通信网络与设备 毕业论文.doc

常州信息职业技术学院 学生毕业设计 论文 报告 系 别 计算机软件学院 专 业 通信网络与设备 班 号 09 级 学 生 姓 名 尹坤 学 生 学 号 0908153138 设计 论文 题目 WLAN 室内分布系统合路设 计 指 导 教 师 张卫东 设 计 地 点 常州信息职业技术学院 起 迄 日 期 2011 10 15 1 目录 摘要 关键词 引言引言 2 1 1 WLANWLAN 室内分布多网融合系统介绍室内分布多网融合系统介绍 3 2 2 WLANWLAN 室内分设计工程系统图室内分设计工程系统图 6 3 室内分布系统主要器件介绍室内分布系统主要器件介绍 7 4 4 方案设计的主要点位置勘测方案设计的主要点位置勘测 10 5 5方案设计主要质量技术指标方案设计主要质量技术指标 10 6 方案施工及其他应注意事项方案施工及其他应注意事项 13 7 室内分布系统设计方案测试与审核室内分布系统设计方案测试与审核 14 8 8 结束语结束语 15 参考文献参考文献 15 2 摘 要 文章首先对 WCDMA GSM WLAN 共享室内分布系统的可行性进行了分 析 然后提出了相关设计指标的建议值和典型的设计方案 对时下正热门的 2G 3G WLAN 共享室内分布系统的设计具有一定的参考意义 关键词 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统 引言引言 随着 3G 牌照发放临近 国内无线运营商将达到 3 家以上 在一些会展中心 展览馆 机场 地铁 商场等大型建筑室内覆盖 考虑到施工方面的可行性 投资节约性建设等方面的思 路 业主方面必然会建议考虑使用多系统接入 将接入的多种业务信号合路 并将合路后 的信号引入天馈分布系统 达到充分利用资源 节省投资的目的 根据 NTT DoCoMo 3G 运营统计数据 70 的话务发生在室内 且 3G 带来的高级 业务也绝大多发生在室内 所以 3G 室内覆盖将是 3G 运营商品牌形象的重要体现 同时 也是 3G 运营商吸引用户的重要手段 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统 作为一种既可以节省投资又能够快速建网 的 3G 室内覆盖建设方法 时下正成为 3G 网络无线局域网构建建设研究的一大热点 2G 3G 和 WLAN 共用一个分布系统 相互之间会产生干扰 各系统的有源设备在发射 有用信号的同时 在它的工作频带外还会产生杂散 谐波 互调等无用信号 这些信号落 到其他系统的工作频带内 就会对其他系统形成干扰 在对共用室内分布式系统时所带来的频谱间干扰 需根据各系统之间的频率关系以及 发射 接收特性来具体研究 可以说干扰的主要影响是对系统上行接收通道的影响 在这里 主要考虑以下两个方面 接收机灵敏度降低和接收机过载 为了将这些影响所带来的性能 损失降到最小 而不修改 或少修改 现有的发送和接收单元 必须对整个系统的杂散 互调及阻塞干扰进行仔细地考虑 3 1 1 WLAN WLAN 室内分布多网融合系统介绍室内分布多网融合系统介绍 在 WLAN 项目的建设中 如何最大限度的利用运营商现有资源也已成为首要考虑的因素 目前 3G GSM CDMA 等运营商的室内分布式系统基本上已经覆盖了大部分楼宇 WLAN 系统 与 3G GSM CDMA PHS 室内系统合路组网可以很好的利用现有资源 这种组网方式具有建网 速度快 投资少 回收快 免除工程勘测 覆盖信号均匀等优点 已经成为运营商首选的 建网方式 适用范围适用范围 进行中大规模的室内覆盖 系统结构较复杂 主要用于中等面积的盲区覆盖 或重要的公用场所 满足如宾馆 酒店 机场 会议中心等地区的覆盖要求 但不适合有 较高容量需求的网络 使用要求使用要求 该系统为室内覆盖系统 要求设备安装在室内运行 对于已建有室内分布系统的地方 如果原系统所使用器件满足 WLAN 宽频器件 包含 2400Hz 2500Hz 的要求 则只需在原系统基础上增加合路单元即可完成 WLAN 的室内覆盖 建设 即节省投资又可缩短建设周期 系统具有以下特点和优势 a 打破常规室内覆盖结构体系 引发多制式 多系统的共存 b 多系统共用同一射频系统大大减少了运营商的网络建设投资 c 经济 快速地实现 WLAN 数据业务建设 d 降低了施工量和由此带来的对建筑物的损坏和美观破坏 可行性分析可行性分析 多系统共享室内分布系统是指在 2G 3G WLAN 等多系统共存的室内覆盖中采用宽 频合路器等手段来实现室内分布天馈部分的共享 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统存在的主要问题 引入合路器 以及共享天馈线系统会带来一些问题 1 无源器件问题 在 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中 所有无源器件工作频率必须要涵盖 GSM WCDMA WLAN 工作频段 2 有源器件问题 由于不同制式系统工作方式不同 且存在相互干扰的可能 因此有源器件部分无法共 4 用 在 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中 各系统间有源器件需相互独立 3 功率损耗差异问题 在 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中 由于 GSM WCDMA WLAN 工作 频段不同 无论是在天馈线还是在自由空间传输时都存在功率传输损耗差异 4 合路器插损问题 在 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中 由于系统合路时必须在天馈系统中 插入双频或多频合路器 该器件接入将造成一定的信号功率的损耗 5 系统间相互干扰问题 在多系统共享室内分布系统中 边带 杂散 互调等噪声都会引起多系统间的相互干 扰 同样 在 GSM WCDMA WLAN 共享的室内分布系统中也必然存在相互的干扰 能 否将干扰控制在一个可以接受的程度内从而使得各系统协调共存至关重要 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统的可行性分析共享室内分布系统的可行性分析 针对以上所述的问题 下面逐条进行可行性分析 1 无源器件问题 在 GSM WCDMA 共享室内分布系统中 GSM900 使用的频段为上行 890MHz 915MHz 下行 935MHz 960MHz GSM1800 使用的频段为上行 1710MHz 1785MHz 下行 1805MHz 1880MHz WCDMA 使用的频段为上行 1920MHz 1980MHz 下行 2110MHz 2170MHz WLAN 使用频段 2400MHZ 2483 5MHZ 因此 系统所用室内天线及无源器件工作频带必须涵盖 800MHz 2500MHz 目前 大多数厂家都能提供 已有 GSM 室内分布系统的无源器件 如果不支持多系统的工作频带 在引入 WCDMA 系统时 必须对原有室内分布系统进行改 造 将无源器件更换为宽频器件 2 有源器件问题 在 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中 有源器件主要指的是干线放大器 对于有源器件无法共用的问题 一般有两种方法来解决 第一种 通过增加多个宽频合路器 同时也可以做分路器 的方法规避 如图 1 所示 5 图 1 增加合路器法规避有源器件的共用 这种方法首先使用宽频合路器把信号分开 对于下行是分路 对于上行是合路 通 过各自的放大器进行信号放大 然后再通过宽频合路器进行合路 对于下行是合路 对于 上行是分路 从而避免了有源器件的共用问题 第二种 通过调整共享接入点的方法规避 如图 2 所示 图 2 调整共享接入点法规避有源器件的共用 这种方法通过调整 GSM WCDMA WLAN 共享接入点 即在各系统的干线放大器之 后合路 使得不同的系统分别独立地的进行信号放大 从而避免了有源器件的共用 3 功率损耗差异问题 在 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中 可以根据实际情况 通过对信号源 与干线放大器的功率调整 以及精心选择共享接入点 保证各系统的边缘场强要求 4 合路器插损问题 在 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中 合路器插损问题可以与功率设计问 题联合考虑 一般可以通过调整天馈系统的输入信号电平弥补 5 系统间相互干扰问题 在 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中 由于 GSM 和 WCDMA 两个系统的 6 工作频带间隔较远 边带噪声的影响可以不考虑 另一方面 由于实际系统中很难将互调 噪声和杂散噪声严格区分 按照惯例 这里将互调也归入到杂散噪声一类 对于杂散干扰 需要采用满足隔离度要求的合路器来解决 根据 3GPP 协议要求 WCDMA 系统对 GSM 系统隔离度达到 30dB 以上时 WCDMA 系统不会对 GSM 系统产 生干扰 而根据 3GPP 规定的 GSM 系统的杂散辐射限值 可计算得到 GSM 系统对 WCDMA 系统的隔离度要求则为 90dB 这个结果是完全按照协议规定的指标计算出来 的 但测试结果表明 在杂散指标上实际设备均有较大的余量 M 典型值为 30dB 因此 工程中 GSM 系统对 WCDMA 系统的隔离度要求为 90 M dB 根据以上分析 在 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中 合路器的隔离度要 求为 90 M dB 如上面所说 余量 M 典型值为 30dB 所以 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统中合路器的隔离度要求的典型值为 60dB 在 GSM WCDMA WLAN 的 频率间隔内 实现隔离度为 60dB 同时保证较小的带内插损 0 6dB 的合路器是不难 做到的 目前大多数厂家都能提供 GSM900 WCDMA WLAN 端口间隔离度 80dB GSM1800 WCDMA WLAN 端口间隔离度 60dB 的合路器 而当余量 M 小于 30dB 对合路器的隔离度要求有所提高 以至于这样的合路器难以实现或成本过高时 也可以考虑在 GSM 设备输出端口增加带限滤波器以满足整体的隔离度要求 综上分析可知 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统在前文所述的无源器件工作 频率 有源器件共用 功率损耗差异 合路器插损 系统间相互干扰等问题上都可以得到 解决 因此 GSM WCDMA WLAN 共享室内分布系统是可行的 2 WLAN 室内分设计工程系统图室内分设计工程系统图 TD SCDMA 2G 3G WLAN 共用室内分布系统 在 TD SCDMA 2G 3G WLAN 四网共用室内分布系统时 采用二级合路方式 第一 级为 2G 3G 双频合路 第二级为 TD SCDMA WLAN 合路 TD SCDMA 2G 3G WLAN 共用室内分布系统的设计方案如图所示 7 图 TD SCDMA WLAN WCDMA 共用室内分布系统 3 室内分布系统主要器件介绍室内分布系统主要器件介绍 主要器件介绍主要器件介绍 同轴电缆同轴电缆 常用的 RF 电缆有 1 2 超柔馈线 1 2 馈线 7 8 馈线等 不同的电缆粗细不同 引 入的损耗也不同 如果在不同楼层间传送信号时 为了减小损耗 通常采用较粗的 1 2 馈线或 7 8 馈线电缆 如果在同一楼层间 损耗不是太重要的因素时 可以采用较细的 1 2 超柔馈线 另外还要考虑成本和施工方便性等因素 较粗的电缆引入的损耗较小 但 是成本较高 施工也较不方便 8 室分器件介绍室分器件介绍 功分器 腔体 功分器 腔体 如果各支路损耗基本相等时 可以使用功分器 它将输入信号均分成几部分 目前常用的 有二功分器 三功分器和四功分器 9 室分器件介绍室分器件介绍 耦合器 腔体 耦合器 腔体 耦合器将输入信号分成不平衡的两路 大部分信号能量通过主路输出 小部分信号通过耦 合路输出 当信号需要被传送到不同楼层时 耦合路输出的小部分信号用来覆盖当前楼层 主路输出的大部分信号能量用来进一步覆盖别的楼层 覆盖同一楼层时 如果不同支路的 馈线损耗差别较大时 也可能需要使用耦合器 多频合路器多频合路器 G 网 C 网 3G 网和 WLAN 之问并不存在直接的相互关系 只是通过多频合路器实现射频信 号共用天馈传输 多频合路器实现双网 GSM WLAN 或多网 如 3G WLAN 合路 室分器件介绍室分器件介绍 全向美化吸顶天线全向美化吸顶天线 具有外型美观 安装方便 坚固耐用 可靠性高等优点 具有外型美观 安装方便 坚固耐用 可靠性高等优点 10 4 方案设计的主要点位置勘测方案设计的主要点位置勘测 覆盖点勘查覆盖点勘查 在进行设计 施工之前 必须对室内覆盖系统的站点进行必要的勘查 并且记录如下信息 1 建筑物的总体构造及室内空间分布情况 2 室内各种墙 隔断等的材料 厚度等情况 3 可能安装设备的位置 4 可能布线的路径 5 终端用户的分布 6 天线的安装位置 11 5 5 方案设计主要质量技术指标方案设计主要质量技术指标 天线安装位置选择天线安装位置选择 堪点过程中最重要的一点就是确定天线的安装位置 它应该尽量符合以下原则 1 尽量靠近需要覆盖的目标区域和人群 比如办公区域 保证良好的覆盖效果 2 尽量安装在比较开阔的地点 保证天线的覆盖效率 3 天线在目标区域内比较均匀的分布 天线安装位置选择技术参数天线安装位置选择技术参数 考虑到空间损耗和系统特征 设计一个天线的覆盖距离时 如果需要达到平均 75dbm 的接 收灵敏度时 可以参考以下原则 1 开阔空间内 设计覆盖距离尽量不要超过 20m 2 如果天线目标区域之间有 20mm 左右薄墙阻隔时 设计覆盖距离尽量不要超过 15m 3 如果天线安装在长走廊的一端 设计覆盖距离尽量不要超过 15m 4 如果天线与目标区域之间有一个拐角时 设计覆盖距离尽量不要超过 15m 5 如果天线与目标区域之间有多个拐角时 设计覆盖距离尽量不要超过 10m 6 不建议进行隔楼层覆盖 线路插损计算线路插损计算 除了无线传播损耗外 室内分布系统的有线部分也会引入一定的插损 右表是主要无源器 件的插损表 对每一个天线端口 将信号经过的所有器件的插损累加就得到该路的线路插 损值 如室分是按 2G 标准设计则天线口功率为 10dbm10dbm 左右如室分是按 3G 标准设计则天线口功率 为 5dbm5dbm 左右即可 12 APAP 信号穿透损耗信号穿透损耗 1 现阶段可提供的 2 4GHz 电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗的经验值如下 2 隔墙的阻挡 砖墙厚度 100mm 300mm 20 40dB 3 楼层的阻挡 30dB 以上 4 木制家具 门和其他木板隔墙阻挡 2 15dB 5 厚玻璃 12mm 10dB 2450MHz 另外 在衡量墙壁等对于 AP 信号的穿透损耗时 需考虑 AP 信号入射角度 一面 0 5 米厚 的墙壁 当 AP 信号和覆盖区域之间直线连接呈 45 度角入射时 相当于 1 米厚的墙壁 在 2 度角时相当于超过 14 米厚的墙壁 所以要获取更好的接收效果应尽量使 AP 信号能够垂 直穿过 90 度角 墙壁或天花板 质量指标质量指标 除了规定室内边缘信号电平之外 室内覆盖系统不得过度覆盖室外 应距离建有室内分布 系统的建筑物 10 m 处 室内信号比室外最强信号的电平低 9 dB 以上 或者室内信号泄漏 至室外 10 m 处的导频信号强度不高于 95 dBm 13 WCDMA GSM 室内分布系统工程技术指标建议 1 一般区域导频功率 90dBm 导频 EC IO 12dBm 50 负载 2 重点区域导频功率 85dBm 导频 EC IO 8dBm 数据业务或语音密集区域 3 电梯或地下室区域导频功率 100dBm 导频 EC IO 15dBm 数据业务或语音 密集区域 4 外泄电平 室外 10 米处导频功率 95dBm 5 用户业务模型 话音业务 12 2k 忙时每用户 0 02Erl 数据 分组 业务 64k 忙时每用户 0 002Erl 分组业务忙时下行链路每用户数据吞吐量为 250bps 上行链路每用户数据吞吐量为 62 5bps 6 无线信道呼损率取定为 2 中继电路呼损率取定为 0 5 7 统计指标 掉话率 1 5 呼叫建立成功率 94 切换成功率 94 方案设计注意事项方案设计注意事项 多网能够合一最重要是要做到彼此间足够高的相对隔离 对设备的要求需要更加科学和严 格 下面对组网的要求做简单介绍 1 器件设备的选用 多网合一室内分布系统所选用的无源器件 天馈系统的适用频段宽度 均能满足各系统的要求 2 有源设备的合路 当不同系统用到有源设备时 合路时应在每一级有源设备处增加合路 单元 3 隔离度与系统间干扰 多系统合路时应注意保证隔离度要求 以免各系统之间产生互扰 4 功率要求 合路方案中共用天馈系统 但各系统的损耗是不一致的 应注意各系统覆盖 所需的功率要求 6 6 方案施工及其他应注意事项 方案施工及其他应注意事项 APAP 安装安装 1 安装位置应便于调测 维护和散热需要 14 2 安装位置确保无强电 强磁和强腐蚀性设备的干扰 设备的电源线接在不间断电源的空开前端 电源线必须走线槽或铁管 要保持良好的接地 天线固定天线固定 1 若为挂墙式天线 必须牢固地安装在墙上 保证天线垂直美观 并且不破坏室内整体环 境 2 若为吸顶式天线 可以固定安装在天花或天花吊顶下 保证天线水平美观 并且不破坏 室内整体环境 3 如果天花吊顶为石膏板或木质 还可以将天线安装在天花吊顶内 但必须用天线支架对 天线做牢固固定 在天线附近须留有生口位 检修口 4 安装天线时应戴干净手套操作 保证天线的清洁干净 安装完天线后要擦干净天线 5 尽量安装在天花吊顶板的中央 馈线及相关设施馈线及相关设施 1 当跳线或馈线需要弯曲布放时 要求弯曲角保持圆滑 其弯曲曲率半径不超过下表的规 定 2 走线管应尽量靠墙布放 并用线码或馈线夹进行牢固固定 其固定间距如下表 3 走线不能有交叉和空中飞线的现象 若走线管无法靠墙布放 如地下停车场 馈线走 线管可与其他线管一起走线 并用扎带与其他线管固定 4 馈线进出口的墙孔应用防水 阻燃的材料进行密封 15 5 馈线的连接头必须安装牢固 正确使用专用的做头工具 严格按照说明书上的步骤进行 确保接触良好 保持驻波比 1 3 以下 并做防水密封处理 6 POE 供电线缆 网线 要在 100 米以内 当 POE 电缆要在室外走线时 要使用套管保护 器件安装器件安装 1 无源器件应用扎带 固定件牢固固定 不允许悬空无固定放置 2 要保证量好馈线长度后再锯掉馈线 做到一次成功 较短的连线要先量好以后再做 不 要因为不易连接而打急弯 如果线太长要锯掉不能盘在器件周围 接地接地 标签 标签 接地接地 对于 AP 信号避雷器 提供 POE 远程供电 等有源设备必须接地 并应用 16 平方毫 米的接地线与建筑物的主地线连接 标签标签 如果用户没有特殊要求 需使用统一的标签 内容包括每个器件的名称 线的方向和 长度 两头都要有 每个器件和每条馈线都必须有记录 必要时标签要用透明胶带加固 设备上必须贴上运营商的固定资产卡片 7 7 室内分布系统设计方案测试与审核 室内分布系统设计方案测试与审核 工程需要变更设计 各室内分布厂家应尽快向局方汇报 最好是书面或电邮形 式 并填写变更设计单 抄送监理公司 等得到确认之后才能够修改 测试条件测试条件 为了保证室内分布系统合路测试的数据准确可靠 对测试环境有以下严格要求 测试环境测试环境 测试环境现场无产生严重电火花的电焊 电钻和产生强磁干扰的设备 被测试 的分布系统必须达到技术指标的安装要求 测试流程测试流程 在开始测试之前 因该了解室内分布系统的特点 用途和信息点的分布情况 确定测试标准 选定测试仪表按流程操作 施工单位是否按照标准施工准则施工 工程的设备材料是否符合标准 16 工程的安装是否符合标准规范 信号的强度和范围是否满足设计技术指标 提交测试结果 予以工程质量审核等级 8 8 结束语 结束语 通过这段时间的学习 我深刻地体会到了一个通信行业庞大的知识体系并且使我深刻体会 了从书本知识到实际应用的设计过程 同时对自己深刻领会到实践与理论相结合的重要性 同时 拓宽了我的知识面 我就认为所有付出的汗水都是值得的 那是我珍贵无比的财富 在今后的时间里 我将继续学习 不断的改善自己的学习方法 更好的学习 在这几 个多月的毕业设计中 我真诚的感谢老师不厌其烦的给我修改和同学的无私帮助 在他们 的帮助下我才顺利的完成毕业设计 9 9 主要参考文献主要参考文献 杨峰义 等编著 WCDMA 无线网络工程 北京 人民邮电出版社 2004 梁鹏 室内分布系统设计 电信工程技术与标准化 2006 12 波士川 运营商 WLAN 室内分布多网融合系统 2009 马莲 WCDMA 与 GSM 共享室内分布系统设计 2006 罗兴兵 WLAN 与 GSM 合路建设方案设计 武汉科技学院学报 2007 11 期 移动通信网络与 WLAN 合路系统解决方案 中国通信信息产业网 毕毕业业设设计计 论论文文 任任务务书书 专业专业 通信网络与设备 班级班级 通网 091 姓名姓名 尹坤 一 课题名称 WLAN 室内分布系统合路设计 17 二 主要技术指标 WLAN 室内分布系统合路包括以下几个技术要求 一般区域导频功率 90dBm 导频 EC IO 12dBm 50 负载 重点区域导频功率 85dBm 导频 EC IO 8dBm 数据业务或语音密集区域 电梯或地下室区域导频功率 100dBm 导频 EC IO 15dBm 数据业务或语音密集区域 天线输出功率 一般要求在 8 15dBm 室 内覆盖系统不得过度覆盖室外 应距离建有室内分布系统的建筑物 10 m 处 室内信号比 室外最强信号的电平低 9 dB 以上 或者室内信号泄漏至室外 10 m 处的导频信号强度不高 于 95 dBm 三 工作内容和要求 通过查找 整理相关资料了解室内 WLAN 分布系统的技术指标 论文主要研究 WLAN 分 布系统的技术的基本原理 无线网络勘测与设计 WLAN 合路系统设计原则 WLAN 合路系 统常用器件 分布系统中网络组件及相关功能 和技术参数要求的关键技术 设计一个智 能大厦的室内分布系统合路组网实施方案 构建应用型网络 四 主要参考文献 杨峰义 等编著 WCDMA 无线网络工程 北京 人民邮电出版社 2004 梁鹏 室内分布系统设计 电信工程技术与标准化 2006 12 波士川 运营商 WLAN 室内分布多网融合系统 2009 马莲 WCDMA 与 GSM 共享室内分布系统设计 2006 罗兴兵 WLAN 与 GSM 合路建设方案设计 武汉科技学院学报 2007 11 期 移动通信网络与 WLAN 合路系统解决方案 中国通信信息产业网 学 生 签名 年 月 日 指 导 教师 签名 年 月 日 教研室主任 签名 年 月 日 系 主 任 签名 年 月 日 毕业设计 论文 开题报告毕业设计 论文 开题报告 设计 论文 题设计 论文 题 目目 WLAN 室内分布系统合路设计 18 一 选题的背景和意义 在 WLAN 项目的建设中 如何最大限度的利用运营商现有资源也已成为首要考虑的因素 目 前 3G GSM CDMA PHS 等运营商的室内分布式系统基本上已经覆盖了大部分楼宇 WLAN 系统与 3G GSM CDMA PHS 室内系统合路组网可以很好的利用现有资源 这种组网方式具有建网速度快 投资少 回收快 免除工程勘测 覆盖信号均匀等优点 已经成为运营