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为什么使用路由选择协议互连网络使用路由选择以从一个网络向另一个网络发送数据。为了保证数据使用最佳的路径到达目的地，在网络上需要某些种类的路由映射。数据旅行的网络映射过程是由路由选择协议处理的。局域网( L A N )受到天生的性能限制，它依赖于网络的大小或复杂程度。路由器和它们的路由选择协议，可以解决一般的瓶颈问题和其他降低网络效率的情况。这些限制包括： 网络物理段的大小。 每个段上的主机数量。 冗余度。 通信量大小。 不同的网络拓扑。根据网络的类型，无论是E t h e r n e t、令牌环网或者其他协议，网络段的大小是受到限制的。必须创建一个新的跳，以在超出跳大小限制的距离上提供节点。跳大小通常以电缆距离测量，或者无线限制。例如，使用双绞铜线的E t h e r n e t跳中，从节点到集线器的最大物理距离是受到限制的。当在超出这个距离限制的范围里增加新节点时，必须创建另一个跳，必须有某些方法可以从一个跳传递通信量到另一个跳。这可以由桥接或者路由选择来完成，最近更多的使用交换技术。桥接可以将一个或多个物理跳连接起来，就好像连接对于网络是透明的。在桥接中，将向桥接的跳上的所有节点发送广播，而且所有的节点都被认为是在同一个逻辑网络(子网)上。桥接发生在数据链路层。交换为每个交换端口提供专用通道而增加带宽(也限制了节点处理的通信量 )。交换存在于数据链路层。这两种网络通信量指导方法相对照，路由将多个逻辑网络，例如E t h e r n e t和令牌环网连接为一个互连网络，而每个单独的逻辑网络保持它的逻辑网络地址。路由选择存在于网络层，并且可以分开管理互连网络上的跳。网络拓扑结构上每个段上允许的主机数量是受到限制的。这个限制随着采用的网络拓扑类型的不同而不同。例如，一个使用双绞铜线的E t h e r n e t跳限制了主机或者节点的数量。一旦达到了最大的主机数量，则必须创建另一个网段，并且到那个网段的通信量必须通过桥接或路由。 两个网络之间的冗余路由桥接提供了跳之间传递通信量的唯一路径。然而，当需要多个传输路径时，通过提供多条路径而实现路由选择。当互连网络通信量需要冗余时，可以用那个选项来实现路由选择协议。图5 - 1说明了路由选择的冗余性。拥塞是通信量超过了网络容量的地点。网络中的拥塞可以使网络效率降低。桥接、交换和路由选择可以控制通信量。一些路由选择协议可以进行流量控制，所以，如果一个路由器拥塞了，另一个向它发送互连网络通信量的路由器可以由路由选择协议通知，以降低它向那个路由器发送数据的速率。路由选择协议完成这个操作，以确保当路由器过载时，可以得到最小的延迟。图5 - 2说明了用路由选择协议控制通信量的过程。桥接提供了跳之间传递通信量的唯一路径。然而，当需要多个传输路径时，通过提供多条路径而实现路由选择。当互连网络通信量需要冗余时，可以用那个选项来实现路由选择协议。图5 - 1说明了路由选择的冗余性。拥塞是通信量超过了网络容量的地点。网络中的拥塞可以使网络效率降低。桥接、交换和路由选择可以控制通信量。一些路由选择协议可以进行流量控制，所以，如果一个路由器拥塞了，另一个向它发送互连网络通信量的路由器可以由路由选择协议通知，以降低它向那个路由器发送数据的速率。路由选择协议完成这个操作，以确保当路由器过载时，可以得到最小的延迟。图5 - 2说明了用路由选择协议控制通信量的过程。图5-1 两个网络之间的冗余路由 图5-2 路由选择控制通信量不同的网络拓扑结构，例如F D D I、X . 2 5和AT M ，不总是可以桥接或者交换，因为物理介质或物理层协议的本质阻止它这样作。为了传输互连网络通信量，不同的网络必须经过路由，如图5 - 3所示。 图5-3 不同的网络路由理论有两种基本机制构成路由选择： 路由的确定。 互连网络上数据包的传递。这些术语将对每个路由选择协议进行讨论。有几个不同的路由选择协议，例如R I P或O S P F，而且每一个都以不同的方式确定了最佳路由。如果数据传输本身是相似的，尽管在不同的路由选择协议中不同。确定路由的算法确定路由中必须要注意的一个术语就是度( m e t r i c )。度是在路由选择协议算法完成计算后得到的一个变量值，例如网络延迟。度的目的是确定最佳路由。路由选择协议都创建和维护一个路由选择信息表，或者路由选择表。这个路由选择表用于选择最佳的路由。根据所使用的路由选择协议的类型，路由选择表可能包含不同的关于到某个目的网络的路由选择信息。例如，在某些路由选择协议中，路由选择表可能包括目的网络和与其相关的下一个跳。这个信息说明，为达到目的网络，将数据发送到与“下一个跳”连接的接口上。一个跳就是数据必须跳跃到的下一个路由器，或者是数据必须跳跃到的相连到路由器网络上的接口。当确定最佳路由时，选择那个跳最少的路由。还有一些算法将目的和某个度联系起来，这个测量值决定了目的距离或者代价。这种方法允许通过具有最优值的路由而选择最佳路由。例如，当使用代价度时，代价(最便宜的路由)最少的路径被认为是最优的。确定路由选择表的另一个方法是将目的和路径联系起来，这个路径是达到那个目的需要经过的路径。这是一个非常简单、基于跳的路由方式，并且不需要在任何其他因素的基础上确定任何度，因为一些基于跳的路由选择协议可以使用其他的因素，来确定最佳路由的度。它是一个存储转发类型的方法，在这里，数据包暂时保存在它所遇到的路由器中，然后转发到它需要经过的下一个路径，直至它达到目的网络。在图5 - 4中，说明了一个简单的2路由器、3段网络、路由器A的路由选择表可能类似这样：192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2路由器A并不需要到1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 0或者1 9 2 . 1 6 8 . 2 . 0网络的相关路由，因为它们是直接与A路由器连接，并且路由选择协议将自动为直接连接网络创建那些路由。路由选择表通常包括网络、子网掩码和下一段路径，在这种情况下，它就是指向那个网络的接口。路由选择协议也包括维护它们的路由选择表的方法。它们交换信息，即所谓路由选择更新。路由选择更新可以包含路由器的整个路由选择表，或者仅仅包含变化的那部分。这些通信对于保持路由选择表的准确性，以及允许选择最佳路由是必不可少的。根据所使用的路由选择协议，路由选择更新可以定期发出，或者可以由拓扑结构的改动而触发。图5 - 5说明了一个事件触发路由选择更新的例子。 图5-4 简单的3段网络对于大多数路由选择协议而言，在路由器内将一个数据包从一个接口传递到另一个接口的路由选择算法是类似的。节点向位于不同网络上的另一个节点发送数据包。它使用目的节点的网络/ 节点地址来发送那个数据包，这看起来非常简单。然而，节点在数据包上加入了路由器M A C (介质访问控制)层地址。M A C层地址( 也称为硬件地址 )是数据链路层的一部分。通过那个硬件地址，路由器接收到数据包，然后查看目的节点的网络/节点地址。路由器确定它是否可以或者不可以转发数据包到目的网络。如果它可以，路由器除去它自己的M A C层硬件地址，然后在数据包加入下一个跳的硬件地址。如果它无法为这个数据包选择路由，则或者丢弃数据包或者转发到默认路由。图5-5 路由选择更新如果下一个跳并不是最终的目的节点，它几乎总是另一个路由器。然后那个路由器对数据包执行完全相同的操作，即确定下一个跳，除去M A C层地址，加入下一个跳的地址，并转发数据包，如此继续，直至数据包达到目的网络/节点。不变的一项是网络/ 节点地址。它不会改变，而硬件地址在每个跳都改变。路由选择算法的主要目的有3个： 准确性。 低开销。 快速收敛。准确性是路由选择算法在所使用的度的基础上选择最优路由的能力。这意味着，路由算法的度确定了路由的准确性。低开销可以用带宽和C P U的使用量来评价。当使用C P U时，路由选择协议需要进行初等的计算。资源受到限制或过度使用的路由器需要最简单的路由选择协议。当引用带宽时，路由选择协议需要最少的通信消息，时间间隔最小。这对于低速网络链路的有效利用是非常重要的。路由器必须证明是稳定的和高效的，目的是保证低代价标准。收敛是所有的路由器使它们的路由选择信息表同步的过程，或者某个路由选择信息的变化反映到所有路由器中所需要的时间。收敛过程越快，路由选择表的准确性就越高，这会提高网络的效率。如果互连网络的拓扑结果永远不会发生变化，则收敛不会成为一个问题。然而，网络上可能会出现多种改变：加入新的跳、加入路由器、路由器接口故障、整个路由器出现故障，带宽分配改变，网络链路的网络带宽改变，路由器C P U使用情况的增加或减少。所有的这些条件都可以改变一个路由选择协议如何选择最佳路由。快速收敛也避免路由循环，这将在本章的后面进行讨论。一些类型的路由选择算法是： 静态。 动态。 内部和外部。 距离向量和链路状态。每种类型的算法决定了使用的路由选择协议的某个方面。每种类型都有优点，根据互连网络的大小或复杂程度，这些优点使这种类型对某种特定类型的互连网络更加合理。Why Routing Protocols? Internetworks use routing to get data from one network to another. In order to keep information on the best path to its destination, you need a map of the available routes on the network. The mapping of the networks that the data travel to is handled by a routing protocol.Local Area Networks (LANs) have an inherent performance limit, which is dependent upon size or complexity. Routers, and their routing protocols, can resolve some common bottlenecks and other conditions that degrade network efficiency. There limits include: Network physical segment sizeNumber of host per segmentRedundancyAmount of trafficDissimilar network topologiesDepending on the type of network, where Ethernet, Token Ring, or other protocol, the network segment size is limited. A new segment must be created to support nodes located beyond the distance limit set by the segment size, usually measured in cabling distance or wireless limit. For instance, Ethernet segment using twisted-pair copper wiring are limited to a maximum physical distance from the node to the hub. When a new node is added beyond this limitation and another segment is created, traffic must be able to get from one segment to the other. Bridging, switching, or routing can do this.Bridging is the capability to connect two or more physical network segments so that the connection is transparent to the end user. In this method, broadcasts, multicasts and unknown frames are sent to all nodes within the broadcast domain, and all nodes are considered to be in the same logical network (subnet). A broadcast domain is how far a broadcast frame radiates across the network. Bridging occurs at the data link layer.When dealing with bridges and their functions try to remember the three Fs: Flooding, Forwarding, and Filtering, These are the functions of a bridge.Switching inherits all of the bridging attributes. Additionally, switching is a way to increase bandwidth (as well as limit the amount of traffic a node encounters) by providing a dedicated collision domain for each switched port. Since each switched port is a collision domain, multiple devices (separate ports) can send/ receive data simultaneously. Switching also occurs at the data link layer. Switches also introduce the concept of Virtual LANs (VLANs), each of which represents a broadcast domain.In contrast to either of these, routing connects multiple logical networks such as an IP subnet or an IPX network. Since each port of a router represents a different logical network (broadcast domain), the router does net forward broadcast traffic. Routers are necessary to get between broadcast domains. As such, routing occurs at the network layer. Bridging only offers a single path for traffic between segments due to a spanning tree. Spanning tree is a link management protocol that provides path redundancy while preventing undesirable loops in the network. For a Layer 2 Ethernet or Token Ring network to function properly, only one active path must exist between two stations. A spanning tree operation is transparent to end stations, which canot detect whether they are connected to a single LAN segment or a switched LAN of multiple segments.However, when multiple transmission paths are needed, routing must be implemented to support those multiple paths. Figure 5-1 illustrates redundancy with routing.FIGURE 5-1 Redundant routes between two networksCongestion is the point where the amount of traffic exceeds the network capacity. Congestion in a network reduces its usability. Bridging, switching, and routing can control the amount of traffic.Dissimilar network topologies, such as FDDI, X.25, and ATM cannot always be bridged or switched, because the nature of the physical media or physical layer protocol it. In order to transmit internetwork traffic, dissimilar networks must be routed, as shown in Figure 5-3.TheoryThere are two basic mechanisms that make up routing:Determination of routes (learning)Transmission of data packets across the internetwork (forwarding)These items will be discussed for each routing protocol. There are several different routing protocols, such as RIP and Open Shortest Path (OSPE); each determines the best routes in a different way. The user data transmission is identical across different routing protocols.Algorithms for Route DeterminationOne of the terms to be aware of for route determination is a metric. A metric is the value of a variable, such as hops (number of routers to a destination network), after the routing algorithm has computed it. The purpose of the metric is to determine the best route(s) to a destination network. And the best route is that with the lowest metric.FIGURE 5-2 The route is chosen to control the communication amountFor a router to be able to route traffic it needs to know the destination address, source address, possible routes, best route, and the ability to maintain and verify routing information.Routing protocols create and maintain the routing table. This routing table is used to select the best route. All routing tables contain the same basic information. This includes the destination network, the associated metric, the network address of next router or endstation, and the interface to exit the router (to reach that destination network).Each routing protocol uses a different metric or set of metrics to determine the best path to a destination. Some use hops, some use bandwidth, and others use cost. In Figure 5-3, an example of a simple RIP-based (hop-based) network is shown:R 192.168.3.0 120/1 via 192.168.2.2, 00:00:13, Ethernet0C 192.168.1.0 is directly connected, Ethernet1C 192.168.2.0 is directly connected, Ethernet0Note that all routers, including directly connected ones, appear in the routing table. In this case, only the dynamically derived route has a metric and next hop addresses associated with it.Routing protocols also include a methodology for maintaining their routing tables. They FIGURE 5-3 Dissimilar networks routedexchange information such as a routing update. The routing update can consist of the routers entire routing table or only the portion that has changed. These communications are essential for keeping the routing tables accurate, as well as allowing optimal routes to be chosen. Depending on the routing protocol used, a routing update can be sent on a periodic interval (every few seconds, for example),or it can be triggered by a topology change. Figure 5-5 illustrates one example of an event triggering a routing update.The decision process for forwarding a data packet from one interface to another within the router is identical for all routing protocols. A node sends a packet to another node on a different network. It sends that packet using the network/host address of the destination node, which seems fairly straightforward. However, the node adds the Media Access Control (MAC) layer address of the router to the packet. The MAC layer address (also known as the hardware address) is part of the data link layer.FIGURE 5-4 A simple RIP-based networkThe router receives the packer destined to one of its own interfaces. (In a LAN environment, each port has its own MAC address.) Assuming the MAC addresses matches that of the router, the layer two frame is discarded, and layer three packet is compared against the routing table. If there is no destination in the routing table, the packet is either discarded or forwarded to the default route. Otherwise, it is forwarded to the appropriate outbound interface, where the new frame format is constructed.FIGURE 5-5 Routing updatesIf the next hop is not the ultimate destination node, it is almost always another router. That router can then perform the same operation on the packet by stripping off the MAC layer address, determining the next hop, adding the next hops address, and The one constant item is the network/node address. It does not change, whereas the hardware address at each hop.There are three major objectives of a routing algorithm:Optimal path selectionLow overheadQuick convergenceOptimal path selection is the capacity of the routing algorithm to determine the optimal route based on the metrics used. This means that metrics of the routing algorithms are what determines the path that data packets travel. For example, RIP would select the path with the lowest number of hops (routers), while OSPF would select the one with the lowest cost.Low overhead can be applied to both bandwidth and CPU usage. When referring to CPU usage, a routing protocol would need to be elementary in its computations. A router with limited or overused resources requires the simplest routing protocol. When referring to bandwidth usage, a routing protocol would require small communication messages, at the smallest of periodic intervals. This is essential for an efficient utilization of slow network links. A router should prove stable as well as efficient in order to maintain the overhead criteria.Convergence is the process whereby all routers synchronize their routing tables, or it can be the time it takes for a single routing change to be reflected in all routers. The speedier the convergence process, the more accurate the routing tables, which leads to an efficient network. If there were never changes to an internerworks topology, then convergence would not be an issue. However, multiple changes can be made on a network: additions/deletions of network segments and metric adjustments. These conditions can change giw a routing protocol should select the optimal routes. A fast convergence also helps to avoid routing loops, which is discussed later in this chapter.Some of the types of routing algorithms are:StaticDistance vectorLink stateHybridEach of these types of algorithms varies path selection and router overhead (bandwidth and convergence). Each type has advantages that may make it more logical for a certain type of internetwork, depending on its size or complexity. 全国重点大学江 苏 大 学JIANGSUUNVERSITY2004 届本科毕业生 论文题目：直放站工程设计指导老师：陈祖爵 蒋中秋姓名学号：刘文兵 004064120班 级：通信（网大）001 班时间：2004-6-11摘 要任何无线频率覆盖方都将产生“盲区”,解决此类问题的一种途径是增加基站数目或调整功率电平，此方法成本甚高，还带来一些其它问题。本文介绍一种更经济、便宜 、快捷、有效，已被许多网络经营者采用的方法直放站。本文的主要工作叙述直放站的技术和原理以及直放站的工程实施。首先，论文描述了直放站的技术概念、发展、特点。然后，介绍了项目的整体规划和一个工程的具体实现。最后，论文提出了一些工程建设中需要注意的问题。关键词：移动通信 直放站 工程 网络优化AbstractNo matter using whatever wireless frequency cover schemes, there are many “blind-areas”， one solution is to increase the number of the basestations or to adjust the power of the signal. But this means it will induce additional costs and other further problems. This paper introduces a more economic and effective scheme adopted by a number of network-operators.It is the repeater.This paper focuses on the technology，elements and the engineer application of the repeater . Firstly it describes the repeaters concept ,development and characteristic . Secondly it introduces the whole plan of the construction and the application of the project . And last,it brings up some problments when doing the project.KEY WORDS Mobile communication ， Repeator, Project, The network optimizing目 录第一章 前 言 -11.1 背景意义- 11.2 解决问题的方法 -31.3 直放站的基本工作原理 -51.4 直放站的定义 -7第二章 直放站系统 -82.1 直放站的种类与类型 -82.2 移动通信直放站的构成-92.3 直放站与基站比较 -92.4 GSM 直放站 -112.4.1 GSM 移动通信宽带直放站-112.4.2 GSM 移动通信频带选择直放站 -122.4.3 GSM 移动通信信道选择直放站 -142.5 CDMA 移动通信直放站框图 -152.6 GSM/CDMA 光纤直放站 -16第三章 项目整体规划-193.1 直放站的应用 - 193.1.1 直放站的应用原则 - 193.1.2 直放站的应用场合 - 203.2 确定直放站的类型- 213.2.1 空间型直放站 -223.2.2 移频直放站 -233.3 确定覆盖区域 -25第四章 工程实现 -274.1 天线安装工艺施工和维护工序 -274.1.1 天线基本功能的重要性 -274.1.2 天线的选择和隔离度 -284.1.天线施工技术要求 -294.1.馈线安装技术要求 -304.2 电源系统的设计 -304.3 直放站发挥性能条件 -314.4 无线传输直放站工程要求 -324.4.1 站址选择的基本要求 -324.4.2 覆盖范围的预测 -33第五章 十月军校室外直放站工程 -345.1 设计思路 -345.1.1 基本情况 -345.1.2 施主小区基本情况 -345.2 方案的选择 -355.2.1 传输方式的选择 -355.2.2 电源系统的设计 -355.2.3 设备选型及性能指标 -355.2.4 设计技术指标与要求 -355.2.5 设计方案分析 -365.2.6 电磁辐射防护 -375.2.7 原理图 -385.3 工程实施 -385.3.1 工程规模 -385.3.2 安装说明 -405.4 系统运行-42第六章总结 -446.1 直放站安装要注意的关键问题 -446.2 结束语 -45参考文献-46致 谢-47 第一章 前 言1.1 背景意义在我们的实际生活中无论何种无线频率覆盖方案，都将产生“弱信号区”和“盲区” 。产生是原因也各不相同，主要应用在大型建筑物、隧道、高层建筑区、山区的洼地以及公路、铁路的路基区域等地方。在农村、郊区主要是由于信号信号太弱或根本没有覆盖到；现在在城市由于高层建筑越来越多，在这些地方信号也不是很好，因为基站的高度还没有建筑物的高度高，并且天线的方向是向下的；在像隧道或地铁这样的地方由于信号被阻挡不能够到达；不仅广播电视是这样，蜂窝电话系统亦是如此。实际不通顺影响阻挡信号传播的地方都会产生此类问题。这样的问题带来的影响就是信号不好、通话掉话甚至不能够通话，用户投诉增加。像笔者实施的十月军校室外直放站工程就属于郊区信号覆盖不好，产生了“弱信号区” ，使通话质量不高。1.2 解决问题的方法解决此类问题的一种途径就是增加基站数目或调整功率电平，这对于蜂窝系统来说，意味着改变小区的大小和频率复用方案，基站的成本是很高的，基础设施也较复杂，还带来一些其他问题，所以在实际工程中一般不采用这种方案。这里介绍一种更经济、便宜、快捷、有效，已被许多网络经营者采用的方法直放站。国内直放站市场形成之初，主要是使用消防用无线设备和调频（FM）广播接收直放站。进入 90年代后半期以来，在移动通信手机迅速普及的带动下，直放站市场得到了持续的发展。直放站由于投资小，性能稳定，建站速度快，对环境要求低，安装维护简便，是一种很好的解决覆盖盲区的方法。如图 1.1 所示。 图 1.1 直放站覆盖盲区图1.3 直放站的基本工作原理直放站的基本功能是一个射频信号功率增强器，简要原理如图 1.2 所示。图 1.2 直放站原理框图其中前向放大器放大基站至移动台的下行信号，反向放大器放大移动台至基站的上行信号。由于上下行信号频率相差 45MHz，可以用双工器和前端滤波器方便地将两路信号分开。朝向基站的天线我们称施主天线或源天线，其作用是沟通基站和直放站间的链路，故一般采用方向性很强的定向天线。直放站的服务天线或称工作天线用于覆盖区的信号发射和接收，一般可采用基站用的全向天线或方向性板状天线。1.4 直放站的定义 直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。第二章 直放站系统直放站有很多种类与类型，在工程中笔者应该根据具体情况使用不同的直放站，这一章将重点介绍笔者在十月军校工程中使用的 GSM直放站。2.1 直放站的种类与类型(1) 移动通信直放站的种类- 从传输信号分有 GSM 直放站和 CDMA 直放站;- 从安装场所来分有室外型机和室内型机;- 从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站; - 从传输方式来分有直放式直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。(2) 移动通信直放站的类型GSM 移动通信直放站GSM 移动通信直放站是解决基站覆盖而存在信号盲区的一种方式。通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资基站之成本。GSM 直放站是为消除 GSM900MHz/1800MHz 频段移动通信网的小范围信号盲区或弱信号区而设计生产的通信设备。被广泛应用于地下商场、停车场、地铁、隧道、高层建筑的办公室、娱乐场所、电梯或私人住宅等基站信号所无法到达的信号盲区，同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。CDMA 移动通信直放站CDMA 直放站可以扩大 CDMA 基站的覆盖范围，大大节省 CDMA 网络建设的投资(一个 CDMA 直放站的投资约为一个 CDMA 基站的十分之一 )。特别是在高层楼宇、地下(如地铁 )、以及盲区等特殊环境下，CDMA 直放站将充分发挥它的优势。由于各种地理环境和用户的要求不同，所需的 CDMA 直放站的类型也不同。CDMA 直放站是为了消除移动通信网覆盖盲区或弱信号，延伸基站信号覆盖的一种中继设备，它能解决消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区，地下停车场、地下隧道、商场、电梯等基地无法到达信号的盲区，提高了覆盖范围增强了信号覆盖延伸。GSM/CDMA 光纤直放站光纤中继移动通信直放站由靠近基站侧的近端机及覆盖区侧的远端机两部分组成，适用于在基站拟建直放站区有高山阻挡或两者相距甚远，同时基站和覆盖区之间具备光缆情况下建站。光纤直放站兼备宽带、选带、选频等功能。传输距离可达 20Km，由于空间隔离度好，不产生同频干扰，重发方向可采用全向天线覆盖，以提高覆盖效果。应用波分复用事分光、分路技术、光纤直放机还可组成其它使用系统。2.2 移动通信直放站的构成移动通信直放站的构成因种类而异。(1) 直放式直放机下行从基站接收信号，经放大后向用户方向覆盖；上行从用户接收信号，经放大后发送给基站。为了限带，加有带通滤波器。(2) 选频式直放站为了选频，将上、下行频率下变频为中频，进行选频限带处理后，再上变频恢复上、下行频率。(3) 光纤传输直放站将收到的信号，经光电变换变成光信号，传输后又经电光变换恢复电信号再发出。(4) 移频传输直放站将收到的频率上变频为微波，传输后再下变频为原先收到的频率，放大后发送出去。(5) 室内直放站室内直放站是一种简易型的设备，其要求与室外型机是不一样的。 2.3 直放站与基站比较在我们周围有这么多的基站，那我们为什么不使用基站而使用直放站呢？要了解这个问题我们可以把基站和直放站做一个比较：直放站与基站相比较，其优点主要体现在如下几个方面： （1）同等覆盖面积时，使用直放站投资较低。在平原地区室外一个全向基站可以有10km覆盖半径；一个全向直放站可以有 4km覆盖半径；就覆盖面积而言，六个直放站约相当于一个基站。六个直放站的设备价约为一个基站的 80%。但考虑到机房租用和装修、交直流电源、空调、传输系统和电路租金等费用，六个直放站的费用只相当于于一个基站的50%，甚至更低。（2）覆盖更为灵活。一个基站基本上是圆形覆盖，多个直放站可以组织成多种覆盖形式。如“一”字型排开，可以覆盖十几至几十公里的路段。也可以组织成“L”型、“N”型和“M”型覆盖，特别适合于山区组网。（3）在组网初期，由于用户较少，投资效益较差，可以用一部分直放站代替基站。用户发展起来后现更换为基站，替换下来的直放站再进一步放置在更边缘的地区，这样一步步地滚动发展。（4）由于不需要土建和传输电路的施工，建网迅速。但直放站与基站相比也有明显的不足，主要表现在：（1） 不能增加系统容量。我们是在信号覆盖不好的地方而不是在系统容量不足的情况下使用直放站，如果是系统容量不足我们就不能够使用直放站，而需要使用增加基站、改变小区的大小和频率复用方案的方法来解决。（2） 引入直放站后，会给基站增加约 3dB以上的噪音，使原基站工作环境恶化，覆盖半径减少。所以一个基站的一个扇区只能带两个以下的直放站工作，这样可以保证基站的正常工作。（3） 直放站只能频分不能码分，一个直放站往往将多个基站或多个扇区的信号加以放大。引入过多的直放站后，导致基站短码相位混乱导频污染严重，优化工作困难，同时加大了不必要的软切换。（4） 由于受隔离度的要求限制，直放站的某些安装条件要比基站苛刻的多，使直放站的性能往往不能得到充分发挥。尽管直放站有不足，但是我们在使用时尽量克服它的缺点，发挥它的优点，因为与它的优点比这些缺点是可以通过合理的规划直放站网络，严格的工程勘测及施工来解决。所以我们还是需要利用直放站来解决我们的覆盖问题的。根据相关资料,有的国家直放站和基站的安装比例高达 2比 1以上；由于我国的人口密度很大，直放站和基站的安装比例不应过大，如果没有光纤直放站，只对射频耦合型室外直放站而言，这一比值应不大于 1。在规划时，直放站作为滚动发展的过渡设备，一次性安装直放站的比率应进一步减少。在大中城市的市区和通话密度较高的地区应不使用射频耦合型室外直放站。直放站不能增加系统容量，却可以弥补 CDMA系统基站的覆盖不足，由于价格低、安装方便、在 GSM、CDMA 系统中采用直放站不失为网络优化的一种较好的解决方案。另外由于 CDMA系统的频率复用率为 1，直放站在 CDMA系统和 GSM系统中的使用存在着差异。直放站的使用将与整个系统的性能相关，而在 GSM系统中直放站的使用仅与几个相关的通道性能有关。因而，合理的规划直放站网络，严格的工程勘测及施工对提高 CDMA网络的性能是十分必要的。2.4 GSM 直放站GSM移动通信直放站是解决基站覆盖而存在的信号盲区的一种方式。通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资基站之成本。如图 2.1所示了 GSM移动通信直放站原理图。图 2.1 GSM移动通信直放站原理图为了满足不同环境及技术要求,GSM 直放站主要可分为：- GSM移动通信宽带直放机- GSM移动通信频带选择直放机- GSM移动能信信道选择直放机2.4.1 GSM 移动通信宽带直放站(1) GSM移动通信宽带直放站方框图如图 2.2所示。 图 2.2 GSM移动通信宽带直放站方框图(2) 使用范围: 主要用于机场、旅游区、地下建筑、隧道、大型偏厂矿及村镇等 GSM系统的盲区、阴影区。(3) GSM移动通信频带选择直放站组网如图 2.3所示。图 2.3 GSM移动通信频带选择直放站组网示意图2.4.2 GSM 移动通信频带选择直放站(1) GSM移动通信频带选择直放站方框图如图 2.4所示。 图 2.4 GSM移动通信频带选择直放站方框图(2)主要性能特点：高的系统增益且增益连续可调全双工工作，很高的上/下行隔离度中心频率和带宽任意可调，满足不同客户要求，带外抑制好，不同营运商之间的信号不会产生相互干扰内置电源且设计有电源保护系统和免维护备用电源接口两端口标准设计，安装极为方便采用 PLL控制技术的选频模块，性能稳定可靠，噪声系数低采用 ALC控制，输出电平连续可调可选智能监控，故障自动报警及远程维护 高线性功放，性能稳定2.4.3 GSM 移动通信信道选择直放站(1) GSM移动通信信道选择直放站方框图如图 2.5所示。图 2.5 GSM移动通信信道选择直放站方框图(2) 主要性能特点：高的系统增益且增益连续可调产品能工作在两信道或四信道，可扩展采用 PLL控制技术的选频模块，性能稳定可靠，噪声系统低，带外抑制特别好采用 ALC控制，输出电平连续可调 两端口标准设计，内置电源，安装方便，并配有免维护备用电源接口可选智能监控，故障自动报警及远程维护每信道单独功放，不会相互干扰，性能稳定设计有防雷，避雷系统2.5 CDMA 移动通信直放站框图图 2.6 cdma直放站方框图CDMA直放站主要技术指标工作电压 AC220V工作频率：上行：825-840MHz 下行：870-885MHz增 益：65-40dBm 带内波动：=12dB（工程值）邻频干扰保护比；200KHz 邻频干扰保护比； C/I=-6dB（工程值） ；400KHz 邻频干扰保护比： C/I=-38dB（工程值） ；（4）无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的 90%位置，99% 的时间移动台可接入网络；（5）在基站接收端位置收到的上行噪声电平小于-120dBm；（6）覆盖区与周围各小区之间有良好的无间断切换；（7）室内覆盖区 RxQual 等级为 3 以下的地方占 95%以上，室外 90%以上；（8）施主小区在设备安装后比设备安装前的掉话率（非考核掉话率）增加的百分数（以直放站开通前后 5 天的话务统计的平均值为标准）不超过 0.2 个百分点，而且安装后的施主基站的掉话率不超过 1%。5.2.5 设计方案分析（1）直放站类型的确定经现场勘测发现，整个十月军校宿舍一楼二楼受周围环境的影响，考虑到要在室内得到一个良好信号，故选用功率大、线性高、中频特性好的 R-9110AC 型频段选频直放机。（2）信源小区的确定经现场勘测，在山顶上接收到 BCH：39 的载波较强；比相邻小区高 10dB 左右，主导明显。故选用其为直放站信源小区。（3）系统隔离度分析套用公式对隔离度进行分析说明。例：I/BD施主天线前后比F/BM用户天线前后比GD施主天线增益GM拥护田间增益LZ物体遮挡损耗LK空间陆游损耗I+F/BD-GD+F/BM-GM+LZ-(35dB-17dB)+(35dB-17dB)+5dB+70dB=111dB（4）.系统下行输出功率及增益的确定根据接收电平设计系统上噪声电平及增益。例：LRX接收信号电平LX施主馈线损耗POUT系统下行输出功率GDOWN系统下行增益根据上述隔离度，设计系统下行输出功率为 POUT，则：GDOWN=POUT-(LRX+GD-LX)=30dB+50dB=80dB（5）系统上行噪声电平分析及增益的确定根据接受电平设计系统上行噪声电平及增益。例：LNT系统上行噪声电平LNR到达信源基站口的噪声电平L系统主机到信源基站口的空间损耗GUP系统上行增益PC信源基站输出功率LNR=-120dBm即 LNT-L=-120dBmLNT=-12dBm+NF+GUPL=PC-(LRX+GD=LX)GUP=I-NF+PC-(LRX+GD-LX)=1-4+40+50=87dB可见：适当的系统上行工作增益可以满足要求，不会对基站构成干扰。5.2.6 电磁辐射防护根据中华人名共和国国家标准电磁辐射规定，即国外标准 GB870288,电磁辐射的限值为：公众照射，在一天 24 小时内，环境电磁辐射的磁场参数在任意连续 6 分钟内的平均值应满足功率密度0.4W/m （频率为 303000MHz） 。职业照射，在一天 8 小时工作时间内，电磁辐射功率密度的平均值（连续 6 分钟）应2W/m （平率问 303000MHz） 。对电磁辐射源豁免的要求为：输出功率等于或小于 15W 的移动无线通信设备。频率为 3-300000MHz 时，电磁辐射体的等效辐射功率小于 100W。本工程天线口最强电平为 28，0dBm,设人员活动范围为距天线 50m（合理取定一数值） ，根据球面体面积公式，计算出最强功率密度为0。04W/m，电磁辐射满足公众照射防护的要求。5.2.7 原理图图 5.1 原理图5.3 工程实施5.3 .1 工程规模本工程采用 R-9110AC型频段选频直放站一台，ODP-090/V14-NG-A 型定向板状天线一副 OYI-060/V10-NG型八木天线一副。选频直放站的工作原理：为了选频，将上、下行频率下变频为中频，进行选频限带处理后，再上变频恢复上、下行频率。八木天线的原理：在有源半波振子前面平行排列的短于该有源振子的金属棒具有引向作用，而有源振子后面长于该有源振子的金属棒具有反射作用。对直放站的要求：(1) 工作频带应和 GSM的工作频带一致。(2) 额定（最大）输出功率、额定（最大）增益（及增益调节范围、自动增益控制范围）及输入电平。这是一组互相关联的指标，应综合考虑。通常最大输出功率在不超过信息产业部无线电管理局规定的最大限值的情况下，应分成若干等级供用户选用，下行主要考虑覆盖，上行保证基站满意接收。因此，下行一般大于上行。增益是将接收到的信号放大到额定输出功率。考虑到直放站安装地点信号强度的差异，增益应是可调的。最大增益可以考虑将直放站接收到的信号电平（据施工及运营单位报告约-60-80dBm）放大到最大输出功率来计算。为了保证输出功率稳定和避免输出非线性，带有10dB 的自动增益控制（AGC）看来是必要的。关于容差、额定输出功率和额定增益，只要规定一个就可以了。一般规定增益容差比较合适。因为测试时是将增益调到最大，改变输入电平使输出达到额定值。既然是这样，额定功率当然就不必规定容差了，而这时，输入电平也因增益不同而不同。(3) 带宽、带内波动和带外抑制这是一组互相有关系的指标，尤其是带宽和带内波动。通常，带宽是指-3dB 带宽，而带内波动是指带内的不平坦度。如果要求带内波动比 3dB小，则-3dB 带宽必然要比分配给它的带宽要宽，这样，势必侵占别的信道。因此，带内波动最大只能是 3dBp-p。带外抑制主要是对滤波器形状的要求。为了不对别人形成干扰，希望滤波器形状尽量接近矩形。通常以-60（或-40）dB 带宽对-3dB 带宽的比（有人称之为滤波器的形状系数）来衡量。对宽带直放站来讲，这一形状系数做到1.6 是不成问题的，但对选频直放站而言，形状系数可能要达到 6。(4) 交调和杂散发射谐波、交调和杂散都是不希望有的无用信号，可以提出一样的要求。对 GSM直放站，按 YD/T 883-1999和 ETS 300 609要求是合适的。(5) 传输时延信号通过直放站后，可能产生传输时延。选频直放站传输时延比较大，可能分别达到 5s(6) 噪声系数这是直放站灵敏度的表征，按现在技术水平，做到 46dB 应是不成问题的。(7) 电压驻波比为可保证有效功率传输，提出电压驻波比的要求是需要的。根据功率被反射的量和实际水平，要求做到小于 1.41.5 是可行的。(8) 操作维护管理 为了操作维护和管理，作一些信号指示（如输出功率指示，电源状态指示等），设置电源开关，增益调节钮是必要的。需要有远程监控或网管之类的要求。(9) 安全要求应有接地装置、耐压和绝缘等要求。5.3.2 安装说明（1）主机设备的安装主机安装在十月军校办公室对面的一层楼上，使用筛固定在 TXJ3A 天线支架上。距离地面约 0.7 米，做好防水处理；（2）天馈设备的安装a：施主天线安装于十月军校办公室对面小楼顶上的东南侧，用 TXJ5A 天线支架固定，方向对准东方向；b：重发天线放在十月军校办公室对面小楼顶上，方向对准十月军校。由于小楼顶上距离有限，所以带来了了施主天线和重发天线间隔离度的要求。在安装过程中，施主天线与重发天线间隔离度十分重要，通常隔离度的要求是放大器的实际放大量再加上 15db。加大两天线程式基本已选定，因此唯一的办法是选择合适的天线安装位置，这就需要考虑两天线的间距大小和利用建筑物的阻挡，以便加大耦合损耗。如施- 重天线均安装在一根杆上，如图，其垂直间距大于 12m（理论上越大越好） 。水平间距可不予考虑。若因客观条件限制，施-重天线只能够安装在水平面上，则施- 重天线间距应大于 20m，并且施主天线背面应加装屏蔽网，如图，以免天线信号形成自发自收的环路。 图 5.2 施-重天线垂直安装示意图图 5.3 施-重天线水平安装示意图在本工程中由于小楼的上面水平宽度有限，所以我们在设计的时候就采取了施-重天线水平安装示意图的方法，在施主天线背面应加装屏蔽网，如图，以免天线信号形成自发自收的环路，提高系统的隔离度。c：馈线套好 PVC 管，拐弯地方用波纹管，并做好防水处理，铁好标签注明走向。（3）电源安装1）电源采用 AC220V 电源供电；2）经现场勘测，可以室内取电。（4）接地的安装楼顶上有现成的避雷网带，便于主机、天线支架、馈线的接地。5.4 系统运行直放站在安装完成后，对它的各个系统参数笔者实际的测试，系统隔离度、噪声电平、增益等满足设计要求。实际通话时没有掉线，话音清晰。测试完成后将直放站移交给移动公司运营，在运营中提供工程后期服务。直放站的工程服务直放站与电视机或手机不同，它不是一个完整的最终电子产品，因为人们买了电视机或手机马上就可以使用，而直放站却完全不一样，如果离开了工程服务，直放站不能发挥任何作用。一个直放站能否发挥作用，直放站安装地点的选择非常重要，直放站要取得良好的效果，可以认为选址占 50%，直放站自身性能占 30%，现场调试好坏占 20%。基站设备由于技术复杂，价格昂贵，基站的销售商往往对基站安装给予现场督导，技术人员亲自调试，发挥一个基站的作用。直放站技术相对较简单，价格便宜，如果直放站的销售与工程服务脱节，不重视