劉 麗 娜

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綜合無線覆蓋系統(tǒng)在智能建筑中的應用

劉 麗 娜

劉麗娜(1980—),女,高級工程師,從事智能建筑系統(tǒng)設(shè)計和施工管理工作。

(北京江森自控有限公司, 北京100020)

摘要：介紹了綜合無線覆蓋系統(tǒng)的概念、系統(tǒng)架構(gòu)、支持業(yè)務類型與技術(shù)特點,并將綜合無線覆蓋方案與傳統(tǒng)無線覆蓋方案進行比較,闡述了綜合無線覆蓋系統(tǒng)的優(yōu)勢。指出綜合無線覆蓋系統(tǒng)可以降低建筑內(nèi)無線覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)成本,實現(xiàn)室內(nèi)無線覆蓋系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃、集中管理。

關(guān)鍵詞：綜合無線覆蓋; 傳統(tǒng)無線覆蓋; 合路平臺; 天饋系統(tǒng)

0引言

在傳統(tǒng)的無線信號覆蓋方式下,不同的無線信號和無線業(yè)務分別覆蓋、重復施工、重復進場。通信系統(tǒng)在智能建筑內(nèi)的反復施工,不同運營商各自覆蓋,都會導致多次施工。同一運營商也會因為系統(tǒng)的升級換代或新業(yè)務的引入而多次進行施工,導致智能建筑的正常使用受到干擾。綜合無線覆蓋系統(tǒng)免去或減少了網(wǎng)絡布線的工作量,一般只需在每個層的弱電井內(nèi)根據(jù)建設(shè)投資方的需求安裝接入設(shè)備,建立覆蓋整個樓層平面或區(qū)域的無線局域網(wǎng)絡。因此,本文介紹了綜合無線覆蓋系統(tǒng)在智能建筑中的應用。

1系統(tǒng)概述及組成

綜合無線覆蓋系統(tǒng)通過一套無線信號分布系統(tǒng),在400~2 500 MHz頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)多路無線信號全覆蓋,如無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線對講系統(tǒng)、無線內(nèi)部通話系統(tǒng)等無線應用。綜合無線覆蓋系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備功能劃分,主要由無線合路平臺和天饋系統(tǒng)兩大部分組成。

(1) 無線合路平臺連接不同頻段的無線信號發(fā)射設(shè)備,保障信號之間的隔離,消除信號之間的無線干擾,并將經(jīng)過干擾處理后的不同無線信號合成后輸出到天饋系統(tǒng),完成多種無線業(yè)務的合路。

(2) 天饋系統(tǒng)由各種寬頻天線、饋線、信號分配器等無源器件構(gòu)成,將合路平臺輸出的信號按照需求均勻、連續(xù)地分布到樓宇各處。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個智能建筑作為一個純無源無線覆蓋區(qū)域,通過寬頻合路器將各個無線信號進行合路和干擾處理,再通過縱向和水平的天饋系統(tǒng)將合路后的無線信號均勻分布到覆蓋區(qū)域的每個角落。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3無線覆蓋業(yè)務范圍

3.1　無線對講系統(tǒng)

綜合無線覆蓋系統(tǒng)根據(jù)不同的建筑功能區(qū)域,采用相對經(jīng)濟的方式,結(jié)合建設(shè)投資方的需求,將無線對講系統(tǒng)集成在綜合無線覆蓋系統(tǒng)內(nèi)。

3.2　無線局域網(wǎng)系統(tǒng)

隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的普及,越來越多的酒店、辦公樓等商業(yè)建筑開始采用全樓覆蓋無線局域網(wǎng)信號。傳統(tǒng)WLAN是通過設(shè)置大量接入點(Access Point,AP)的方式來實現(xiàn)的,在每一樓層需要覆蓋無線連接的區(qū)域設(shè)定一個或多個無線AP,以AP為中心,所有的無線終端通過AP轉(zhuǎn)接。通過各無線終端的響應信號,AP在內(nèi)部建立橋接表,將各個無線終端和網(wǎng)絡交換機端口一一聯(lián)系起來。當接轉(zhuǎn)信號時,AP通過查詢橋接表實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)發(fā)和交換。各個AP之間通過有線的方式連接起來,與以太網(wǎng)的路由器、服務器等網(wǎng)元相互聯(lián)系,作為一個有線網(wǎng)的擴展部分。

3.2.1傳統(tǒng)無線覆蓋系統(tǒng)

傳統(tǒng)WLAN無線覆蓋系統(tǒng)有以下弊端:

(1) 產(chǎn)生信號盲區(qū)。信號盲區(qū)如圖2所示,箭頭所指區(qū)域就是信號的盲區(qū)。傳統(tǒng)覆蓋方式以AP為中心,每個AP的覆蓋范圍是以AP為圓心的一個圓形區(qū)域,這樣必然會有一些區(qū)域無法覆蓋到WLAN信號,影響WLAN使用。

(2) 產(chǎn)生信號疊加區(qū)。為了解決可能存在的信號盲區(qū)問題,傳統(tǒng)的WLAN覆蓋往往通過提高AP功率來增大AP的覆蓋范圍,從而達到減小盲區(qū)的目的,但會導致出現(xiàn)信號疊加區(qū)域。在這些區(qū)域中,信號可能存在相互干擾,影響用戶的正常使用;同時,功率的加大也意味著人體所受到的電磁輻射加大,不利于人體健康。因此,傳統(tǒng)的覆蓋方式很難同時解決信號盲區(qū)與信號疊加的問題。

圖2　信號盲區(qū)

(3) AP分散分布,維護不便。傳統(tǒng)方式WLAN通過AP完成WLAN無線信號的覆蓋,AP分散安裝在樓層的各個區(qū)域,給日后的維護和檢修帶來了困難,AP的布放位置可能都無法確定。

(4) 可擴展性差,成本較高。AP分布在每個區(qū)域中,并且通過網(wǎng)線連接,拆卸比較復雜,一旦人員流動,就無法滿足新的需求,因此必須重新分配AP位置,重新施工走線,這無疑會增加施工費用。

3.2.2綜合無線覆蓋系統(tǒng)

在綜合無線覆蓋系統(tǒng)的工作方式下,AP僅負責WLAN信號的接收和發(fā)送,而不再承擔WLAN信號覆蓋的作用,WLAN信號的無線覆蓋由天饋系統(tǒng)完成;同時,AP不再分散安裝在樓層的各個角落,而是統(tǒng)一安裝在弱電間等位置,便于日后的維護和升級。綜合無線覆蓋系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:

(1) 安裝便捷。一般在網(wǎng)絡建設(shè)中,施工周期最長、對周邊環(huán)境影響最大的就是網(wǎng)絡布線工程,在施工過程中往往需要破墻掘地、穿線架管。綜合無線覆蓋系統(tǒng)解決方案最大的優(yōu)勢就是免去或減少了網(wǎng)絡布線的工作量,一般只需在每個層的弱電井內(nèi)根據(jù)建設(shè)投資方的需求安裝AP設(shè)備,建立覆蓋整個樓層平面或區(qū)域的無線局域網(wǎng)絡。

(2) 使用靈活。在有線網(wǎng)絡中,網(wǎng)絡設(shè)備的安裝位置受網(wǎng)絡信息點位置的限制。綜合無線覆蓋系統(tǒng)建成后,在無線網(wǎng)信號覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個位置都可以接入網(wǎng)絡。

(3) 節(jié)約經(jīng)濟成本。由于有線網(wǎng)絡缺少靈活性,要求網(wǎng)絡規(guī)劃者盡可能地考慮未來發(fā)展的需要,往往導致預設(shè)大量利用率較低的AP。一旦網(wǎng)絡的發(fā)展超出了設(shè)計規(guī)劃,又要花費較多費用進行網(wǎng)絡改造。綜合無線覆蓋系統(tǒng)解決方案則可以避免或減少以上情況的發(fā)生。另外,AP只承擔用戶容量,不再用做覆蓋,這樣也可節(jié)省AP數(shù)量。

(4) 升級簡便。如果由于技術(shù)的更新要對WLAN網(wǎng)絡升級,采用綜合無線覆蓋系統(tǒng)可使施工最簡單,所有的工作都在弱電井中完成,對建筑和裝修不會造成任何傷害。

3.3　無線內(nèi)部通話系統(tǒng)

目前,無線內(nèi)部通話系統(tǒng)主要有DECT系統(tǒng)、PHS系統(tǒng)和VoWLAN系統(tǒng)三種。

(1) DECT系統(tǒng)廣泛應用于高級酒店,用以滿足樓層工作人員、酒店員工之間內(nèi)部通話的需要,幫助建設(shè)投資方實現(xiàn)一定的無線通信需求,但價格高。隨著人們對無線通信要求的提高,DECT難以保證以后不與3G信號產(chǎn)生相互干擾,所以各個地方的無線電管理局已經(jīng)停止批復此頻段。

(2) PHS系統(tǒng)可以解決智能建筑內(nèi)部的無線通信問題,造價較低,且可以實現(xiàn)中文短消息發(fā)送,因此可以替代酒店管理所需要的內(nèi)部尋呼系統(tǒng),但也存在頻段與3G頻段相重的問題,而且可能會與電信的PHS系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

(3) VoWLAN系統(tǒng)(WiFi語音)可以利用現(xiàn)有的WLAN網(wǎng)絡實現(xiàn)無線的VoIP通話能力,企業(yè)員工還通過VoWLAN在大樓內(nèi)所有WLAN覆蓋的地方隨時訪問語音、E-mail和其他已聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡資源,提高了網(wǎng)絡資源的利用率,降低了每次電話呼叫的成本,從而節(jié)省企業(yè)的總體IT費用。

要實現(xiàn)VoWLAN,除了綜合無線覆蓋系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)WLAN語音平臺之外,還需要有支持該功能的終端設(shè)備,如雙模手機以及帶WiFi功能的手機。

綜合無線覆蓋系統(tǒng)能夠?qū)⑸鲜鋈N無線內(nèi)部通信的方式有效地集成在一起。通過綜合無線覆蓋系統(tǒng)集成的DECT系統(tǒng)將大大減少成本昂貴的DECT基站的數(shù)量,而且具有覆蓋信號連續(xù)、通話質(zhì)量好等優(yōu)點。對于PHS系統(tǒng),無需再另做覆蓋,可以直接接入到綜合無線覆蓋系統(tǒng)。

4無線網(wǎng)絡信息安全策略

綜合無線覆蓋系統(tǒng)在覆蓋方式上與傳統(tǒng)的WLAN有所不同。由于AP可以統(tǒng)一安裝在弱電井中,而不是分散安裝在樓層各處,因此從AP設(shè)備的管理角度考慮,采用綜合無線覆蓋系統(tǒng)集成WLAN更具有安全性。

從無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌瓤紤],綜合無線覆蓋系統(tǒng)可以提供靈活的WLAN接入方式,通過按照區(qū)域分系統(tǒng)的方式將系統(tǒng)分開,各分系統(tǒng)獨立控制實施安全策略。通過對不同WLAN網(wǎng)絡覆蓋范圍的精確設(shè)計和控制,可以避免WLAN無線信號泄露到不安全區(qū)域所導致的信息安全隱患。與傳統(tǒng)的通過AP進行WLAN信號覆蓋的方式相比,通過綜合無線覆蓋系統(tǒng)集成的WLAN系統(tǒng)無論是從無線覆蓋范圍的控制,還是從覆蓋區(qū)域的劃分上,都使無線數(shù)據(jù)的傳輸更具安全性。

從AP自身的安全策略入手,用戶完全可以通過設(shè)置用戶密碼、劃分VLAN等多種網(wǎng)絡安全手段對無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行加密和保護。

5綜合無線覆蓋系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢

綜合無線覆蓋系統(tǒng)具有以下特點和優(yōu)勢:

(1) 覆蓋頻率超寬(400~2 500 MHz),不僅可以滿足用戶目前的無線需求,而且支持3G手機信號TD-CDMA等可預見的各種無線信號,只需要在設(shè)備間進行簡單的操作,就可以完成新業(yè)務的接入,對樓宇和樓宇使用者不會有任何影響。

(2) 核心設(shè)備和器件均為無源器件,無需提供電源,減少維護。

(3) 支持業(yè)務超多,目前可以支持十余種業(yè)務同時接入,滿足用戶的各種無線業(yè)務需求。

(4) 通用型系統(tǒng)設(shè)計可自由選擇信號源,且不影響系統(tǒng)的原拓撲結(jié)構(gòu)。信號或是直接源自室內(nèi)微蜂窩基站,或是由室外宏蜂窩信號通過雙向放大器引入,或是上述兩種方式共用(移動通信基站由運營商提供)。

(5) 接入新業(yè)務容易。只在設(shè)備間進行簡單操作就可以完成,對樓宇和樓宇使用者沒有任何影響的情況下,就可以開通新業(yè)務。

(6) 無線輻射最小。綜合無線覆蓋系統(tǒng)用一個平臺控制所有無線信號,無論信號源輸出功率多大,通過系統(tǒng)后的合成信號都被控制在合理范圍內(nèi)。

6系統(tǒng)投資建設(shè)及運營模式

綜合無線覆蓋系統(tǒng)投資建設(shè)及運營維護涉及到業(yè)主和多個運營商,系統(tǒng)的建設(shè)投資、管理責任、運營質(zhì)量、收益回報等問題都需要協(xié)調(diào)。建議系統(tǒng)的建設(shè)投資及運營采用以下三種模式:

(1) 業(yè)主和運營商聯(lián)合投資建設(shè)及運營。由業(yè)主召集有需求意向的多個運營商聯(lián)合投資建設(shè),各個運營商根據(jù)各自出資比例回收運營收益,分攤維護費用。

(2) 業(yè)主投資建設(shè)后拍賣。由業(yè)主獨立投資建設(shè),然后在各個有需求的運營商之間公開拍賣,由中標運營商負責運營維護。

(3) 業(yè)主投資建設(shè)后租賃。由業(yè)主獨立投資建設(shè),然后租賃給接入的運營商,收取接入費用。

總之,需要根據(jù)項目的情況,選擇最適合的建設(shè)和運營維護模式。

7結(jié)語

對于電信運營商,采用無線綜合覆蓋系統(tǒng),可以降低建筑內(nèi)無線覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)成本,有利于企業(yè)減少固定資產(chǎn)投資,提高企業(yè)效益;對于建設(shè)投資方,可以做到室內(nèi)無線覆蓋系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃、集中管理,降低運營成本。

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Application of Integrated Wireless Coverage System in Intelligent BuildingLIULina

(Beijing Johnson Control Co., Ltd, Beijing 100020, China)

Abstract：This paper introduced the concept,system infrastructure,supported services,and technical features of integrated wireless coverage,and compared the integrated wireless coverage solution with the traditional wireless coverage solution.The advantages of integrated wireless coverage system were described.It is pointed out that the integrated wireless coverage system can reduce the construction cost of wireless coverage system to implement the unified planning and centralized management.

Key words:integrated wireless coverage; traditional wireless coverage; combiner platform; antenna and feeder

收稿日期：2015-06-14

中圖分類號：TU 855

文獻標志碼：B

文章編號：1674-8417(2016)01-0060-04