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室内覆盖系统 目录 室内覆盖系统综述室内覆盖系统设计室内覆盖wlan室内覆盖举例 为什么要建设室内覆盖系统 随着城市里移动用户的飞速增加以及高层建筑越来越多 话务密度和覆盖要求也不断上升 这些建筑物规模大 质量好 对移动电话信号有很强的屏蔽作用 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 形成了移动通信的盲区和阴影区 在中间楼层 由于来自周围不同基站信号的重叠 产生乒乓效应 手机频繁切换 甚至掉话 严重影响了手机的正常使用 在建筑物的高层 由于受基站天线的高度限制 无法正常覆盖 也是移动通信的盲区 另外 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 特别是移动通信的网络覆盖 容量 质量是运营商获取竞争优势的关键因素 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 室内覆盖系统正是在这种背景之下产生的 室内覆盖的重要性 覆盖方面由于室内的复杂结构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致使大楼的地下室一二层场强较弱甚至存在一些盲区由于室内的覆盖不好容易出现手机掉网的现象造成寻呼无响应用户不在服务区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断音掉话现象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 口碑 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 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 同时 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 室内覆盖系统组成 室内分布系统组成信源合路器功分器耦合器干放天线馈线 信源介绍 直放站 微基站 bbu rru 宏基站 根据话务量的不同 选择不同的信号源引入室内 可以满足多种室内话务量的覆盖 功分器 功分器有二功分 三功分 四功分等 见下图 主要是进行分路 即一路信号进 多路信号出 一般用于分路布线中 功分器是有插损的 二功分 3 1db三功分 5 1db四功分 6 1db 耦合器 耦合器是一路信号进 两路信号出 其中一路是直接通过 而另一路是进行耦合 衰减 主要用于主干 分支布线中 耦合器有3db 6db 10db 15db 30db耦合等 耦合器除了耦合 衰减外 自身还有插损 不过相对较小 6db耦合器 1 3db10db耦合器 0 6db15db耦合器 0 5db 室内天线 在室内覆盖系统中 用的最多的天线是吸顶全向天线 定向小板状 八木等 馈线 馈线分7 8 馈线和1 2 馈线 部分厂家的还有细小的跳线 7 8 馈线用于长距离的主干布线 1 2 馈线则用于分路布线 而细小跳线是用于连接室内天线和软馈线 京信 阿尔创厂家的是 1 2 软馈线直接与吸顶全向天线相连 而武邮厂家的是 1 2 软馈线还需经一根细小的跳线再与天线相连 干放 如果室内覆盖系统很大 功分器 耦合器很多 馈线很长 信号已被衰减很弱 而需要将覆盖范围延伸时 则需要在干线上安装干线放大器将信号进行再放大 不过安装干线放大器之后 也就多引进了一定的噪声电平 所以它的安装与运行质量也将影响整个室内覆盖系统的信号质量 分布系统 无源分布式天线系统有源分布式天线系统同轴电缆覆盖方式泄漏电缆覆盖方式光纤分布的方式光电混合分布方式 室内覆盖系统总结 室内覆盖系统是由以下部分组成 信号源 宏基站 微蜂窝 直放站或rru 发出的信号经馈线传送 而通过功分器 耦合器对信号进行分配 最后经天线将信号分布 发射出去 所以 设计室内覆盖系统最主要的是 如何对功分器和耦合器进行合理地配置而将信号均匀地分布到室内每个角落 这就需要考虑每根天线的覆盖范围和覆盖要求了 按照山西省移动公司有关室内分布系统覆盖边缘场强的要求 无线覆盖边缘场强值在 85dbm以上 而根据国家环境电磁波卫生标准 室内天线的发射功率要小于15dbm 所以还要结合这两点考虑 来配置功分器 耦合器和室内天线 室内覆盖主要指标 信号强度大于 85dbm 误码 信号质量 小于3 全向天线vswr小于1 3 八木天线vswr小于1 4 目录 室内覆盖系统综述室内覆盖系统设计室内覆盖wlan室内覆盖举例 通信系统制式 一 根据目前发展情况 主要涉及以下通信系统 trunk cdma800mhz gsm900 1800mhz phs1900mhz wcdma td scdma和cdma2000核心频段 共七种制式 通信系统制式 二 无线室内覆盖系统的引入不受通信制式的限制 满足各种通信制式建设要求 包含2g和3g移动通信系统 phs cdma trunk系统 各通信制式室内覆盖系统可单独建设 满足各制式的网络指标要求 也可以多通信制式共室内分布系统建设 多制式合路 多制式合路时 各制式应满足各自的网络指标要求 并保证各制式间互不干扰 设计内容 1 确定目标建筑 需求分析 2 室内无线信号现状测试 3 确定室内覆盖区域 4 模拟测试 5 信号源的选取及配置 6 室内分布方式的确定 结合模拟测试结果 进行室内覆盖信号传播损耗计算 7 室内天线分布方案设计 天线类型选择和馈线路由的确定 8 室内覆盖系统组织结构方案设计 设计原则 1满足国家有关环保要求 电磁辐射值满足国家标准 电磁辐射防护规定 即国标gb8702 88规定的限值 采用设备与材料及产生的物质对环境无污染 同时应达到环保部门在gb9175 88 环境电磁波卫生标准 中对噪音指标的要求 室内天线的发射功率不大于15dbm trx 2无源器件应满足需引入系统的通信频段要求 3应保证覆盖区域信号与周围室外其它基站各小区间进行正常切换 室内信号应保证不对室外信号产生干扰 4满足覆盖系统设计指标和各制式通信系统指标的要求 5满足便于改造 利于升级的要求 勘测前的准备工作 1 向建设方了解覆盖目标区域的网络环境 用户群体的类型 社会地位 消费行为 2 向业主索取被测建筑的平面图 立面图以及相关地型 结构资料 如业主最终无法提供 勘测人员必须绘制详尽的平面图 立面图或剖面图 3 现场勘测前 要仔细研究被测建筑物图纸 从图纸上搞清建筑结构 4 与建设方联系 初步确定传输方式 作为信号源的微蜂窝 或宏蜂窝 直放站 的可能位置 5 明确覆盖要求 如覆盖范围及覆盖等级等 所需工具及文件 建设方认可的测试手机或接收机 或其他测试仪表 手提电脑 测试分析软件 指北针 gps所测建筑物的平面图数码相机 记录大楼外观图 本市地图皮尺或测距仪 信号测试 有必要的楼层进行每层测试 没有必要的楼层按照低层 中层 高层等部分分别间隔测试 需走到四个方向窗边1米处进行测试 电梯选择几部测试 电梯必须在运行时测试 记录信号电平值 载干比 载频号 扰码 周围相关基站的详细信息 距离 方位角 话务统计 扇区系统参数 传输情况等 根据以上测试数据 对当前建筑物无线环境进行总体分析 确定需要覆盖的的业务 各业务覆盖深度 提出拟采用的覆盖方式及信号引入方式的分析 对于信号源使用直放站的 需给出对整个移动通信网的影响和干扰详细分析 从而确定覆盖目标和使用的信号源方式 勘测完成后生成详尽的勘测报告 报告内容应包含以上方面 1 介绍覆盖目标情况 如建筑物性质 地点 经纬度 楼层数 各楼层功能 面积 电梯数量 人流量等 2 覆盖目标的无线环境测试情况 包括室内无线环境测试 信源待安装的位置 直放站空间引入的最佳信号 周围基站的详细信息等 3 其他竞争网络在目标区域的覆盖情况 4 测试结果分析 详细设计 1室内覆盖测试对大楼现有的由周围宏蜂窝提供的室内移动信号进行测试 收集所用频段内存在的各种频率的信号 找出各楼层最强的信号电平由此得到各楼层所需的最小设计电平 为保证楼内手机能够驻留在室内微蜂窝上并具有良好的载干比必须保证楼内有足够高的设计电平 2路径损耗测试路径损耗测试的目的是为了确定该大楼的墙壁内部装饰物等物体的损耗 采用测试发射机在测试点发射gsm900信号用测试手机在楼层各点测量接收信号电平 3下行功率预算 进行功率预算计算得到eirp值 画系统连接图 写出解决方案的描述 做频率规划和参数设计 信号源选择 信号源选择原则 1在信号杂乱且不稳定的室内无线环境中 避免使用室内直放站引入信号 宜选用基站作为信号源 如在开放型的高层建筑中 通常选择微蜂窝基站作为室内分布系统的信号源 抑制干扰 保证主用信号电平及通话质量指标 2在室内信号较弱或覆盖盲区的环境中 通过定向天线可以取得较纯净且稳定的主用信号 宜采用射频直放站作为室内分布系统的信号源 如隧道 地铁站 地下商场 酒吧等规模较小 信号屏蔽严重的场所 采用直放站作为室内分布系统的信号源必须考虑施主基站的容量和直放站对室外覆盖的干扰 3对于室外基站话务拥塞的情况 室内覆盖主要解决容量问题 宜采用微蜂窝基站作为室内分布系统的信号源 来分流室外基站的话务量 改善用户通信质量 4对于建筑内部话务需求量大的大型场所 如商场 机场 火车站 展览中心 会议中心等 宜选用基站 宏蜂窝或微蜂窝 作室内分布系统的信号源 5对于通信质量要求高的酒店 写字楼 政府机构等场所 宜采用微蜂窝基站做信号源 6对于建筑规模较小的场所 在不宜设置射频直放站的环境下 宜选择光纤直放站或rru 射频远端单元 作为分布系统的信号源 7对于本身设有室外宏蜂窝基站的建筑 当基站设备配置有余量时 宜耦合部分基站信号作为本楼宇室内分布系统的信号源 耦合基站信号时应采用插损小的器件 尽量减小耦合信号对宏蜂窝基站的影响 信号源设置 1室内微蜂窝基站的设置室内微蜂窝基站信号经过室内馈线及无源器件均匀分配至各个天线 基站位置应设置在尽可能使多数天线的馈线长度相同的位置 提高基站输出功率的利用率 室内微蜂窝基站设置位置应满足基站工作环境 传输等要求 2宏蜂窝基站耦合信号耦合宏蜂窝基站信号时应采用插入损耗小的耦合器 最大限度的减少对室外发射功率的影响 采用的有源放大设备应设置适当的上下行增益 最大限度的减少对宏蜂窝基站的噪声引入 3射频远端单元 rru 的设置部分基站产品能够实现射频远端单元方式 即将基站射频模块与控制部分分开 之间利用光纤连接 rru安装在合理的位置作为室内分布系统信号源 4射频直放站的设置射频直放站输出信号经过室内信号分布系统均匀分配至各个目标覆盖区域 直放站位置设置合理 既满足直放站与施主天线距离不宜过长 又充分利用直放站输出功率 室内天线点分布设计 1应根据勘测结果和室内建筑结构 设置天线位置和选择天线类型 天线尽量设置在室内公共区域 2天线口的功率不超过 15dbm 载波 3对于层高较低 内部结构复杂的室内环境 宜选用全向吸顶天线 宜采用低天线输出功率 高天线密度的天线分布方式 以使功率分布均匀 覆盖效果良好 如写字楼 酒店等建筑 4对于较空旷且以覆盖为主的区域 由于无线传播环境较好 宜采用高天线输出功率 低天线密度的天线分布方式 满足信号覆盖和接收场强值要求即可 如地下车库等区域 5对于建筑边缘的覆盖 宜采用室内定向天线 避免室内信号过分泄漏到室外而造成干扰 根据安装条件可选择定向吸顶天线或定向板状天线 如建筑一层出入口处 楼宇沿窗区域等 6对于电梯的覆盖 可采用三种方式 一是在各层电梯厅设置室内吸顶天线 二是在信号屏蔽较严重的电梯 或电梯厅没有安装条件的情况 在电梯井道内设置方向性较强的定向天线 三是在电梯轿厢内增设发射天线 7应尽量避免电梯内的切换 以避免电梯运行过程中由于切换造成的掉话 天线设计准则 一 下面是一些典型区域的天线设计准则1单小区天线布线准则建筑室内覆盖由一个小区完成时 各天线的设置应尽量确保小区覆盖区域内信号的均匀分布 一般建议天线按 之 字形安装 天线设计准则 二 2多小区天线的布线准则建筑物室内覆盖由多个小区完成时 必须注意同频复用 小区之间要有一定的隔离距离 各天线的设置同样要尽量确保各小区覆盖区域内信号的均匀分布 在频率复用较为紧密的情况下为确保良好的服务质量 一般建议不同层间的天线安装在同一位置 天线设计准则 三 3 密闭环境天线布局建筑外墙较厚信号衰减大泄漏小受室外同频小区干扰小 楼层间的频率容易规划 天线设计准则 四 4 半开放环境天线布局建筑外墙为玻璃窗 墙结构信号衰减很小 建筑内部为开放的会议环境受室外同频小区干扰大 需要专用频率进行规划或采用低输出功率的多天线系统将小区边缘限制在建筑物内 天线设计准则 五 5 框架结构建筑物天线布局建筑内墙多且厚 需要将天线安装在走廊时 天线的输出功率一般较大以保证良好覆盖 此时通过走廊窗口会有一定的信号泄漏需要专用的频率进行规划 楼层间的同频小区间隔距离较其他环境的大 天线设计准则 六 写字楼天线布局室内商业集团办公区等对服务质量要求较高的区域 一般采用多根定向和全向天线对室内进行覆盖 通过合理的小区有效辐射功率设计 容易控制小区覆盖范围 对外界的干扰较小 多制式合路系统设计 一 多制式合路室内覆盖系统 简称多制式合路系统 是将多个系统无线信号进行合路 共用一套室内天馈线分布系统的方式 多制式合路系统主要是共用无源天馈部分 信号源及有源设备各系统独立使用 考虑到td scdma网络和热点地区的wlan覆盖 gsm td scdma和wlan的共用室内分布系统将具有最广泛的应用场景 由于合路器可以提供足够的隔离度 因此只需进行简单合路 即可实现gsm td scdma和wlan网络共用室内分布系统 保证系统具有良好的扩展性 兼容3g gsm cdma wlan等多种通信系统 达到室内各系统良好的覆盖效果 保证无源器件满足各系统频段要求 一般要求器件频率满足800 2500mhz合路器的选择满足系统间干扰隔离指标要求 gsm cdma dcs 多频 段合 路器 wlan wlan elevator f 1 f 2 f 14 f 15 多制式合路系统设计 二 多制式合路系统干扰 干扰来源室内天馈线分布系统的干扰来源 主要有来自外部的干扰和系统内部干扰 外部干扰主要通过分布系统的室内天线接收进入系统 这类干扰可以利用建筑物对室外信号的隔离 空间信号隔离 以及系统本身的路径损耗多种方式降低干扰 较易实现 内部干扰源来自系统中有源器件和无源器件 多频段多制式无线信号在系统中传输会产生相互间的干扰 干扰分类1同频 邻频干扰2下行信号间的互调干扰3下行信号对上行信号的互调干扰4下行信号间的杂散干扰5下行信号对上行信号的杂散干扰6阻塞干扰 干扰源与被干扰系统属于同一个运营商1 干扰源与被干扰系统直接合路的方式被干扰基站和干扰源基站共室内分布时 为降低网络建设成本 通常采用共天馈的方式 实际上是通过特定的合路器器件将两系统进行信号合并和干扰隔离的 干扰源与被干扰系统加滤波器后直接合路的方式如果采用共天馈的两系统的频段有交错时可以用较复杂结构的合路器合路 也可以考虑各自的基站单独加滤波器 由功合器 功分器反接 实现合路 干扰源与被干扰系统属于同一个运营商2 干扰源与被干扰系统属于不同运营商 被干扰基站加装滤波器方案干扰源与被干扰系统分天馈方案分天馈系统时 除了被干扰系统加装带通滤波器规避阻塞干扰 其他干扰形式就必须依靠天线间的空间距离来增加系统间隔离度 实际场景中主要是水平隔离 通过理论分析和测试确定的系统间隔离度要求 加上两系统室内天线的增益 可以计算出规避干扰对空间隔离的要求 空间隔离结合加装滤波器方案可以基本解决一般的互干扰问题 但是变更覆盖天线的位置必然会影响规划的覆盖效果 因此建议尽量通过运营商间的协调对干扰源和被干扰系统双管齐下进行处理 解决干扰问题 干扰隔离解决方法 可通过不同系统的空间隔离 降低干扰源的发射功率等方式减少干扰 在发送端或接收端增加滤波器也能有效减少系统间的干扰 另外选用射频性能优良的发射机 接收机及后期网络优化等也是降低干扰的有效手段 1尽量提高基站接收前端器件的线性动态范围 2使用低增益 高线性度的lna作为前级放大器件 将增益尽量分配在混频后的中级放大器和后端的功率放大器 3提高相关设备隔离度参数要求 4增加滤波器 poi 5有效利用空间隔离 6运营商配合协调不用制式系统的频点使用 不同制式频率百米馈线损耗对比 百米馈线损耗 天线到有源器件 微蜂窝 直放站 干放 的距离过长会引起天线口功率差异过大而不易平衡 距离过长时需考虑改变分布系统结构或考虑使用粗馈线以降低两种系统天线口输出功率间的电平差 自由空间衰耗 自由空间中 不同频率信号在自由空间中的衰耗不同 反映在db数值上的差异只与信号的频率有关 与传输距离无关 在工程应用中我们取3g比gsm衰耗大7 8db 在分布系统设计时需以此考虑天线覆盖区边缘场强的差异 阻挡损耗 由于不同频率信号的穿透特性不同 经过相同阻挡时的损耗也不相同 所以在进行多网合一室内分布 特别是天线覆盖区内隔档较多时需考虑损耗的差异 对这一差异可采用小功率 多天线的方式或者适当提高天线输入功率以保证覆盖区能满足要求 覆盖半径 在不同频率下 宽频天线的波瓣角会发生变化 从而引起天线的覆盖半径在2100mhz频段比900mhz要小 在进行天线布点时需以高频信号的覆盖范围为主 1 无源器件需选用可满足多网运行的宽频无源器件 2 要考虑到多网运行时的干扰问题 3 由于3g多媒体业务为主的特性所引起的覆盖范围差异 4 对超大面积建筑整体覆盖需考虑噪声 衰耗等综合因素 5 对电梯进行多网合路时 由于八木天线自身结构限制无法在宽频范围内使用 最好使用宽频板状天线对电梯进行覆盖 多网合一室内覆盖 功分器 耦合器 天线等大部分无源器件无法满足3g要求的 建议更换无源器件或重做分布系统 有的系统仅通过增加有源器件及更换合路器即可满足要求 无源器件可以满足3g要求 但天线口电平无法满足要求的 重做系统主干 更换主干馈线或增加干放 对于原室内覆盖系统的升级思路 注意 应根据 馈线衰减 自由空间衰减 检查原有天馈分布系统是否可以直接利用 3g可共用室内无源天馈系统示意图1 3g可共用室内无源天馈系统示意图2 将原馈线更换为衰耗更小的馈线 3g可共用室内有源天馈系统示意图3 将原馈线断开增加3g干放 3g可共用室内有源天馈系统示意图4 在原gsm干放处合路3g干放 3g可共用室内有源天馈系统示意图5 有源器件共用主干 3g可共用室内有源天馈系统示意图6 有源器件单独主干 3g可共用室内有源天馈系统示意图7 有源器件独立主干的wlan合路 系统安装条件选择 一 系统安装条件选择室内覆盖系统安装位置应远离强电 强磁和强腐蚀性设备 安装环境满足设备正常工作的环境要求 信号源安装条件选择对机房位置的要求1微蜂窝基站体积较小 挂墙安装要牢固固定 2直放站安装不需建机房即可安装使用 3安装位置应保证主机便于调测 维护和散热需要 设备周围的净空要求按设备的相关规范执行 对机房荷载的要求1满足国家相关安装规范要求 2在选择安装位置时 非通信机房做为通信机房使用 荷载不够时要有承重加固措施 对机房抗震的要求1按各系统设计规范要求取最大值 2室内覆盖系统信号源机房大部分为非专用机房时 应复核原建筑物的抗震结构 不满足条件的应做设备抗震加固处理 机房的空调设置1按各系统设备环境要求取最大值 2室内基站应按该基站终期设备发热量配置空调 系统安装条件选择 二 有源设备器件安装条件选择1有源设备安装位置应便于调测 并满足维护和散热要求 2壁挂式分布系统设备对墙做固定 设备安装的净空要求按设备安装的相关规范执行 3有源设备安装位置应满足设备接地要求 无源器件安装条件选择1尽量安装在弱电竖井内 并采用托盘安装的方式固定在墙壁上 不允许悬空无固定放置 2安装在易于维护的位置 3无安装机房时 应将器件安装在器件箱中 电缆安装条件选择1泄漏电缆不能与风道等金属管路平行敷设 2泄漏电缆周围避免有直接遮挡物 影响泄漏电缆的辐射特性 3布放电缆时 要用电缆扎带进行牢固固定 需要弯曲布放时 弯曲角要圆滑 弯曲半径应满足相应的电缆技术规范要求 系统安装条件选择 三 4电缆布放应充分利用楼内吊顶中的电缆桥架敷设 5馈线连接头必须牢固安装 接触良好 并做防水处理 6对于裸露在线井 天花板等外侧的馈线需套管布放 并对走线管进行固定 7需要穿凿孔洞时 要根据穿越的缆线数量确定孔洞内径 所有孔洞须在穿墙 板 部分加装镀锌钢管 并在管内填充防火岩棉 8信号缆线 电源线尽可能分路由布放 天线安装条件选择1室内天线安装时 天线附近应无直接遮挡物 并尽量远离消防喷淋头 无吊顶环境下 室内天线采用吊架固定方式 天线吊挂高度应略低于屋顶其他障碍物 如梁 通风管道 消防管道等 保证天线的辐射特性 2吊架和支架安装应保持垂直 整齐固牢 无倾斜现象 3室内定向板状天线采用壁挂安装方式或利用定向天线支架安装方式 要求天线周围无直接遮挡物 天线主瓣方向正对目标覆盖区 目录 室内覆盖系统综述室内覆盖系统设计室内覆盖方案wlan室内覆盖举例 bbu rru室内覆盖方案介绍 bbu rru室内覆盖方案基带集中放置 支持备份 多通道之间基带容量共享rru多通道空间分隔 起到干扰隔离作用光纤到楼层 rru可就近安置 减少馈损当容量需求不高时 也可