室内分布系统介绍及各器件参数

室内分布系统介绍 第一部分 室内分布系统总体介绍第二部分 室内分布系统常用器件介绍第三部分 室内分布系统工程设计流程 目录 1 什么是室内分布系统2 为什么要建设室内分布系统3 什么地区需要室内覆盖 4 室内分布系统结构5 室内分布系统简化结构图6 室分系统常用器件7 2G室内分布信号源引入及分布类型8 3G室内分布信号源引入及分布类型9 实现室内覆盖的方法10 室内覆盖工程的分类11 室内分布系统分类 按系统划分 12 室内分布系统分类 按信源提取方式划分 13 信号分布系统分类比较14 安装图与系统图15 室内分布系统覆盖的不同环境16 室内分布系统的发展趋势 第一部分 室内分布系统总体介绍 室内分布系统是针对室内用户群 用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案 室内分布系统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 1 什么是室内分布系统 2 为什么要建设室内分布系统 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 由于室内覆盖存在上述问题 因此出现了解决室内覆盖的解决方案 室内分布系统 室内移动通信环境有太多需要完善的地方 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 话务量指在一特定时间内呼叫次数与每次呼叫平均占用时间的乘积 载频配置与信道利用率对应表 比如某地 人数为1000 手机拥有率90 移动用户占70 忙时同时拨打率取定为30 人均话务量取定为0 08Erl sub 按人均每次通话时间5分钟计算 则忙时话务量为 1000 90 70 30 0 16 15 12ERL 3 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 室外盲区公路隧道 下沉式隧道 铁路隧道 地铁等 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 室内分布系统组成 室内分布系统示意图 4 室内分布系统结构 5 室内分布系统简化结构图 6 室分系统常用器件 系统除信号源外主要由耦合器 功率分配器 合路器 室内天线 馈线等无源器件和电缆 天线组成 美化天线简介 7 2G室内分布信号源引入及分布类型 8 3G室内分布信号源引入及分布类型 9 实现室内覆盖的方法RRU接入方式以BBU RRU的方式进行射频拉远 为室内分布系统提供信源 BBU与RRU之间通过光纤连接 不同运营商安装方法有所不同 例如电信的BBU安装在基站 RRU安装于覆盖场所 移动的BBU与RRU大多数安装在覆盖场所 微蜂窝有线接入方式是以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源 即有线接入方式 适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内 在市区中心使用较多 解决覆盖和容量问题 宏蜂窝接入方式是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源 适用于高话务量和较大面积的室内覆盖盲区 在大型酒店 写字楼等使用较多 直放站 Repeater 在室外站存在富余容量的情况下 通过直放站 Repeater 将室外信号引入室内的覆盖盲区 其他基站直接耦合 基站微蜂窝直放站RRU 无源天馈分布有源分布光纤分布泄漏电缆分布 从分布类型分 无源天馈信号分布系统有源天馈信号分布系统光纤信号分布系统漏缆信号分布系统从信号源来分以基站 含微蜂窝 为信号源的室内覆盖系统以直放站为信号源的室内覆盖系统以微蜂窝为信号源的室内覆盖系统 10 室内覆盖工程的分类 11 室内分布系统分类 按系统划分 PicoAccess RRU级联 组网方案 BBU为基带池设备 提供室内所需的容量资源 可放置在任意地方的机房 一般放在大楼布线机房 便于连接光纤资源 PBridge分为楼道集线器和楼层集线器两种 楼道PBridge完成楼层PBridge的汇聚 一般也放在大楼布线机房 与BBU和楼层PBridge之间采用光纤连接 楼层PBridge实现楼层RRU的汇聚和管理 一般放在楼层布线机房 与RRU之间采用双绞线或光纤连接 PicoRRU为射频远端 实现最终的网络覆盖 一般每个PicoRRU覆盖一层或一层的部分区域 以基站为信号源的室内覆盖系统 12 室内分布系统分类 按信源提取方式划分 以无线直放站为信号源的室内覆盖系统 用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到欲覆盖区的光纤直放站 以光纤直放站为信号源的室内覆盖系统 以耦合基站信号并经过干线放大器为信号源的室内覆盖系统 13 信号分布系统分类比较 14 安装图与系统图 安装示意图 系统原理图 电梯安装图 开阔型建筑通常采用室外基站与室内分布相结合进行覆盖 同时可采用光纤分布与射频分布相结合的覆盖方式 狭长型建筑如地铁 隧道 高层电梯等 此种环境通常采用定向天线或泄露电缆进行覆盖 典型建筑物裙楼 覆盖 容量问题 同时注意控制信号外泄以及与室外基站的平滑切换 标准层 盲弱区覆盖和干扰问题 需要在室内形成主导信号 地下层 建筑物地面以下部分 包括地下室 地下停车场等 通常为信号盲区 室内分布系统主要解决覆盖问题 15 室内分布系统覆盖的不同环境 16 室内分布系统的发展趋势随着我国法律法规以及运营商之间沟通机制的不断完善 室内分布系统将朝着多网合一 合路 的趋势发展 1 多网合一可以有效节省投资 合路后共用天馈节省了重复建设信号分布系统的费用 2 多网合一可以有效解决物业谈判难的问题 由于多运营商在同个建筑内建设多套分布系统 将给业主带来重复的谈点问题 3 技术发展的需要 如今多路合路器的成本已经降下来 中等规模的楼宇使用多路合路器将越来越普遍 这在一定程度上也推动了多网合一覆盖的发展 优点 1 节省投资 2 有效解决物业问题 共用天馈收发分缆方式 共用天馈收发同缆方式 室内分布系统的发展趋势 室内分布系统的发展趋势 优点 1 容量大 覆盖面积广 2 组网灵活 扩容方便 2 工程实施难度小 BBU RHUB PicoRRU1 室内分布系统的发展趋势 第二部分 室内分布系统常用器件介绍 耦合器技术指标 17 室内分布系统常用器件 dbm与W的转换dBm是一个表示功率绝对值的值 也可以认为是以1mW功率为基准的一个比值 计算公式为 10log 功率值 1mw 这里将dBm转换为W的口算规律是要先记 1个基准 和 2个原则 30dBm 1W 2个原则 1 3dBm 功率乘2倍 3dBm 功率乘1 2举例 33dBm 30dBm 3dBm 1W 2 2W27dBm 30dBm 3dBm 1W 1 2 0 5W2 10dBm 功率乘10倍 10dBm 功率乘1 10举例 40dBm 30dBm 10dBm 1W 10 10Wwww20dBm 30dBm 10dBm 1W 0 1 0 1W以上可以简单的记作 30是基准 等于1W整 互换不算难 口算可完成 加3乘以2 加10乘以10 减3除以2 减10除以10几乎所有整数的dBm都可用以上的 1个基准 和 2个原则 转换为W 例1 44dBm W44dBm 30dBm 10dBm 10dBm 3dBm 3dBm 1W 10 10 1 2 1 2 25W例2 32dBm W32dBm 30dBm 3dBm 3dBm 3dBm 3dBm 10dBm 1W 2 2 2 2 0 1 1 6W 频率范围 800 2500MHz最大插入损耗 3 3dB 二功分器 5 3dB 三功分器 6 6dB 四功分器 特性阻抗 50 功率容量 100W功率不平衡度 0 5dB驻波比 1 3互调产物 2 10W 135dBc 6 6dBm 功分器技术指标 电桥是个四端口网络 它的特性是两口输入 两口输出 两输入口相互隔离 两输出端口各输出输入口输入功率的50 并且输出信号相位相差90度 电桥技术指标 衰减器技术指标 衰减器可以分为两种类型 固定的和可变的 通常工程上我们多采用固定衰减器 目前我们多采用的有5dB 10dB 15dB 20dB 30dB 40dB等 衰减器我们最关注的指标是衰减大小 功率容量大小等 衰减器一般是把大信号衰减到一定的比例 达到理想的功率值 全向 定向 室内天线技术指标 对数周期天线 八木天线 室内天线技术指标 室内天线技术指标 室内天线技术指标 馈头 同轴负载 用于空载的射频口 频率范围 800 2500MHz 特性阻抗 50 功率容量 5W 10W 15W 20W 25W 功率不平衡度 0 5dB 驻波比 1 3 接头类型 N M 同轴负载技术指标 双工器 合路器 双工器 合路器是多系统共用室内分布系统中最重要的器件 双工器 合路器将多个不同频段的移动通信信号合成并输出至共用的天馈线系统 双工器 合路器每个支路均由良好的选频特性滤波器组成 也就是说在自己的通带上具有小的插损 同时在其他系统的频率上有高的衰减特性 双工器 合路器最重要的指标包括每个支路的通带插损 带内平坦 带外抑制 驻波比以及端口间隔离 功率容量等 各种类型馈线不同频段百米损耗设计取值 馈线损耗 泄露电缆泄漏同轴电缆是一种在同轴电缆外导体纵长方向 以一定的间隔和不同形式开槽的特制同轴电缆 开槽的目的是为了使其电信号能量能从电缆槽口辐射出来 以达到向外传播和接收外来无线电波的目的 泄漏同轴电缆解决无线通信在隧道等狭长空间环境传播的主要方法 18 室内覆盖系统的工程建设整体流程19 室内覆盖设计部分流程20 勘察现场需确认的几项21 设计考虑因素22 场强分布的一般设计标准23 场强预测24 天线布放原则25 覆盖要求26 信源选取27 覆盖指标要求 第三部分 室内分布系统工程设计流程 18 室内覆盖系统的工程建设整体流程 室内覆盖整体流程 19 室内覆盖设计部分流程 20 勘察现场需确认的几项 1 测试检查现场当前信号情况 并通过测试得出哪些区域为重点覆盖区域 现场可通过测试手机进行拨测 也可通过路测软件进行路测 2 确定设备安装位置 设备接地评估 画出现场设备安装平面图 尤其注意现场可能影响设备安装位置的设备尺寸 3 确定电梯的数目 以及运行空间 4 电梯厅是否封闭 有无天花板或是否可以走线 5 室外周边信号强度 6 弱电井位置及内部情况 内部是否已经塞满或能否走线 7 有天花的区域 要确定是否有维修口 是否可以走线 天线能否外露等 8 如果是做TD改造的话还需要注意找业主索取建筑平面图或者画出原有2G没做覆盖区域的平面图 9 现场确定GPS安装位置并照相 21 设计考虑因素信号源 包括信号源种类 安装数量 位置等 场强分布 场强分布是否合理 过渡是否良好 传输和分配损耗施工难度 方案设计是否合理 布线 后期维护等是否方便 造价 频率配置原则 中国移动TD SCDMA可使用1880 1900MHz F频段 原A频段 2010 2025MHz A频段 原B频段 和2320 2370MHz E频段 原C频段 总计85MHz 室内分布频率配置原则为 室内覆盖与室外覆盖尽量采用异频组网方式 在频率紧张的情况下 应保证与室外有切换关系的室内小区的主载频与室外小区主载频保持异频 2320 2370MHz E频段50MHz 目前只允许用于室内覆盖 建议将该频段主要用于热点区域TD SCDMA系统室内覆盖的扩展频段 TD SCDMA室内分布选用BBU RRU作为信源 应使用PCCPCH信道功率进行分布系统功率预算 为保证公共信道和上下行各业务平衡 室内分布系统设计时按照PCCPCH信道功率 双码道 为32dBm取定 对部分覆盖面积较小的场景可降低功率设计 RRU级联 考虑网络安全性和性能指标 通常情况下室内分布系统RRU级联级数建议为3级以内 最多不超过5级 为保证级联传输的安全性 对满足条件的设备可以进行环状连接 建议采用2 4 上行 下行 时隙配置 以便充分发挥TD网络在非对称时隙配置情况下可增强下行承载业务能力的优势 后续可根据业务发展 设备支撑情况 按照总部统一安排进行时隙配置调整 22 场强分布的一般设计标准室内分布无线覆盖边缘信号要求 1 普通建筑物 PCCPCHRSCP 80dBmC I 0dB 2 地下室 电梯等封闭场景 PCCPCHRSCP 85dBmC I 3dB 室内信号的外泄要求 在室外10米处应满足PCCPCHRSCP 95dBm或室内分布外泄的PCCPCHRSCP比室外宏站最强PCCPCHRSCP低10dB 块差错率目标值 BLERTarget 话音1 CS64k0 1 1 PS数据5 10 23 场强预测按照国家 电磁辐射防护规定 GB8702 88 环境电磁波卫生标准 GB9175 88 的规定 设计室内天线的发射功率电平小于15dBm 每载波 此处采用功率电平为 3dBm 建筑物室内传播模式是受限的自由空间传播模式 表达式如下 PL d PL d0 20log d d0 d FAF dB 1 PL d0 32 4 20log d0 0 001 20logf dB 式 1 中d0为参考的近距离 单位m f为工作频率 单位MHz PL d 表示路径为d m 总传输损耗值 PL d0 表示近地参考距离 通常d0 1m 自由空间衰减值 表示路径损耗因子 0 1 6dB m 越开阔区域取值越小 实际运用中建议取值0 1 0 5 建议机场 会议中心等取0 1 酒店 小开间办公楼取0 4 根据实际的密集情况确定 FAF 表示隔墙损耗 5dB 20dB 在分布系统中 室内环境中的传播损耗情况 取近地参考距离d0 1m时 PL d0 32 4 20log 1 10 3 20log2000 38 4dB设 0 1dB m FAF 10 代入式 1 15m时电磁波的传输损耗为 PL 15 38 4 20log15 15 0 1 10 73 4Db距天线15米处覆盖场强为 PdBm Pt Gm PL 15 R3 3 73 4 15 82 4dBm其中 Pt为天线口输入功率Gm为天线增益 一般全向天线取3dBiR为衰减储备 一般取 10 20dB 从上述计算可以预测室内距天线15米处覆盖场强可达到 82 4dBm 其他覆盖区域场强值都高于此值 满足设计技术要求 无线覆盖边缘场强 室内 85dBm 可保证低速率数据区域业务要求 总体遵循 小功率 多天线 原则 根据模拟测试结果合理确定天线密度 使信号尽量均匀分布 1 合理设计天线口功率 不包括天线增益 天线口PCCPCH信道 双码道 功率一般建议不超过10dBm 对于体育场馆 空旷展览中心 会场等特殊场景 天线口功率还可适当酌情提高 但应满足国家对于电磁辐射防护的规定 2 在半开放环境 单天线情况下 如商场 超市 停车场 机场等 覆盖半径取10 16米 在较封闭环境 单天线的情况下 如宾馆 居民楼 娱乐场所等 覆盖半径取6 10米 3 不同分布系统天线间距 为避免两个系统间的干扰 建议TD SCDMA分布系统天线和PHS分布系统天线间距大于1 5米 在部分施工条件限制的环境中 也应要求两个系统的天线间距大于1米 4 在具备施工条件的物业点 可采用定向天线由临窗区域向内部覆盖的方式 有效抵抗室外宏站穿透到室内的强信号 使得室内用户稳定驻留在室内小区 获得良好的覆盖和容量服务 同时也减少室内小区信号泄漏到室外的场强 24 天线布放原则 此处以TD SCDMA为例 注意保持不同覆盖区域信号的连续性 如每层电梯口 等候电梯处 和地下停车场转接处 地面与B1F间转接处 等区域的天线设计 重点覆盖洗手间 消防通道等盲区 对于房间深度较大的住宅单位可使用定向天线覆盖 电梯以信号覆盖为主要设计目标和验收标准 一般利用定向天线 增益7dBi 向下覆盖电梯 每根天线覆盖3层 不要使用天线后瓣信号覆盖顶楼 即楼顶层必须要有天线 对于多电梯共井的情况可使用一条链路覆盖 跟据整理后的图纸及模拟测试布放天线 未模测的天线可根据天线布放原则 空间损耗 传播损耗公式 及现场情况确定天线位置及密度 较空旷区域天线布放距离为10M左右 即覆盖半径为5 10M 其他区域情况可根据勘点信息酌情增加 在靠近窗口位置可采用定向天线往建筑物内部照射的方式减少干扰和切换 但要注意天线后瓣的外泄 可以充分利用建筑物的柱子或横梁阻挡 控制外泄 定向天线的前瓣要有1米以上的直射空间 防止放射造成外泄 保证通话质量 3 具体场所在覆盖区域为地下室时 天线布放应考虑到电梯厅 保安室或有人员固定流动的地方 通常布放一根天线在房间门口 在覆盖区域为宾馆或酒店时 通常天线布放在走廊 在房间不大的情况下 可考虑一根天线覆盖6个房间 即左右两侧各3个房间 如果房间纵深较大 可考虑一根天线覆盖4个房间或酌情增加 在覆盖区域为写字楼时 若每间办公司较大 应在每间办公室的门口放