08-光纤五类线室内分布系统覆盖方案.doc

2008无线通信室内覆盖研讨会2008年十佳无线通信室内覆盖（设计）与传输解决方案光纤/五类线室内分布系统覆盖方案珠海银邮光电技术发展股份有限公司1 前言随着移动通信技术的不断发展，移动业务日益丰富，用户规模快速扩增，通信系统运行维护的难度也日益加大。如何提升网络质量、提高用户满意度、增加话务量，已成为移动通信运营商的工作重点，成为移动网络优化工作的主题。移动通信的网络覆盖水平、容量大小、质量高低从根本上体现了各运营商市场竞争力和网络服务水平的差异。移动通信的普及，手机在室内频繁使用，移动用户对良好的室内移动通信环境的要求日益迫切。而3G系统的不断发展，也使室内分布系统建设的紧迫性及重要性变得更为突出：由于3G系统侧重于数据业务，而数据业务多发生在室内，因此室内话务量占比很大。根据已建网络的统计，3G系统在室内场所占了近70%的话务量；由于3G系统技术上的特点，室外基站对室内的覆盖较2G更加困难；3G室内分布系统也是提高网络容量和质量的一个重要手段。不难看出，室内分布系统对于3G网络的建设至关重要。多年来，室内分布系统的建设普遍采用了同轴电缆室内分布系统。可现在，传统的同轴电缆室内分布系统面临着越来越多的问题：多系统引入后，由于各系统之间工作频率、业务速率相差很大，造成不同系统在同轴电缆中的传输损耗相差也较大，设计共用室内分布系统的难度增大；同轴电缆系统设备、器件、电缆多，施工量大，施工周期长，对业主的影响面大、影响时间长，应急站点的时效也受限；同轴电缆需对建筑进行一定程度的破坏（如墙面穿孔等），外露部分对建筑的整体美观有较大影响，业主的接受度较差；同轴电缆系统大、结构复杂，安装、拆卸困难，维护工作量大。总体来说，室内分布系统受业主的影响最大，建设难度最大。因此，在大规模建设同轴电缆室内分布系统的同时，有必要考虑引入一些其它的室内分布形式，作为对同轴电缆室内分布的补充。正是基于对上述问题的考虑，我们引入了光纤/五类线室内分布系统，该系统以光纤和五类线为传输介质，具有不同于传统同轴系统的特点与优势，并兼容3G移动通信系统。通过与广州移动合作，我们已完成了光纤/五类线室内分布系统的试点，并取得良好效果。2 光纤/五类线室内分布系统简介2.1 基本原理（1）采用移动通信网络的射频标准接口，接收一定动态范围的信号功率（010dBm）为信源，使覆盖范围内的所有区域都能自适应信源容量；（2）前端传输采用光纤宽带传输技术，提供足够带宽的无线信号传输，极低的传输损耗，支持远距离分布系统；同时，对于不同频段的传输特性一致，兼容不同通信系统；（3）后端采用中频低功率传输技术，大大减少传输链路中信号的自干扰与互干扰，有效改善信噪比的恶化；（4）在天线端的前置低噪放大，最大限度地改善接收信号质量，降低上行噪声，减少分布系统对网络的影响。（5）系统原理图（见图1）基站中频转换电/光转换光/电转换中频转换放大主单元扩展单元远端单元天线同轴电缆同轴电缆光纤五类线图1 光纤/五类线室内分布系统原理图2 产品分类（1）Unison（光纤+五类线）系统：适用于50000平方米以上的大型建筑，以及零散分布的多个覆盖区域组成的大型覆盖区域；（2）Accel（五类线）系统：适用于50000平方米以下的建筑。3 产品简介（1）Unison系统Unison系统由主单元、扩展单元和远端单元三部分构成，如图2所示。远端单元主单元扩展单元图2 Unison系统构成图主单元：完成下行链路射频电信号转中频电信号，并进行光-电转换；完成上行链路的电-光转换，并进行中频电信号转射频电信号；汇总系统监控信息，实施集中和远程监控；一个主单元可以连接4个扩展单元；扩展单元：完成下行链路中频光-电转换；完成上行链路中频电-光转换；汇总其所带远端单元及自身的监控信息，实现监控数据的双向传输；对远端单元供电；一个扩展单元可以连接8个远端单元；远端单元：完成下行链路中频电信号转射频电信号；完成上行链路射频电信号转中频电信号。主单元与扩展单元之间使用光纤连接（多模1.5km/单模6km），扩展单元与远端单元之间使用五类线连接（一般100m/加延伸器175m），主单元与信源之间、远端单元与天线之间使用同轴电缆连接，如图2所示：远端单元扩展单元主单元接信源光纤1.56km五类线100175m 图2 Unison系统主单元、扩展单元远端单元之间的连接图一个具体的使用图例如图3所示：五类线远端单元扩展单元光纤主单元信源建筑物主、分机间可相隔 6km 距离图3 一个具体的使用图例（2）Accel系统Accel系统由主单元和远端单元两部分构成，如图4所示。主单元远端单元图4 Accel系统组成图主单元：完成下行链路射频电信号转中频电信号；完成上行链路中频电信号转射频电信号；汇总系统监控信息，实施集中和远程监控；对远端单元供电；一个主单元可以连接8个远端单元；远端单元：完成下行链路中频电信号转射频电信号；完成上行链路射频电信号转中频电信号。主单元与远端单元之间使用五类线连接（一般100m/加延伸器175m），主单元与信源之间、远端单元与天线之间使用同轴电缆，如图5所示：远端单元主单元接信源远端单元五类线100175m五类线主单元信源图5 Accel系统主单元、扩展单元远端单元之间的连接图3 光纤/五类线室内分布系统在3G系统中的上行噪声性能分析采用CDMA技术的3G系统，是一个自干扰系统，系统的上行噪声将对整个系统的容量、覆盖面积、覆盖质量产生较大影响。若室内分布系统建设采用了光纤/五类线室内分布系统，则由于光纤/五类线室内分布系统具有上行噪声低的特点，将对以CDMA为基础技术的3G通信系统的网络性能有较大幅度的改善。分析如下：（1）光纤/五类线室内分布系统技术指标 1-1-8（1个主单元带1个扩展单元带8个远端单元） 输出功率：15dBm；增益：15dB；上行噪声系数：16dB 1-4-32（1个主单元带4个扩展单元带32个远端单元） 输出功率：15dBm；增益：15dB；上行噪声系数：22dB 主单元的信源输入功率为0dBm左右，即主单元到基站的损耗为P（基站）-0（2）2W干放技术指标输出功率：33dBm；增益：33dB；上行噪声系数：4dB干放的信源输入功率为0dBm左右，即主单元到基站的损耗为P（基站）-0 根据以上数据，可以计算得出各分布系统下对3G基站底噪的抬升量，如表1所示：表1 各分布系统下对3G基站底噪的抬升量对3G基站底噪的抬升量（dB）1W（30dBm）基站2W（33dBm）基站1-1-8光纤/五类线系统0.790.791-4-32光纤/五类线系统2.542.541个2W干放的同轴系统4.122.542个2W干放的同轴系统6.24.134个2W干放的同轴系统8.666.21虽然噪声与容量、覆盖面积的准确关系直到现在还没有合适的计算方法，更多的做法是在实际网络中通过试验寻找规律，但我们仍然可以通过表1数据对此进行对比分析：由表1可知，在2W的基站下，对3G基站的底噪抬升量：1-4-32光纤/五类线系统与带1个2W干放的同轴系统相同，。1个2W干放一般可带4060个天线，而1套1-4-32光纤/五类线系统可以带120180个天线。由此可见，在对2W基站干扰情况相同的条件下，1-4-32光纤/五类线系统的覆盖面积理论上可以是带1个2W干放的同轴系统的3倍左右，在20000平方米左右。而对于1W的基站，差别将更大。因此，在对基站干扰情况相同的条件下，同轴系统如果想要达到与光纤/五类线系统相同的覆盖面积，则需要更多的有源设备。但这样将导致系统性能变差，同时使建设成本提高。4 光纤/五类线室内分布的特点及优势光纤/五类线室内分布系统以光纤和五类线为传输介质，安装简便，组网灵活，兼容3G移动通信系统。 光纤/五类线室内分布系统有别于传统同轴系统的特点与优势： 对基站或直放站信源匹配能力强，能接收一定动态范围的信号功率（010dBm）； 使用光纤和五类线，传输距离大，适合大型建筑；分布式结构、模块化设计，可以使用现有楼宇布线系统，便于设计、施工简便，工期短、费用低，工程管理和验收便捷；设备体积小、重量轻，便于安装，选址难度小；灵活性高、扩展性强，宽带设计与自适应能力，能降低系统扩展成本；适合各种工作频段（包括3G）；低噪声放大器位于系统末段，作用与塔放相似，减少了整个系统的噪声系数，尤其适用于3G系统的覆盖，对基站底噪的影响明显小于干放；3G改造方式灵活，能充分利用原有器件、电缆，只需要根据实际情况增加少量新的天线；强大的网管功能，监控系统的故障定位相对精确；可以单独调整远端天线单元的输出电平；远端天线单元输出电平恒定,信号覆盖均匀；后期维护简单、便利。5 试点情况2005年，我公司已与广州移动合作进行“光纤/五类线室内分布系统”试点。试点主要内容为采用五类线技术进行GSM室内分布，考察此项新技术与传统的同轴电缆室内分布系统相对比的经济可行性与技术可行性，探求室内分布系统新的解决方式。具体做法是：在一个35000平方米的覆盖区域同时建设同轴电缆、五类线室内分布系统各一套，将信源信号先后接入两个系统做相同项目测试，收集测试数据，进行分析、对比，对五类线室内分布系统的各项性能以及替代性、可行性做初步结论。试验结论：光纤/五类线设备工作稳定，指标符合设备标称值；工作频段、带外抑制、增益、功率均能良好使用，部分指标高于同轴电缆系统设备；光纤/五类线分布系统与同轴电缆系统覆盖指标基本一致；光纤/五类线系统设备上行底噪数比干线放大器低5 dB10dB，对基站及大网的影响要小于同轴电缆系统；光纤/五类线分布系统传输使用的是光纤与五类线，相对于同轴电缆分布系统，线路细小、轻便、柔软，施工简易，强度小；光纤/五类线室内分布系统的施工周期比同轴电缆室内分布系统的施工周期短，需要的施工人员也较少，施工速度约是同轴电缆分布系统的2倍左右；光纤/五类线系统相对同轴电缆系统，设备、器件、电缆少，施工量小，施工周期短，对业主的影响面小、影响时间短，对建筑的破坏小，外露部分对建筑的整体美观影响也很小，易于为业主所接受，尤其在多次进场或需进行改造的站点更具优势；小覆盖面积时，光纤/五类线系统造价较同轴电缆系统高，但比BBU+RRU的拉远方式成本低，如果从经济性角度考虑，不适合大范围使用，但可根