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(上海交通大學(xué) 信息安全工程學(xué)院，中國(guó) 上海200240)

0 引言

傳統(tǒng)方式下，電信運(yùn)營(yíng)商通過在室外增加宏基站，室內(nèi)新建室內(nèi)分布系統(tǒng)的方式補(bǔ)點(diǎn)盲區(qū)，加強(qiáng)覆蓋。但隨著城市化建設(shè)的推進(jìn)，高樓迭起，而這些建筑物一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)室外信號(hào)的屏蔽嚴(yán)重，而室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)又牽涉到大量業(yè)主協(xié)調(diào)，施工難度大，通常只能將天線布放在井道或者走廊上，無法實(shí)現(xiàn)用戶室內(nèi)的深度覆蓋。為了解決天線入戶難的問題，首先想到的就是能否利用用戶家中現(xiàn)成的布線將無線信號(hào)引入到用戶室內(nèi)，這樣施工即簡(jiǎn)便快速，又能根據(jù)用戶不同的情況來按需布放天線。從目前已建成的辦公樓宇與居民小區(qū)來看，有線電視基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全覆蓋,有線電視線入戶已經(jīng)成為標(biāo)配。如果我們的無線信號(hào)能夠通過有線電視線傳輸進(jìn)用戶室內(nèi)，再在用戶室內(nèi)放置一個(gè)用于信號(hào)接收與發(fā)送的裝置，就能解決天線入戶難的問題了。TADS(Triple-Networks Access Distribution System，三網(wǎng)接入分布系統(tǒng))正是順應(yīng)這種需求，通過有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸無線信號(hào)的一種室內(nèi)覆蓋延伸技術(shù)。

1 TADS系統(tǒng)介紹

1.1 技術(shù)概述

TADS系統(tǒng)是無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的一種室內(nèi)信號(hào)分布系統(tǒng)，是以有線電視線作為傳輸介質(zhì)傳送移動(dòng)與WIFI信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高帶寬、全雙工、低損耗傳輸、分配的通信設(shè)備的總稱。其網(wǎng)絡(luò)組成由功分器、接入單元、用戶盒組成。功分器將一路無線信號(hào)平均分成兩路或者四路，接入單元將CATV信號(hào)與功分后的無線信號(hào)進(jìn)行合路，通過有線電視線進(jìn)行傳輸，用戶盒分為有源和無源兩種，其在用戶處將CATV信號(hào)和無線信號(hào)進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)覆蓋和CATV信號(hào)的傳輸。

圖1 TADS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

1.2 可行性分析

我國(guó)目前的廣電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃頻率在5MHz～1GHz之間，大部分地區(qū)使用到650MHz頻段為止，最高不會(huì)超過750MHz。移動(dòng)通信頻率以中國(guó)移動(dòng)為例，其使用的頻率范圍在890MHz～2025MHz之間，可見有線電視信號(hào)和移動(dòng)通信信號(hào)之間不存在頻率沖突，利用同軸電纜傳輸這兩種信號(hào)是可行的。

由于1GHz以上的高頻信號(hào)在同軸電纜中傳輸會(huì)有一定損耗，利用測(cè)試工具，我們知道在900MHz頻段下，無線信號(hào)在同軸電纜中傳輸?shù)膿p耗為2dB/10m，根據(jù)典型的傳播損耗公式：

PL(d)=20Log(4πf/c)+E·Log(d)

其中：E 為環(huán)境因子；f為頻率(單位：Hz)；c 為光速(單位：m/s)；d 為距離(單位：m)。

環(huán)境因子考慮了包括了墻隔、樓梯、間隔等典型損耗，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)以及室內(nèi)分布的經(jīng)驗(yàn)而來，一般室內(nèi)取值35。

傳統(tǒng)的室內(nèi)分布系統(tǒng)天線布在樓道里，離室內(nèi)最遠(yuǎn)距離約為20米，經(jīng)計(jì)算，無線信號(hào)在空間傳播的損耗為77dB。同樣的距離用同軸電纜傳輸?shù)脑挀p耗為4dB.可見利用同軸電纜入戶能夠有效降低信號(hào)的傳播損耗。

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7041規(guī)定，有線電視圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)值要在四級(jí)以上，即載噪比要在43dB以上，CATV載波的信號(hào)強(qiáng)度在-30～-50dBm之間，所以底噪要在-90dBm以下，才能對(duì)CATV圖像質(zhì)量無影響。實(shí)際使用的GSM設(shè)備的帶外噪聲小于-120dBm，帶內(nèi)噪聲小于-60dBm，由于用戶盒的帶外隔離度達(dá)到-30dB以上，所以GSM的帶內(nèi)噪聲到達(dá)電視端口處要小于-90dBm，可見引入GSM對(duì)原CATV的信號(hào)質(zhì)量并無影響。

1.3 應(yīng)用場(chǎng)景

1）對(duì)于導(dǎo)頻污染嚴(yán)重的高層住宅，傳統(tǒng)室內(nèi)布線系統(tǒng)只能將天線布到電梯口或樓梯間，對(duì)住戶室內(nèi)的深度覆蓋不夠，導(dǎo)致做完室分系統(tǒng)后，仍存在較多質(zhì)差投訴，針對(duì)此問題，可以從原有或者新建室分系統(tǒng)的信源取信號(hào)，通過多個(gè)一分十二的接入單元同有線電視信號(hào)合路，并分離出N*12路信號(hào)通過有線電視線分別傳入不同的用戶室內(nèi)，達(dá)到解決投訴的目的。

2）快速解決VIP客戶，別墅區(qū)的零星投訴。對(duì)于急需解決的用戶零星投訴，只需在樓道間用一分四的接入單元同有線電視信號(hào)合路，通過用戶室內(nèi)放置的用戶盒分離有線電視信號(hào)和手機(jī)信號(hào)，達(dá)到快速覆蓋的目的。

1.4 合路方式

1）前級(jí)合路：直接在CATV干線放大器后的位置將無線信號(hào)合路進(jìn)去，在到達(dá)用戶終端時(shí)再用用戶盒分離有線和無線信號(hào)。這種方式施工簡(jiǎn)便，只需建設(shè)較少布線即可完成覆蓋。但這種合路方式下，無線信號(hào)在同軸電纜中傳輸?shù)穆窂捷^長(zhǎng)，而同軸電纜的高頻損耗較大，為了使用戶端的功率足夠，需要加大無線側(cè)的輸入功率，對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)中的分配器和分支器等器件的指標(biāo)要求高，而且末端功率不好控制，對(duì)設(shè)計(jì)的要求也很高。此種合路方式適用于原本沒有分布系統(tǒng)的小區(qū)進(jìn)行快速布線。

2）中級(jí)合路：使用功分器將無線信號(hào)分成幾路在CATV末端干線放大器的各支路后進(jìn)行合路，在到達(dá)用戶終端時(shí)再用用戶盒分離有線和無線信號(hào)。此種方式相對(duì)前級(jí)合路減少了無線高頻信號(hào)在同軸電纜中的傳播距離，功率損耗較低，一般器件的指標(biāo)都能滿足，投資中等，末端功率控制隨較前級(jí)合路容易，但仍有一定的設(shè)計(jì)難度。

3）末級(jí)合路：在用戶終端的分支器輸出端前將無線信號(hào)合路進(jìn)去，在入戶后再用戶盒分離有線和無線信號(hào)。此種方式功率控制最容易，對(duì)各種器件的指標(biāo)要求最低，但由于只是利用了進(jìn)戶的那段同軸電纜，其他地方仍舊需要新建布線，投資相當(dāng)于新建一套室分系統(tǒng)。此種合路方式適用于零星補(bǔ)盲。

1.5 影響系統(tǒng)性能的因素

1）無源器件的性能指標(biāo)：合路器、分支器以及同軸電纜的隔離度、插入損耗、頻率損耗等。

2）有源用戶盒的使用：有源用戶盒使用越少，系統(tǒng)干擾就越少越穩(wěn)定。

3）CATV的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：分支所帶的用戶越少，越容易達(dá)到覆蓋要求。分支越小，功率損耗就小，就能使用無源終端，系統(tǒng)性能就越好。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 方案描述

本次工程對(duì)某辦公樓的15樓安裝TADS系統(tǒng)進(jìn)行深度覆蓋，并對(duì)其覆蓋效果進(jìn)行評(píng)估。

該大樓原有室內(nèi)分布系統(tǒng)，本次采用末級(jí)合路的方式，在弱電間內(nèi)安裝2臺(tái)1：12的接入單元將CATV信號(hào)與移動(dòng)信號(hào)進(jìn)行合路，再通過入戶的有線電視線將合路信號(hào)傳送至室內(nèi)，在室內(nèi)安裝20個(gè)嵌墻型用戶盒實(shí)現(xiàn)移動(dòng)信號(hào)和CATV信號(hào)的分離。

2.2 測(cè)試結(jié)果

1）撥打測(cè)試：在每間房間分別撥打20次電話，掉話率為零，通話質(zhì)量清晰，較開通前有較大改善。

2）場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試：利用場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試軟件對(duì)開通前后的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行比較，開通前的場(chǎng)強(qiáng)為-75dBm～-85dBm，開通后提高到-60dBm～-75dBm，普遍提高了15dBm左右。

圖2 某辦公樓15樓開通前的場(chǎng)強(qiáng)分布

圖3 某辦公樓15樓開通后的場(chǎng)強(qiáng)分布

3）有線電視清晰度：通過觀察，有線電視的清晰度較開通前無變化。

4）結(jié)論：開通TADS后，15樓的信號(hào)強(qiáng)度有了較大提高，降低了掉話率，改善了通話質(zhì)量，而且對(duì)現(xiàn)有的有線電視業(yè)務(wù)沒有造成影響。

3 結(jié)束語

TADS系統(tǒng)作為室分覆蓋的延伸，通過同軸電纜入戶，對(duì)傳統(tǒng)布線難以涉及的用戶室內(nèi)進(jìn)行深度覆蓋，能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，解決用戶投訴，并且有著施工簡(jiǎn)便，投資節(jié)省，純無源易于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。酒店、商務(wù)樓、居民小區(qū)都在其適用范圍內(nèi)，有著一定的應(yīng)用推廣前景。

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