无线网络室内分布系统多网合一思路探讨

吴爱华 广州市能源检测研究院

1 引言

室内分布系统是在无线网络信号难以直接穿透进入的较为封闭的大厦楼宇等场所，通过分布式的射频有线延伸系统（包括干线放大器等有源器件以及功分器、合路器、耦合器、电桥、天线和馈线等无源器件两部分）实现无线信号延伸的无线网络增强覆盖技术。

通信技术的高速发展促使移动运营商提供越来越丰富多彩的高速宽带业务，并将其网络建设重点由室外广泛覆盖转移到室内重点覆盖。而常规的各个运营商单独建设其室内天馈线分布系统方式，势必导致在一些重点建筑物中建设多套天馈线系统，既浪费投资又影响建筑物内的美观，可通过建设多系统合路室内天馈线分布系统来解决这一问题。多系统多运营商合路室内覆盖是目前业界较为成熟、可靠、先进的方案，在全球的商用网中得到广泛应用。

越来越多的无线通信系统导致多次施工，对楼宇弱井布局、空间预留要求越来越高，众多天线点难以做到室内美观、整洁和统一，多网合一是室内覆盖的必然趋势。

2 多系统合路的室内分布系统优点

多系统合路的室内分布系统具有以下比较明显的优点：

（1）多网合一可以有效节省投资。合路后共用天馈能省去一些馈线和天线的费用，结构相对清晰，易于维护；减少多运营商网络的重复建设投资；简洁美观，更易与建筑设计相协调。如广州西塔的4家商家（电信、移动、联通、业主）布放天线均在3000副以上(每个房间一副天线)，以每副天线平均800元的造价计算，多网合一可以减少6000副天线（3000×4-3000×2，采用收发分缆方式合路），经济效益节省480万（800×6000）。

（2）业主和政府的要求。一般楼里是一个制式用一套天馈，会造成重复施工、重复建设，尤其是目前物业较难谈，所以政府决策要求多网共享，这样也可以减少多次工程带来的不便和风险。

（3）技术发展的需要。如今POI（Point Of Interface，多系统合路平台）的成本已经降下来，技术指标也有所提升，中等规模的楼宇使用POI将越来越普遍，这在一定程度上推动了多网合一覆盖的发展。

3 合路方式的分析

对于不同的室内覆盖目标，可以采取不同的合路方式。

3.1 共用天馈收发同缆方式

如图1所示，各系统通过合路器或者POI系统共用一套天馈系统。这种合路方式的优点是：投资较低，各系统只需要一套天馈系统，施工简单；可以减少天线数目，有利于大楼的整体美观和节约空间资源；系统设备结构设计遵循牢靠、稳固原则，系统方案设计工程实施安全可靠。但适用于较少的系统的共用，多系统共用时较难解决系统之间的互调干扰；系统较多时，合路器定制较困难。

图1 共用天馈收发同缆方式

当运营商接入的系统较少时，可以采用收发同缆的方式。其主要技术是用POI或合路器根据信号的特性，采用一级、二级、三级合路方式将信号合路后由一路分布系统进行覆盖。特点是投资小，抗干扰能力弱。

3.2 收发分缆方式

多运营商系统在共用室内分布系统时，若采用收发同缆方式，不同的频率组合可能会产生互调干扰，因此在存在互调干扰的情况下，需采用收发分缆方式组网，如图2所示：

图2 收发分缆方式

收发分缆方式是将各制式系统的上、下行信号分为两套分布系统建设，有 效减少系统间产生的杂散和阻塞干扰问题。对于时分双工系统，可选择其中一套进行合路。特点是投资较大，抗干扰能力强。

目前，LTE都是趋向使用MIMO天线，并且也是收发分缆，这也成为LTE发展趋势和技术标准。传统的单极化室内吸顶与创新的MIMO天线比较如图3所示：

图3 传统的单极化室内吸顶与创新的MIMO天线对比

创新的MIMO天线是适应LTE技术发展的需要，必将成为未来的潮流。因此，未来多网合路的收发分缆都是目前主要合路方式，这主要得益于以下技术优势。

（1）“多网合一”的传输接入优势

可实现数据、语音和视频等业务的混合接入，节省传输通道（光纤、通讯设备等）的重复投资和维护费用，一次投资，长期受益。

（2）简单、灵活的组网方式

非常方便地组成单环型、复合环型、树型、星型、点对点等不同的网络拓扑形式。

（3）支持VLAN，可集成在企业安全策略中

支持IT标准，可将自动化网络无缝集成到集团信息管理网络中，可以建立虚拟网络（VLAN）。

（4）网络管理功能

可实现对整个千兆网络传输平台监控和管理，当千兆网络传输平台上的设备发生故障时，可以通过远程RPOFINET诊断、Web浏览器或SNMP来完成自动诊断。

（5）兼容性、扩展性好

系统基于IP方式构建，端口号可灵活选择，不会因为子系统的增加而重新组建网络，只要添加前端设备和后端设备即可，因此本系统具备了非常强的可扩展性。

（6）适用范围广阔

学校、政府单位、居民小区、酒店、商场、部队以及企业工厂等。

（7）在WLAN建设有独特优势

目前各家都在建设WLAN，但是频点资源严重不足，导致干扰严重，资源严重损耗。合路后多个商家可以共享一套系统，频点干净，信号稳定，质量可靠。

4 多网合一室分系统存在的问题分析

多网合路虽有经济和管理维护等优势，但是也有一定的技术问题，归纳起来大致有四个方面的问题，如图4所示：

图4 多网合一室分系统存在的问题

多系统共用室内覆盖系统需考虑的技术指标主要有：杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰。各系统间的干扰要依靠合路器和滤波器来完成，从普通无源合路器隔离度指标来看，隔离度与不同端口频率间隔有关。目前业界宽带合路器隔离度指标如表1所示：

表1 宽带合路器隔离度指标

不同系统间的合路器隔离度指标和需求指标如表2所示（系统间需求隔离度/合路器可提供的隔离度）：

表2 不同系统间的合路器隔离度指标和需求指标（单位：dB）

目前，室内无线覆盖多网共享存在的四大问题主要表现如下：

（1）无源器件工作频率问题。无源器件工作频率要涵盖LTE、WCDMA、WLAN、CDMA、GSM、DCS工作频段。

（2）各系统间相互干扰问题。多网共享天馈后，各系统间存在边带杂散噪声、交调噪声等因素将引起相互的干扰，增加了系统间的干扰概率以及降低网优的自由度。

（3）功率损耗差异问题。多网共享天馈后，由于LTE、WCDMA、WLAN、CDMA、GSM、DCS工作频段不一，存在功率传输损耗差异，功率分配均匀难以达到系统的各自最佳需求，因此会影响到信源的功率与容量的矛盾。

（4）有源器件部分无法共用问题。由于不同制式系统工作方式不同，且存在相互干扰的可能，因此有源器件部分无法共用。

（5）合路器或POI插损问题，这是四个问题的综合体。由于系统合路时必须在天馈系统中插入合路器，该器件接入将造成信号功率的损耗。插损变大导致信号功率的损耗过大，需要增加一到两倍的信号源，有一定的浪费功率、消耗能源及牺牲空间的瑕疵。

多网合一室内分布系统分为信号源设备、多系统接入平台、天馈系统和监控系统四大部分。POI作为多种通信系统和多个区域的分布系统之间的界面，是在多系统信号分合路过程中的关键部分。各路收发信机信号都通过独立的端口接入POI，混合后输出到相应分布系统的端口；同时，将来自不同区域分布系统端口的信号混合后，再按需要分别送到信号源的上行端口。POI是各通信系统汇集点，也是矛盾的焦点。好的POI设备不仅要求能够合路多系统信号，还要能够解决多系统合路带来的诸多问题，并且有简单的接口界面、有效的监控和可升级性，为解决室内空间资源的问题起到积极作用。正因为POI在多系统、多运营商时代的重要作用，将会拥有广泛的市场空间，因此有必要对其进行深入研究和工业化开发。

对于多网合一系统，POI是最关键的模块，系统的优劣主要处决于POI。其通过对多频段、多制式无线通信系统的接入及透明传输，实现多网络共用一套覆盖天馈系统。POI最重要的作用是在于满足覆盖效果和容量的同时，节省运营商的投资，避免重复建设。

除此之外，POI系统的主要特点如下：

（1）模块化设计，扩容性好；

（2）满足不同系统、频段的个性需求；

（3）系统具有整体监控功能，维护方便；

（4）信号合路损耗小，功率容量大；

（5）三阶互调性能好；

（6）可以预留端口，方便扩充升级。

POI如今已广泛应用于国内外的飞机场、火车站、地铁、会展中心、体育场馆、政府办公机关、高级商务楼等场所的通信网络覆盖。从目前的应用案例看，POI还有待改进和完善的地方，主要表现在系统间的隔离度和功率插损两个方面。

5 室内无线覆盖多网共享存在的问题处理分析

（1）无源器件工作频率问题。目前无源器件频率涵盖TD-SCDMA、WCDMA、WLAN、CDMA、GSM、DCS工作频段，即800MHz～2500MHz，为LTE和CATV的介入做准备，频率要扩展到450MHz～2760MHz。目前各设备厂商都有相应的技术能满足产品需要。

（2）各系统间相互干扰问题。干扰是无线通信领域的一个永恒话题，因此对合路器隔离度、工艺和电磁性要求高。目前大多数的无源器件无法满足技术指标，主要是多系统合路后功率增大，没有高功率的器件支持，杂散噪声、交调噪声恶化严重。大功率无源器件的开发研制主要表现又是原材料和生产工艺问题，一些厂家开发的大功率无源器件现已得到技术认可和应用，多网合一的困难在减少。

（3）功率损耗差异问题。多网共享天馈后存在功率传输损耗差异，无源器件的插损影响不是很大，主要是传输线缆的损耗不一致，这样需要不同系统的信号源功率有多种规格，避免功率过剩或不足。目前这点还做得不是很好，只有根据现场方案量身定做才可以解决。

（4）有源器件部分无法共用问题。由于不同制式系统工作方式不同，且存在相互干扰的可能，在多网共享天馈系统中，各系统间有源器件需相互独立。目前多系统共用有源器件正在尝试，多频多模功率放大器的开发已有进展，甚至有厂家的多模RRU已经在规模试用了，所以有源器件部分共用模块的出现是迟早的事。

（5）合路器或POI插损问题。由于POI是合路问题的焦点，多种问题交集在一起，目前的技术和工艺还没有好的方法解决这一问题。因此，功率浪费、能源消耗、占用空间只有通过优化方案和节能减排设备来解决。

6 结束语

未来多网合一是不可逆转的潮流，从各个商家内部的多网合一到商家之间大的多频段、多系统、多商家的多网合一。经济利益和统一管理是驱动力，干扰问题将随着技术的发展和科技的进步，必定会寻找到一个合适的平衡点，使方案都可以量身定做，不仅是合路器或POI，各个信号源也都可以量身定做。结合数字化技术开发软硬件结合的合路器、POI，以达到既能降低插损又能拥有高隔离度。

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