室内分布多网合一技术的应用研究

丁辉

【摘要】    近年来，移动通信技术的快速发展为人们的生产生活带来了极大的便利，很多城市的室外地区已经实现了全面的网络覆盖。为进一步加强网络质量，提高用户的使用体验，室内覆盖成为了移动通信网络优化的关鍵内容，尤其是移动 通信技术全面普及的背景下，用户在室内使用手机的需求进一步提高，因此也对室内移动通信质量有了更高的要求，所以室内分布系统的建设也成为了运营商需要关注的问题。当前CDMA、GSM等网络都在向着室内分布系统建设的方向展开研究，在5G技术即将全面普及的背景下用户的期望值进一步提高，这也需要在网络建设方面充分考虑到室内分布多网合一技术的合理运用。本文主要围绕室内网络分布系统展开论述，探讨多网合一技术的有关应用策略。

【关键词】    室内分布系统    多网合一技术    应用策略

引言：

目前越来越多样化的移动通信业务以及多媒体业务是5G时代的业务增长点，而高速数据业务大多在用户的室内环境产生，因此室内覆盖系统将会成为一个完整的通信网络结构。当前我国的无线网络系统多种多样，结合以往的经验来看，运营商具有一定的独立性特征，建立的分布系统通常只能满足自身的网络需求，新的运营商在进入大楼时需要重新布设分布系统，这也导致成本与工作量进一步提高。此外冗杂的线缆也成为了系统后期维护工作的难题，怎样做到合理投资，既提高现有资源利用率，又能建立质量水平和兼容性更高的多网合一的室内分布系统便成为了运营商重点关注的问题，多网合一技术的应用能够实现多信号合路的效果，有效规避了重复投资等现象，是多网络信号兼容覆盖的有效举措。

一、多网合一技术的整体结构

1.1结构简述

一般情况下，室内无线综合分布系统一般包含了信号源、多频段合路器、天馈系统等结构：

1.信号源。信号源主要负责为系统传输信号，一般为无线通信基站或其他的有关设备，室内无线综合分布系统信号源则主要包含WLAN、CDMA等;

2.多频段合路器。合路器能够将多种制式或频段的无线信号合为一路信号，而且可以做到输入端口相互隔离的无源器件。结合输入信号的类型和数量，能够选择多种合路器，对于室内无线综合分布系统来说，WLAN合路器可以将信号和其他系统信号进行合路，多频合路器一般用来将CDMA、GSM、PHS等多频段无线通信系统进行合路;

3.天馈系统。根据分布位置的不同，天馈系统也有干线与支线的区别。PHS室内覆盖包含了分布系统和信号源，WLAN合路器作为第二级，并兼容为第一级合路的其他系统工作频段。分布系统利用功分器或无源器件等将信号源进行分路，利用馈线将信号均匀配置到分散安装于建筑不同位置的低功率天线中。分布系统一般包含了室内天线、电缆接头、耦合器、干放有源设备等，包括有源设备的分布系统便是有源分布系统，具有无源器件的系统则是无源分布系统。

1.2二级合路技术

对于室内分布系统来说，通常情况下为了兼顾三频合路器难以实现且成本较高的问题，采用二级合路技术来解决三网合一等问题，第一级为PHS+WCDMA双频合路，第二级则是双频合路+WLAN合路[1]。

二、基于多网合一技术的室内分布系统

2.1无源室内分布系统

一般情况下，无源室内分布系统通常选择无源设备将信号在室内覆盖，这些设备主要包含了功分器和耦合器以及合路器等。传输介质多以同轴电缆为主，无源室内覆盖系统一般通过树状结构将信号经过分路合路传输到天线中，若需大范围覆盖，则可以在源端增设干线放大器。在应用无源系统过程中，不同系统信号源利用合路器或分路器进入分布系统，之后利用耦合器或功分器到达天线，由于系统不同，容量要求也存在一定区别，因此多选择多级合路的设计方法，如三网合一系统便可以选择如上述的二级合路技术来实现。

2.2有源室内分布系统

相比之下，有源室内分布系统则选择有源设备传输信号，实现室内网络覆盖。网络结构和传输介质也更加多元化，当前典型的解决方案有有源智能分布系统和Unison系统等，后者的系统结构中，设备一般有扩展集线器、主集线器、远程接入单元等，应用两级星型网络结构，主节点便是主集线器，利用主集线器经过同轴电缆和信号源进行连接，次节点为扩展集线器，不同的节点都选择星型网络结构。以五类线和光纤为主传输介质，光纤主要在主集线器和扩展集线器间应用，五类线一般在扩展集线器和RAU之间应用，RAU可以放大上行信号的RF，对下行信号的线损进行补偿，也具有发射功率的检测作用。对于多网合一的室内分布系统了来说，不同的系统信号源经过集线器进行共同传输，到达不同的RAU，最后利用天线来输出。

2.3两种室内分布系统的对比

2.3.1输出功率配置

无源系统的天线输出功率和功率放大器以及线缆介质具有关联性。在室内分布系统设计期间，因为线缆的长度一般难以有效掌控，所以天线的输出功率也可能具有不同的变化，部分情况下甚至能够达到30dB左右。在安装完毕后，线缆长度与功率分配器的参数无法变更，因此在无源分布系统中天线输出功率难以进行有效控制。有源系统的输出功率能够利用配置RAU等手段来进行，Unison系统具有0～10dB的衰减，能够进行实时配置，而且不同的天线端口输出功率能够设计在主节点也就是主集线器，实现统一化的配置和监控，能够快速实现天线端口输出功率的统一性，也能结合室内环境的不同状况以及用户使用需求来控制天线端口的输出功率[2]。

2.3.2增益控制

对于Unison系统来说，最高支持15dB的动态增益控制，而RAU则支持0～10dB的衰减，所以不仅能在整体上调控系统增益，同时还可以单独调整单个天线输出端口的增益，而且这些增益实时集中控制，若覆盖系统中某一RAU存在故障，可以利用增益控制的手段提高周边RAU的发射功率，覆盖该RAU的范围，确保系统能够正常运作，提高系统的运行稳定性。有源系统还具备自动增益控制功能，确保RAU输出功率可以达到统一的水平，若强干扰信号出现，那么RAU则会降低增益，避免因RAU受强干扰影响使增益压缩和非线性引发信号失真问题，保证系统的运作可靠性。无源系统则不具有增益调控功能，若天线存在强干扰信号，在简单合路分路下可能会受强干扰信号影响使得干线放大器增益压缩，对其余支路的信号也会带来影响，可能导致网络瘫痪问题。

2.3.3噪声系数

无源室内覆盖系统的噪声系数通常取决于电缆和耦合器以及合路器级联损耗等因素，系统越大則无源系统噪声系数越高。并且在应用干线放大器过程中可能会提高系统的整体噪声底限，多链路噪声会在基站输入端口累积，形成漏斗效应。增加干线放大器会提高同级各链路的噪声电平，所以也会降低同级各链路的覆盖范围。

有源系统的RAU接收端具有低噪声放大器，所以能够有效控制噪声系数，提高上行链路的容量水平。这一特点也为链路计算提供了更加充足的空间，单条链路能够实现单独计算，让系统各链路之间的影响作用得到进一步控制。

2.3.4网络管理

通常情况下，无源器件更不容易产生故障，所以无源室内覆盖系统也不会对网络管理及维护具有较高要求，应用干线放大器时可能需要对干线放大器进行运行监控和管理。

有源系统会应用多种有源设备，因此整体系统的可靠性相比之下略有不足，为确保系统的运行稳定性，系统需要提供全面的故障显示，若系统结构较为复杂，涉及设备内容较多，只有精确找出并定位网络问题，才有助于大型网络的维护和管理。Unison系统能够利用主集线器实现集中式的远程网络监控及维护，网络运营商可以在网络中心控制有源室内覆盖系统的运行，而且系统也可以利用RS232接口进行PC本地配置及系统维护。网络监控和管理维护能够延伸至网络最低节点也就是天线，并且还能实现全方位的监控管理和维护，以某条连接的通断或设备增益与功率的监控配置，到设备内部电源及风扇故障等都可以进行监控或故障隔离。网络可以实现当前系统配置或故障的信息记录，在集中监控下，网络管理系统能够对主集线器中的设备进行管控，系统通过自动轮检等方式进行查询检测，确保主集线器设备的运行稳定性[3]。

2.3.5经济分析

无源室内分布系统技术相比之下更加完善，设备成本也更低，目前在国内外有着较为广泛的运用并且供货商很多。在多网合一设计过程中，其中的器件为多个系统共同使用，所以整体成本更加低廉。有源室内分布系统技术应用成本相对更高设备造价较为昂贵，小规模系统中网络覆盖成本也很高，且供货商相对较少，难以建立规模化的效应。而且多网合一之下能够共用的器件较少，成本控制方面存在不足。

2.3.6综合对比

无源室内分布系统与有源室内分布系统各有优势和不足，适用不同的环境条件。无源室内分布系统技术较为成熟且成本更低，可以实现多网合一的综合分布系统，应用范围更广。而有源室内分布系统则可以做到大功率的均匀分配，覆盖效果更好且容量更高，但成本投入较大，适用于高端室内覆盖的解决方案，两种系统对比如表1所示[4]。

三、结束语

多网合一的室内分布系统一般在需要网络介入的大型建筑中应用，能够规避移动通信室内分布系统重复建设且控制运营成本。而室内分布系统的设计需要立足于市场情况和客户需求，考虑好投资效益，把握好投资成本。

参  考  文  献

[1]路辰.多网合一室内分布系统的研究与应用[D].兰州大学，2016.

[2]焦侦丰.多网合一的室内覆盖可行性研究[D].西安电子科技大学，2007.

[3]袁经典.室内分布中多网合一技术的研究和应用[J].山东通信技术，2010，30（03）：1-4.

[4]陈界，钱良.多网合一室内分布系统设计初探[J].电信快报，2008（05）：20-23.