站的接收天线。,过去,现在,八木天线,将来,室内分布系统的实现,室内分布系统器件介绍,1,室内网络覆盖需求和方法室内分布系统的实现室内分布系统链路分析现有室内分布改造解决方案WLAN网络知识介绍,2,3,4,5,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路组成,室内分布系统链路-组成,路径损耗,天线特性,馈线损耗,覆盖要求,空间损耗：频段越高，空间损耗越大。穿透损耗：信道带宽越宽，频率选择型衰落越大。,垂直波瓣：频段越高，垂直波瓣越窄。天线增益：频段越高，天线增益越高。,馈线损耗：频段越高，馈线损耗越大。,信号强度的差异：不同系统覆盖强度的差异。信号指标的差异：不同系统覆盖指标的差异。,器件损耗,输入功率,器件损耗：不同型号器件，损耗不同。,不同信源：功率越大，输出越大。不同系统：功率相等，输入存差。,根据无线电波室内传播模型Keean-Motley模型变化得到目前中常用的模型（适用于800MHz至2GHz室内环境预测）：PL(d)=PL(d0)+20lg（d/d0）+B+C其中：PL(d)为路径d总损耗dB；PL(d0)为路径1米时的自由空间损耗，2GHz：PL(d0)=38.4dB900MHz：PL(d0)=32.4dB800MHz：PL(d0)=31.4dB；为方便记忆，可取32dB。B为干扰余量及人体损耗，通常取6dB；C为天线覆盖半径内单路径穿过的所有建筑物总损耗dB。则C网的路径损耗简化为：PL(d)=32+20log(d)+B+Cd单位为m,室内分布系统链路-路径损耗1,路径损耗由空间损耗和建筑物的穿透损耗构成信号空间损耗差异由信号的频段和信号带宽决定（信号带宽不同，抗频率选择性衰落不同）。典型建筑材料对不同频段信号的穿透损耗不同，频段越高，穿透损耗越大。,室内分布系统链路组成,-,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路-路径损耗2,路径损耗由空间损耗和建筑物的穿透损耗构成信号的空间损耗差异由信号的频段和信号带宽决定（信号带宽不同，抗频率选择性衰落不同）。典型建筑材料对不同频段信号的穿透损耗不同，频段越高，穿透损耗越大。,-,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路组成,室内分布系统链路-天线特性,天线增益：频段越高，天线增益越高。垂直波瓣：频段越高，垂直波瓣越窄。,以常用的吸顶天线为例,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路组成,室内分布系统链路-馈线损耗,馈线损耗：频段越高，馈线损耗越大。室分主要以1/2馈线为主。,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路组成,室内分布系统链路-器件损耗,多系统合路建设室内分布分析,器件损耗：不同型号器件，损耗不同。,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路-信源输入1,信源输入：主要考虑功率预留。CDMA导频功率一般占10-15%，以导频功率回退10%计算输入功率。,RRU载波功率对应表,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路组成,室内分布系统链路-信源输入2,信源输入：主要考虑功率预留。CDMA导频功率一般占10-15%，以导频功率回退10%计算输入功率。,直放站、干放10%导频功率回退对应表（满负荷预留）,举例：施主站配置为2载1x+单载DO的基站，考虑放大器件为10W（40dBm）光纤直放站，根据上面公式查表得出信号源功率(25.2dBm)。,问题1：此表的计算基础？问题2：载波如何预留？,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路组成,室内分布系统链路-信源输入3,信源输入：在同等输出功率下，多级放大会抬高基站底噪。因此，原则上不采用直放站+干放的方式进行覆盖。,举例：施主站配置为单1x+单DO的基站，预留1个载波升级空间，则施主站载波数计算数为3，施主站为30%X20%的负荷，则该基站最大可带13W/载波的直放站，设想一级放大器件为10W的光纤直放站，则一个直放站覆盖系统信号源功率单载波为3.33W，直放站覆盖范围不能超过单载波情况下3.33W直放站覆盖范围，该基站最多可以带4台该型号直放站（4x3.33W=13.32W）。,直放站、干放应用功率限制,问题：提高预留载波数可以增加基站下挂直放站数，是否值得？,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路组成,?,室内分布系统链路-信源输入4,信源输入：在同等输出功率下，多级放大会抬高基站底噪。因此，原则上不采用直放站+干放的方式进行覆盖。,举例：施主站配置为单1x+单DO的基站，预留2个载波升级空间，则施主站载波数计算数为4，施主站为20%X10%的负荷，设想一级放大器件为20W的光纤直放站，则一个直放站覆盖系统信号源功率单载波为5W，直放站覆盖范围不能超过单载波情况下5W直放站覆盖范围，在不得已情况下使用二级放大器件干放，干放标称功率为4W，则该干放实际单载波功率为1W/载波，则该直放站下最多可带2台该型号干放（2x1W=2W）。,二级放大器件总功率限制表,室内分布系统链路分析,室内分布系统链路组成,室分分布系统链路分析-覆盖要求,信号指标的差异：不同系统覆盖指标不一样。信号强度的差异：不同系统覆盖强度不一样。,室内分布系统链路分析,室内分布系统覆盖要求,室内分布系统链路分析,EIRP,室内分布系统覆盖要求,室分分布系统链路分析-半径要求,建议CDMA的天线口功率0-5dBm。电梯、高层可适当增，但不超过10dBm。室外射灯天线的口功率建议在15dBm左右，但不超过20dBm。WLAN的天线口功率10-15dBm，但不超过20dBm。,室内分布系统链路分析,EIRP,室内分布系统覆盖要求,室分分布系统链路分析-思考,上图为CDMA原理图的一部分(均为1/2馈线)，不考虑功率预留情况下，计算天线ANT2天线的出口功率？计算此全向天线，穿过一15dB损耗墙后，在20米出的信号强度？,1,室内网络覆盖需求和方法室内分布系统的实现室内分布系统链路分析现有室内分布改造解决方案WLAN网络知识介绍,2,3,4,5,现有室内分布改造解决方案,现有室内分布系统的改造情景,GSM/CDMA,CDMA(&WLAN/支持2G频段),改造站点原有GSM/CDMA站点从工作频段/网络性能两个方面改造CDMA&WLAN或支持2G频段,新建站点改造工程难度大，投资成本高的站点独立新建CDMA、CDMA&WLAN系统,改造内容,信源的替换调整（替换移频直放站、RRU替换直放站等）天线密度和出口功率的调整（少天线，大功率改成多天线，小功率）原室内天线布放位置改造增补天线无源器件更换（如果原来器件支持频段符合要求，则利旧使用）馈线更换（10D馈线需要更换）电梯覆盖方式的改造（八木天线改成板状天线或对数周期天线）考虑WLAN的合路,现有室内分布改造解决方案,1,室内网络覆盖需求和方法室内分布系统的实现室内分布系统链路分析现有室内分布改造解决方案WLAN网络知识介绍,2,3,4,5,58,WLAN系统简要介绍,WLAN采用射频（RF）技术构成的局域网络，是一种便利的数据传输系统。InstituteofElectronicandElectronicEngineer(IEEE)定义：802.11：802.11a：5GHz，54Mbps。802.11b/g：2.4GHz，11/54Mbps。802.11n：2.4GHz/5GHz，300/450/600Mbps各厂商已于10年推出兼容b/g的11nAP；现在较成熟的为20M频宽的22MIMO或23MIMO技术，带宽150M，并发用户30（4M带宽）集团正在委托上海院和广研院进行测试，今年招标。,WLAN网络知识介绍,WLAN系统简要介绍,802.11b/g的