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解读3G室内覆盖系统发展之路

发布时间:2020-02-14 07:41:10 阅读: 来源:保温涂料厂家

3G的宽带高速数据业务能力可以很好地实现无线IP业务,高速业务大多发生在室内,对室内覆盖系统有较高的要求。如何建设满足3G需求和未来需要的室内覆盖系统是一个重要的课题。新一代室内覆盖系统将是一种全新的室内覆盖解决方案,与传统的系统相比,具有系统配置成本低、施工成本低、优化与维护成本低等特点。

高速数据业务是3G区别2G的主要特点之一,而相比室外用户而言,室内静止用户更有可能使用3G丰富多彩的数据业务,3G为终端用户提供了许多新的业务,包括视频电话、视频流、游戏、MMS、E-mail、Web等,这些新业务更容易在室内应用,而且其要求更高的网络容量和QoS保证。同时根据统计,室内用户分布密度一般大于室外用户两倍以上,高价值商务客户主要集中在室内,因此,保证网络良好的室内覆盖,是提高服务等级、发展客户的关键,是决定3G成败的重要因素。以日本DoCoMo公司为例,在其实施室内覆盖的建筑物内,话务量是未建设室内覆盖前的1.43倍。由此可见室内覆盖对于3G网络的重要性。

中国的移动运营商历来重视室内覆盖的网络建设,已经建设了大批室内覆盖系统。但是传统的室内覆盖系统设计是基于2G网络的需求,覆盖方案关注的重点是满足语音和低速数据业务的覆盖需求,不能很好满足3G网络和业务对容量和质量的要求。在无线IP化的今天,以及3G和后续版本的移动通信系统将开始大规模应用高速数据传输的需求,呼唤着新的室内覆盖分布系统。

传统室内分布系统不能胜任3G

传统的室内覆盖系统一般采用四种方式:泄漏电缆方式、电分布方式(同轴电缆延伸的方式)、光纤分布的方式、同轴电缆与光纤分布相结合的方式。目前国内各移动运营商大量使用的是电分布方式。

*泄漏电缆方式

泄漏电缆通常用于对地铁、隧道等环境的覆盖。较其他方式而言,泄漏电缆成本很高,传输损耗大、距离短,且泄漏电缆本身笨重,特别是在楼宇内部,施工困难。

*电分布方式

电分布方式可以划分为有源和无源分布系统两种方式。

无源分布系统是信号源+DAS(DistributedAntennaSystem)方式,信号源的射频功率通过功率分配器(功分器)、耦合器、衰减器、馈线等到达天线发射,途中经过分配损耗、电缆传播损耗和器件的介质损耗。

有源DAS系统主要是信号源和天线之间,即在电缆沿线上存在有源设备,比如干线放大器(干放)等,对电缆传输损耗进行的补偿。

由于有源设备带来噪声积累和非线性恶化,对系统容量及稳定性带来负面影响。因此,有源设备不宜过多使用,只是在电缆过长的一些支路使用,用以补偿较大的电缆损耗。

*光纤分布方式

光分布方式是通过光纤和光无源分配器件形成分布系统,这种方式的传输损耗小、不受电磁干扰、布线方便并且组网灵活,与同轴线缆相比,更适合于远距离的信号传输,但是,其设备价格较高,系统成本较高。

相比电分布系统而言,光分布系统中简化的设计(每个天线输出功率为固定的10dBm)和方便的施工优势(光纤细软易布线)可以抵消部分设备成本的劣势。

新一代室内分布系统应运而生

*中频传输室内覆盖系统

针对第二代室内分布系统的种种缺点,已有部分室内分布设备制造商进行了尝试与创新,结合国内实际应用情况推出了面向3G的室内覆盖系统解决方案。该方案以微功率基站做信号源,以中频传输为技术核心,以网线(小同轴)/光纤作为传输介质进行信号传输和分布,即在传统光纤分布的基础上采用光纤+五类线的方式,很大程度上减少了传统电分布方式在系统设计与施工方面的难度。

该系统可以分为基本型和扩展型。

(1)扩展型主要用于大于2万平方米的楼宇,其由主单元、扩展单元、远端天线单元和天馈线系统组成。1个基本型主单元可直接带8个远端天线单元RAU,1个扩展型主单元最多可带4个扩展单元,每个扩展单元最多可带8个远端天线单元。如图1所示。

(2)基本型主要用于覆盖面积小于2万平方米的楼宇,其由主单元、和远端天线单元(RAU)和天馈线系统组成,中间采用五类线连接,远端天线单元根据需要可以外接1到4副天线。如图2所示。

多个主单元可以通过光纤级联成非常大的室内覆盖系统。

该室内覆盖系统的传输介质主要为光纤和五类线。光纤室内分布系统的主单元位于机房、扩展单元可放置在弱电竖井、远端天线单元根据需要可放置在吊顶或弱电竖井内。主单元和扩展单元之间采用光纤连接,传输距离更远、损耗更小;扩展单元与远端天线单元之间采用5类线传输中频信号。远端天线单元末端可直接接天线或者加无源分布系统进行覆盖。该系统的优点是可以充分利用楼宇的综合布线系统,减小工程的施工量,施工方便、周期短,便于业主协调,并能够降低系统的综合成本。

*分布式基站系统

为了满足3G室内覆盖的需要,华为等一些国内厂商也从信号源角度提出了自己的3G室内覆盖建设方案,即iDBS(indoorDistributedNodeBSystem)系统,其出发点是综合考虑3G系统平滑扩容的大容量需求和广覆盖需求,再考虑施工布线、射频设计等需求。

(1)iDBS(indoorDistributedNodeBSystem)系统

iDBS室内覆盖解决方案采用了分布式基站的设计思路,把传统形态的一体化基站分为基带单元BBU(BaseBandUnit)和射频单元RRU(RemoteRadioUnit)两部分。为了进一步提高基站部署的灵活性,iDBS还在此基础上引入了RHUB和PicoRRU(pRRU)模块。其中:PicoRRU是一种小功率射频模块,其体积和重量都比射频单元宏RRU小得多,大小与便携计算机差不多,非常适合室内复杂多变的环境;RHUB可将多个PicoRRU的信号通过五类线汇聚到一起,减少BBU端口的需求,BBU和RHUB都封装在1U高、19英寸宽的标准盒内,可以像路由器一样安装在竖井内,便于携带和安装。

pRRU将信号传输到BBU进行处理,BBU的Rake接收机将对各个小区的信号分别进行解调。多个pRRU的信号汇集到BBU的一个Rake接收机解调时,噪声也存在叠加的效应。但是,由于有源设备pRRU比传统光分布系统中远端接入单元RAU(RemoteAccessUnit)的数量少,有源器件噪声叠加也小。同时,BBU有多个Rake接收机,一个小区的pRRU数量较少,信号叠加造成的信噪比下降较少。

对于传统室内覆盖分布系统,信号源射频输出功率为43dBm时,末端输出10dBm的功率,MCL=33dB。

对于iDBS室内覆盖分布系统,多个小区解调时有增益,6个小区时为10lg6≈8dB。pRRU输出功率20dBm左右,到天线功率10dBm时MCL=20dBm-10dBm=10dB,与传统DAS相比,MCL低23dB。

因此,相对传统DAS系统,iDBS的灵敏度高10lg6+(33dB-10dB)≈31dB。

灵敏度高就意味着手机发射功率可以降低,网络干扰下降,上行容量增加。网络容量增加,在一定的成本下单位容量成本下降。

(2)iDBS的构成

iDBS主要由基带处理单元BBU(BaseBandUnit)、数据汇集与交换单元RHUB(RRUHUB)、小型射频远端单元pRRU(picoRemoteRFUnit)组成。BBU与RHUB由光纤连接,多个RHUB可以串联,射频远端单元pRRU输出21dBm以上的功率,经过电缆后由几个天线发射,一般外接1到4个天线。

由于每个pRRU可以灵活配置扰码,即可以一个pRRU配置一个扰码(一个小区),也可以多个pRRU配置成同一个小区,这样,容量可以灵活配置和调整,与广覆盖能力相结合,可以适应各种不同的应用场合。

iDBS系统最多可以达到12Cell/载波以上,容量很大。1个BBU可以接192个pRRU和768个天线,按照每个天线发射0dBm导频功率计算,一套iDBS系统可以覆盖30万平方米以上。

相比于传统室内分布系统,新一代室内分布系统能够更好的支持3G通信系统在高速数据业务上的网络质量需求,同时,在工程施工、后期维护、网络扩容等方面更加便捷,更能适应3G时代的网络需求,有必要深入探讨和尝试。

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