开题报告-基于三网融合技术的移动通信室内覆盖解决方案研究

开题报告基于三网融合技术的移动通信室内覆盖解决方案研究北京邮电大学信息与通信工程学院摘要移动通信3G各种业务的深入开展，解决建筑物内特别是居民区等楼宇良好的移动信号覆盖是个关键，而传统的移动通信室内分布解决方案可以解决大部分建筑物的信号覆盖问题，但对个别建筑结构复杂或者物业等其他因素导致传统室内分布系统还是无法满足用户室内信号覆盖的需求。伴随着三网融合步伐的迈出，有线电视网络改造的进行，使我们研究通过有线电视电缆将移动通信信号引入室内进行信号覆盖，且可以将这种方案作为一种室内深度覆盖方案的补充办法。因此，研究基于三网融合技术的移动通信室内覆盖解决方案，对完善移动通信室内分布覆盖理论、指导移动通信室内覆盖系统建设具有十分重要的理论意义和使用价值。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有效的方案，其原理是利用室内天线分布系统将室内移动基站（微蜂窝或直放站）的信号合理分布在室内每个角落，消除室内覆盖盲区，抑制外部干扰。从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖、富裕的网络容量和理想的服务质量，为室内的移动通信用户提供稳定、可靠的语音和数据、宽度多媒体业务。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；传统室内覆盖分布系统接入方式有四种分别为无源分布式室内分布系统；有源室内分部系统；光纤式室内分部系统和泄露电缆室内分部系统。无源分布式系统是将宏/微蜂窝基站或者直放站的射频信号通过射频电缆加无源分配器件，分配至各个需要覆盖的区域。有源分布式系统和无源分布式系统的主要区别是增加了干线放大器，通过干线放大器的多级并联设计，可以将信号强度有效放大，满足大范围覆盖的需求。由于射频电缆的布线比较困难，线路损耗也比较大，因此不适合信号的长距离传输。而光纤传输损耗小，每公里仅约2DB损耗，且重量轻，体积小，布线方式比较便捷，因此，适用于大型写字楼、高层酒店、地下隧道和信号远距离传输的情况，但是成本比较高。泄露电缆主要用于隧道、地铁或长条形建筑物等特定环境下的覆盖，其优点是场强分布均匀，可控性高，频段宽，多系统兼容性好。但是造价高，传输距离近，价格昂贵，受到总功率及施工复杂度的限制。1引言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；伴随着移动通信技术的发展，GSM900、CDMA800、DCS1800、PHS系统、WLAN、3G及集群等通信系统的室内信号覆盖出现在城市建筑物内，改善了这些楼宇中的移动通信信号覆盖质量。随着楼宇多套室内分布系统的建设需求，造成楼宇内室内覆盖建设成本加大，建设空间狭小，业主协调困难，如何在现有环境下进行更佳更合理的室内信号覆盖系统成了各个运营商的共同目标。在三网融合进程加快的今天，依然存在个别建筑由于结构特殊，墙体均为钢筋混凝土，导致信号衰减严重，加之业主对建筑环境美化等问题的严格要求，无法常规布线，造成传统室内覆盖手段无法实施或无法满足覆盖要求，随着城市中各种建筑结构建筑物的建设，存在一些传统室内覆盖方法无法完成覆盖的信号盲区及弱覆随盖区域，造成了用户无法正常通话及进行其它业务。为了建设理想的移动通信室内信号覆盖系统，为室内的移动通信用户提供稳定、可靠的语音和数据、宽度多媒体等业务，完善移动通信覆盖理论，提出了新的移动通信室内覆盖解决方案。而基于CATV电缆合路解决方案，一种新型室内覆盖解决方案。针对上述建筑结构复杂，传统室内信号覆盖无法实施或者实施后也达不到信号强度要求的特点，在不影响业主正常室内装修环境的情况下解决了信号弱覆盖问题。2移动通信室内覆盖知识及发展现状研究有关统计数据表明，移动通信70以上的业务发生在室内，3G网络中超过80的数据业务发生在室内；在欧洲，已有12的家庭只使用移动电话，高达25的欧洲人正在考虑在家中不再使用固定电话而只使用移动电话。显然，实现高质量的室内覆盖已越来越重要。21室内覆盖的功能及其发展现代都市中建筑物越来越高、越来越多、越来越密集，移动通信的无线电信号在其间受到阻挡而衰减，另外现代建筑多以钢筋混凝土为骨架，再加上全封闭式的外装修，对无线电信号的屏蔽和衰减特别厉害，很难进行正常的通信。在一些高层建筑物的低层，基站信号通常较弱，存在部分盲区；在某些超高建筑物的高层，又没有覆盖。在大多数的地下建筑，如地下停车场、地下商场、地铁、隧道等场所，通常都是盲区。在大中城市的中心区，基站密度都比较大，平均站距小于，所以通常进入室内的信号通常比较杂乱、不稳定。特别是在一些没有完全封闭的高层建筑的中、高层，进入室内的信号非常杂乱，近处基站的信号、远处基站的信号通过直射、折射、反射、绕射等方式进入室内，信号忽强忽弱不稳定，同频、邻频干扰严重。手机在这种环境下使用，未通话时，小区重选频繁，通话过程中频繁切换，话音质量差，掉话现象严重。在城市的边缘区，基站密度小，站距大，在距基站较远的建筑物内，因建筑材料对电磁波的损耗，移动通信用户在室内的通信也受到了很大的影响和限制。为解决以上室内覆盖问题，目前最有效的方法就是建设室内分布系统，将基站的信号通过有线方式直接引入到室内的每一个区域，再通过小型天线将基站信号发送出去，从而达到消除室内覆盖盲区，抑制干扰，为室内的移动通信用户提供一稳定、可靠的信号供其使用，使用户在室内也能享受高质量的个人通信服务。室内分布系统主要由三部分组成信号源设备（微蜂窝、宏蜂窝基站或室内直放站）；室内布线及其相关设备（同轴电缆、光缆、泄漏电缆、电端机、光端机等）；干线放大器、功分器、耦合器、室内天线等设备。在城市个别高层建筑物，虽然进行了室内覆盖，大部分覆盖区域信号良好，但在楼宇的高层由于室外信号杂乱，墙体及建筑材料阻挡严重，且高层建筑建筑材质复杂、普通室内覆盖难以保障楼宇内部的通信质量，用户进入室内时，会搜不到室内小区，或室内覆盖效果极差，导致用户无法正常通话及进行其他业务。别墅型建筑由于面积大，且墙体均为钢筋混凝土，信号衰减严重，以及业主对建筑环境美化等问题的严格要求，无法常规布线，一直是室内覆盖中的难点。而CATV合路解决方案，一种新型室内覆盖解决方案。针对别墅型建筑的以上特点，在不影响业主正常室内装修环境的情况下解决了信号弱覆盖问题。旧家属区老建筑及移动信号难以覆盖室内的建筑物。学校或家属区老建筑群，中国由于各地发展的不平衡，各式各样的建筑物在短期之内依然存在，然而解决室内通信困难是各个住户的迫切需要，老建筑由于墙体厚及建筑材料原因导致室外信号无法到达室内，且建筑物室内覆盖的效果也不理想，而采用CATV接入的方式，避免了信号进入房间重新穿线，确保了用户室内信号覆盖的质量。22室内覆盖的设计思路及组网方式目前，室内分布系统常用的是分布式天线覆盖方式和泄露电缆覆盖方式两大类或者采用两类结合的方式。一般采用泄露电缆对地铁、隧道等特定环境进行覆盖，但是由于泄露电缆损耗较大，传输距离短，成本高，所以一般不用于楼宇的室内覆盖。分布式天线覆盖方式是信号经室内分布系统传输至所需覆盖的区域，通过分布式天线将信号分布至所需覆盖的区域，分布式天线的特点在“分布”，通过大量的低功率天线分散安装在建筑物里面，全面解决室内覆盖的覆盖方案。23室内覆盖的接入方式研究无源分布式系统是将宏/微蜂窝基站或者直放站的射频信号通过射频电缆加无源分配器件，分配至各个需要覆盖的区域。有源分布式系统和无源分布式系统的主要区别是增加了干线放大器，通过干线放大器的多级并联设计，可以将信号强度有效放大，满足大范围覆盖的需求。这也是目前使用较多的室内分布方式。由于射频电缆的布线比较困难，线路损耗也比较大，因此不适合信号的长距离传输。而光纤传输损耗小，每公里仅约2DB损耗，且重量轻，体积小，布线方式比较便捷，因此，适用于大型写字楼、高层酒店、地下隧道和信号远距离传输的情况，但是成本比较高泄露电缆覆盖方式是信号源通过泄露电缆传输信号，并通过电缆外导体的一系列开口，在外导体上产生表面电流，从而在电缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线，起到信号的发射和接收作用。泄露电缆主要用于隧道、地铁或长条形建筑物等特定环境下的覆盖，其优点是场强分布均匀，可控性高，频段宽，多系统兼容性好。但是造价高，传输距离近，价格昂贵，受到总功率及施工复杂度的限制。3三网融合技术及广播电视网发展现状研究31三网融合技术发展介绍三网融合是现代信息技术融合发展的必然趋势。加快推进三网融合，是我国当前和今后一个时期应对国际金融危机的重大举措，是培育战略性新兴产业的重要任务，有利于迅速提高国家信息化水平，推动信息技术创新和应用，满足人民群众日益多样的生产、生活服务需求，拉动国内消费，带动相关产业发展，形成新的经济增长点；有利于更好地参与全球信息技术竞争，抢占未来信息技术制高点，确保国家网络信息安全；有利于创新宣传方式，促进中华文化繁荣兴盛，保障国家文化安全。三网融合后，用户只要安装一个网络，便可同时完成上网、看电视、打电话、发短信、发邮件等几乎所有的日常信息处理。用户可以按着遥控器打电话，打开电视机上网冲浪，盯着电视屏幕玩网络游戏，握着手机看电视新闻、实况转播等。国家相关部门已经制定了三网融合时间表2005年三网融合进入国家“十一五”规划。“十一五”规划提出“加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设，推进三网融合”。从“促进”到“推进”的转变，标志着三网融合的进一步发展。2009年三网融合第一次被直接写入了政府工作报告，这为三网融合实质性推进阶段做好了准备。2010年国务院常务会议决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合，并提出了推进三网融合的阶段性目标。2010年2012年重点开展广电和电信业务双向进入试点，探索形成保障三网融合规范有序开展的政策体系和体制机制。2013年2015年总结推广试点经验，全面实现三网融合发展，普及应用融合业务，基本形成适度竞争的网络产业格局，基本建立适应三网融合的体制机制和职责清晰、协调顺畅、决策科学、管理高效的新型监管体系。32广播电视网技术及其发展广播电视系统早期形式是以接收电视机广播节目为目的的共用天线系统，及共用一组优质天线，以有线方式将电视信号分配到各用户的电视系统。随着服务区域的扩大、系统频道的增多，公用天线系统逐渐不能满足人们对收视效果更高的需要，很快过渡到邻频道有线电视系统。邻频道有线电视系统采用负责的中频处理方式，大大减少频道间的干扰，改善了信号质量，增加了容量。从九十年代中后期，随着社会的进步、技术的发展，有线电视系统向着大规模、多功能化、多业务化的方向迅速发展，传统的有线电视网多为同轴电缆系统或者微波电缆系统，其主要功能就是传输几十上百套节目，随着社会经济的发展及三网融合实施步伐的临近、传统的有线电视系统难以满足人们不断增长的需求，存在着一些难以克服的弱点，如传输容量难以扩展、双向传输难以实现等。随着光纤传输技术、数字技术及计算机技术等使有线电视网络发生了革命性的变化，部分区域已经实施光纤/同轴电缆混合（HFC）系统或者MMDS同轴电缆混合网，以其频带宽、容量大、成本低、双向性、抗干扰性强等优势，已经成为有线电视系统的主要模式。4基于CATV电缆的移动通信室内覆盖解决方案31基于CATV电缆传输GSM/TDSCDMA信号进行移动通信室内覆盖的方案传统的单向有线电视网络并不具备承载双向的移动通信信号的能力，而通过双向改造后的有线电视网络则具备双向通信的能力，这使得在有线电视电缆上传输移动通信信号由不可能变为可能。在此基础上提出了基于有线电视电缆传输GSM900/TDSCDMA信号的方案，并进行相关实验测试，验证GSM/TDSCDMA系统与CATV共缆传输的可行性。案采用有线电视电缆作为传输介质，将GSM/TDSCDMA信号与有线电视信号合路后通过有线电视电缆接入到用户家中，在用户家中的安装无源终端进行有线电视和移动信号的分离，将GSM/TDSCDMA信号与有线电视信号分离，通过加装到分离后的末端采用无源终端的方式将信号发射出去，当信号分离后无源终端无法满足用户家中的覆盖时可以采用有源终端将信号放大再发射出去，实现对居民小区各住户家中的良好覆盖。在实现方案上分别采用，直接将GSM/TD信号馈入现有CATV电缆传送的方案；利用PICORRU作为AP的GSM/TD信号接入方案；将GSM/TD信号变频处理后馈入现有CATV电缆传送的方案32基于CATV电缆传输GSM/TDSCDMA信号进行移动通信室内覆盖的方案验证及性能分析基于CATV电缆传送3GTDSCDMA信号的方案是在基于CATV电缆传送GSM信号以及WLAN信号的基础之上提出的，虽然GSM900M信号在CATV电缆中传输取得了不错的效果，但是由于TD信号所使用的频段与GSM900M和CATV信号存在将近1000M的频差，决定了TD信号在CATV电缆上传输的性能肯定会受到很大的衰减。虽然WOC方案已获得成功，但因WLAN的单个AP通常只覆盖几个房间的范围，传输距离相对较近，CATV电缆对WLAN信号的衰减在可承受范围之内。但为了能够尽快的解决居民小区及其他场景室内环境下深度覆盖差的问题，在传统室内分布系统无法满足覆盖的情况下，利用CATV电缆将TD信号引入住户进行室内信号覆盖，不失为一种可以尝试的方法，且在CATV电缆将TD信号引入住户后还可进行有源终端的安装，将信号放大至满足覆盖要求的电平场强值，达到用户通信业务质量保障的要求。由于GSM系统比TDSCDMA系统频段低1000M多，CATV电缆衰减较之TD系统要小，因此基于CATV电缆传输TDSCDMA系统的方案完全满足应用于GSM系统，目前中国移动在建设TDSCDMA/GSM网络方案中，GSM系统与TD系统为一套网络CATV电缆可以同时传送多个频道，因此它的作用就不只是用来传送主要电视台播放的节目，它还可以利用空频道来传送由CATV电台自行播放的节目。此外，除了电视节目之外，尚可用来传送传真照片及其它数据，或是CATV系统监视用讯号，例如防火、防盗等。CATV系统的另一个最大特点在于它能双向通讯。一般电视台的广播只能做单向传播，用户除了照单全收由电视台所传送来的电波讯号外，没有其它的管道可作沟通，而CATV系统则可弥补这个缺点，做到双向通讯。基于CATV电缆传送TD信号在方案实现上并不存在技术难度，该方案实施过程中应按以下步骤实施明确覆盖区域的房间面积大小；估算墙体损耗，确定需要安装的设备数量；需在安装前估算CATV信号强度，安装后会为系统引入大约4DB的插损，当CATV信号很弱（50DBM）时，接入设备后电视图像质量会有所下降。因此在使用该系统时应保证安装前每频道CATV信号足够强。根据TD在线缆中的损耗分别设计功率，TD制式百米损耗约为38DB；5工作计划该课题在2010年10月底以前完成。为此，该课题分以下几个阶段，完成相应任务，直到最后完成。本文的组织安排如下第一阶段选题及调研阶段（2009年9月1日12月1日）1、对国内外的技术背景和研究现状进行调研。2、初步了解移动通信室内覆盖基础知识及覆盖手段。3、了解目前移动通信室内覆盖的功能及期发展4、了解三网融合技术的发展及现状5、了解广播电视网的发展第二阶段理论研究与讨论阶段（2009年12月1日2010年5月31日）结合实际，加深理解移动通信室内覆盖的意义，研究既往移动通信室内覆盖采用的解决方法并提出基于CATV电缆传输信号进行移动通信室内覆盖方案。第三阶段撰写论文阶段（2010年6月1日2010年10月30日）根据理论知识研究及实际测试情况，对基于三网融合技术的移动通信室内覆盖方案进行总结测试分析，结合理论知识，撰写学位论文。6全文总结本文在前人工作的基础上，总结传统室内覆盖理论及经验，结合目前移动室内覆盖的发展现状与三网融合建设步伐中移动通信业务发展的思路，提出了基于三网融合技术的移动通信室内覆盖解决方案，拟定了工作计划，希望能够在毕业前，完成课题并完成论文。参考文献1陈