韋子龍

（廣西通信規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展水平的不斷提高，我國(guó)已正式邁入以手機(jī)為代表的移動(dòng)終端時(shí)代。同時(shí)，移動(dòng)通信用戶人群也在大規(guī)模地?cái)U(kuò)大，其人數(shù)增長(zhǎng)類型近似于幾何級(jí)。目前，我國(guó)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了4G的普及，這一跨越式的成就表明我國(guó)的通信技術(shù)已經(jīng)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家齊步。與移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展相伴而來(lái)的是室內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也漸漸呈集中式發(fā)展。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，自從打造室內(nèi)熱點(diǎn)區(qū)域以來(lái)，就收到了近70%的用戶投訴，且由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量也高達(dá)90%，這導(dǎo)致室分建設(shè)面臨眾多困難和挑戰(zhàn)，如網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得不到保障、升級(jí)優(yōu)化難等。

1 4G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)基本情況概述

打造室內(nèi)分布系統(tǒng)的目的在于保障室內(nèi)區(qū)域的信號(hào)覆蓋，其具體的運(yùn)作過(guò)程為借助室內(nèi)天線分布系統(tǒng)，相對(duì)均勻地為移動(dòng)基站鋪設(shè)信號(hào)。因?yàn)槭覂?nèi)的信號(hào)處于交織分布的狀態(tài)，所以由此產(chǎn)生的通信網(wǎng)絡(luò)逐漸得以完整。20世紀(jì)末，有關(guān)研究人員開(kāi)始著眼于對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)的探究。隨著華為等一些我國(guó)強(qiáng)勁通信企業(yè)逐漸開(kāi)始發(fā)展壯大，我國(guó)移動(dòng)通信方面的研究拓展也漸漸深入，達(dá)到與世界先進(jìn)國(guó)家并列的地位。現(xiàn)如今，很多國(guó)家都從我國(guó)購(gòu)進(jìn)部分重要的通信設(shè)備，并且我國(guó)已經(jīng)掌握部分通信設(shè)備的核心技術(shù)。這一系列卓越的成就促進(jìn)了我國(guó)室內(nèi)分布系統(tǒng)投入成本的降低。

1.1 早期階段

絕大多數(shù)的室內(nèi)信號(hào)基本上都從室外傳入，這就要求從室外傳入的覆蓋信號(hào)具有較強(qiáng)的穿透性。但是憑此方式傳遞的信號(hào)極易受室內(nèi)障礙物的遮擋影響，從而致使信號(hào)不佳，用戶不滿意。通過(guò)事實(shí)證明，要想解決室內(nèi)移動(dòng)通信問(wèn)題，單純地憑借低頻信號(hào)來(lái)傳播是不行的。

1.2 發(fā)展階段

隨著人們生活水平的日益提高，想提高移動(dòng)通信用戶對(duì)信號(hào)的滿意度也更為困難。因?yàn)樗麄兊脑竿遣还艿绞裁吹胤绞謾C(jī)都能有無(wú)線移動(dòng)信號(hào)，并且信號(hào)強(qiáng)度處于中上等水平。然而現(xiàn)實(shí)是目前的無(wú)線信號(hào)穿透能力與人們的期望不相符。因此，如何構(gòu)設(shè)好室內(nèi)分布系統(tǒng)成為當(dāng)前人們密切關(guān)注、亟待解決的問(wèn)題。

2 構(gòu)設(shè)4 網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)的重大意義

當(dāng)前，修建現(xiàn)代建筑最普遍采用的材料是鋼筋與混凝土。由于室內(nèi)裝修的封閉化，移動(dòng)通信信號(hào)在室內(nèi)傳播覆蓋的程度日益降低，有時(shí)甚至是沒(méi)有了信號(hào)。此外，現(xiàn)如今的建筑高度是逐漸在增加，導(dǎo)致高層建筑的底部信號(hào)極差，甚至?xí)霈F(xiàn)信號(hào)盲區(qū)，如一些地下停車場(chǎng)等陰暗的低地信號(hào)很弱。同時(shí)，在部分市中心區(qū)域，基站的建設(shè)較為集中，導(dǎo)致許多安全隱患的存在。

3 4G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)的分類和特點(diǎn)

目前，針對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)的類型及特征，主要有3種分類方法。

3.1 信號(hào)源的引入

室內(nèi)分布系統(tǒng)可以依據(jù)信號(hào)源的不同進(jìn)行分類，大致可分為兩種。一種是直放站室內(nèi)分布系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是投入較低、安裝操作等簡(jiǎn)單便捷，對(duì)傳輸設(shè)備的數(shù)量沒(méi)有過(guò)高的要求，且支持多運(yùn)營(yíng)商，在解決信號(hào)不穩(wěn)定等問(wèn)題上速度較快；其不足之處在于直放站本身沒(méi)有攜帶容量，只能擔(dān)當(dāng)信號(hào)放大的載體，再加上深受產(chǎn)品質(zhì)量、特性等的影響，因此在其建設(shè)的過(guò)程中，必須要緊密配合好基站的參數(shù)，如果操作不當(dāng)，很容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)受到干擾。另一種是蜂窩室內(nèi)分布系統(tǒng)。這一系統(tǒng)最突出的優(yōu)點(diǎn)是整體信號(hào)都較為穩(wěn)定，并且質(zhì)量水平較高，但是它的缺點(diǎn)也很顯著，如投資成本比較高，在整個(gè)建設(shè)的過(guò)程中，需要工建、網(wǎng)規(guī)等多個(gè)部門(mén)的協(xié)助完成，整個(gè)施工周期較長(zhǎng)[1]。

3.2 設(shè)備角度

根據(jù)設(shè)備方向分類的不同，可以將射頻分為兩大類，分別為射頻有源和射頻無(wú)源。射頻有源系統(tǒng)的工作原理為，借助有源放大器，增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，再借助無(wú)源天饋系統(tǒng)，促使天線口的功率能夠滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而達(dá)到所覆蓋區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)要求。利用有源系統(tǒng)需要有專業(yè)的技術(shù)作為支撐，而這一系列技術(shù)非常復(fù)雜，在具體的應(yīng)用操作中強(qiáng)調(diào)多方面的協(xié)同。此外，相較于無(wú)源系統(tǒng)，有源系統(tǒng)的整體安全系數(shù)較低，影響因素較多，因此更不穩(wěn)定。射頻無(wú)源系統(tǒng)分別由無(wú)源器件、天線及饋線三部分構(gòu)成。相較于有源系統(tǒng)，無(wú)源系統(tǒng)的穩(wěn)定性強(qiáng)，且安全性也較強(qiáng)，發(fā)生故障的概率較小，因此在后期的維修工作中投入成本較小。這一系統(tǒng)工作的原理為，借助耦合器、合路器等多個(gè)無(wú)源器件，在鏈路預(yù)算下，把信號(hào)從同軸電纜傳輸?shù)教炀€，而覆蓋范圍由天線口功率所決定。但這一系統(tǒng)的質(zhì)量水平并非是恒定的，還主要受施工質(zhì)量、器件性能等多重因素的制約。

3.3 傳輸媒介

在室內(nèi)分布系統(tǒng)的構(gòu)成中，傳輸媒介處于重要的地位，根據(jù)其差異性，可將其主要分為3種類型。第一，光纖分布系統(tǒng)。信號(hào)在這一系統(tǒng)中的損耗相當(dāng)?shù)厣?，且整體的傳輸距離及質(zhì)量都顯著改善。當(dāng)前，當(dāng)選擇傳輸媒介時(shí)，光纖是絕大多數(shù)的室內(nèi)分布系統(tǒng)的首要選擇，通過(guò)利用光纖直放站，不僅可以節(jié)省鏈路損耗，還可以達(dá)到末端深度覆蓋的目標(biāo)。第二，同軸電纜分布系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于投入建設(shè)成本較低，具有較高的穩(wěn)定性和性價(jià)比，且其普及率是當(dāng)前最高的。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于較低的投入成本導(dǎo)致鏈路的易受損性強(qiáng)，信號(hào)發(fā)散能力較弱，只能在借助有源放大設(shè)備的條件下增強(qiáng)信號(hào)。第三，泄露電纜分布系統(tǒng)。相較于前兩種分布系統(tǒng)，這一種分布系統(tǒng)不能在其構(gòu)造體系中安裝天線，其優(yōu)點(diǎn)在于鋪設(shè)操作簡(jiǎn)單便捷。由于該分布系統(tǒng)的信號(hào)覆蓋方式具有獨(dú)特性，所以其對(duì)硬件的要求也非常嚴(yán)格，尤其是對(duì)電纜質(zhì)量的要求。這一系統(tǒng)主要用于對(duì)隧道的鋪設(shè)建設(shè)。

4 移動(dòng)通信4G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)構(gòu)設(shè)的基本模式

4.1 單通道建設(shè)模式

這種模式的工作原理是借助一條天饋覆蓋線路，移動(dòng)通信4G信號(hào)來(lái)開(kāi)展傳輸。此模式的重點(diǎn)用戶對(duì)象是對(duì)網(wǎng)絡(luò)速度沒(méi)有較高要求的人群。同時(shí)，依靠多系統(tǒng)合路器，4G信號(hào)可以變成一種覆蓋式系統(tǒng)回路，將室內(nèi)信號(hào)協(xié)同覆蓋掉。打造此模式的優(yōu)點(diǎn)有打造時(shí)間不長(zhǎng)、投入成本較低，但是應(yīng)用此模式的用戶缺乏較佳的體驗(yàn)感，因?yàn)樗荒芤隡IMO雙流。

4.2 雙路雙通道建設(shè)模式

這種模式的工作原理是借助兩條獨(dú)立的天饋，移動(dòng)通信4G信號(hào)來(lái)開(kāi)展傳輸。根據(jù)應(yīng)用此模式的具體環(huán)境，又可將其分為兩種，第一種是新建兩路室內(nèi)天饋；第二種是基于原有的基礎(chǔ)，再建設(shè)一套新的分布系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可以雙流的工作條件。這一模式的優(yōu)點(diǎn)在，能有效地提升網(wǎng)絡(luò)性能，增強(qiáng)用戶的整體體驗(yàn)感，但同時(shí)其打造的投入成本也較高，工作周期長(zhǎng)，且工藝較為復(fù)雜。

5 移動(dòng)通信4G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.1 單雙路改造的優(yōu)化

在優(yōu)化單雙路改造的過(guò)程中，為降低系統(tǒng)的輸出功率對(duì)傳輸速率的影響，首要工作便是適當(dāng)降低系統(tǒng)的輸出功率。若小區(qū)附近的公路較強(qiáng)，要提高傳輸速率，則需使用速率相對(duì)高的編碼方式。基于實(shí)際情況的分析，部分研究人員開(kāi)展了專項(xiàng)測(cè)試。測(cè)試的結(jié)果顯示，無(wú)論是單通道還是雙通道，只要功率大小超過(guò)臨界值，傳輸速率將不會(huì)有仍何的提升。所以在優(yōu)化單雙路通道時(shí)，在確保傳輸速率穩(wěn)定提升的前提下，要盡量降低系統(tǒng)輸出功率的大小[2]。

5.2 分析新建和改造通道的利弊

雙通道的建設(shè)一般有兩種模式，第一，兩條通道完全新建；第二，對(duì)原有的通道進(jìn)行改造升級(jí)，新建另外一條通道。無(wú)論是對(duì)通道進(jìn)行改造或是采取完全新建的模式，二者都各有利弊。尤其是采用第二種模式進(jìn)行建設(shè)時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)單通道改造的成本遠(yuǎn)高于其本身的價(jià)值，以及新建通道的成本遠(yuǎn)高于改造的成本等問(wèn)題。原則方案的不同以及成本的不同便導(dǎo)致了最終用戶的通話質(zhì)量有所差異。

5.3 對(duì)天線輸出功率實(shí)施優(yōu)化

雙通道分布系統(tǒng)受多重因素的影響，如施工設(shè)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行情況等，因此其運(yùn)作具有一定的不確定性。必須要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)改進(jìn)技術(shù)手段，將其影響因素控制在合理的范圍內(nèi)，盡量減少因功率大而阻礙系統(tǒng)下載速度的現(xiàn)象的出現(xiàn)頻率。

5.4 優(yōu)化天線布放點(diǎn)位

相關(guān)研究表明，相同天線點(diǎn)位兩側(cè)的天線的安置距離的大小也會(huì)在一定程度上影響通信的速率。如果將兩天線的距離控制在米級(jí)以內(nèi)，則可獲得的最大速率；如果高于或低于米級(jí)，通信速率則會(huì)有所降低。這對(duì)于同一點(diǎn)位兩天線距離的設(shè)置有很大的參考價(jià)值。

6 移動(dòng)通信4G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)構(gòu)設(shè)方案的選擇

當(dāng)處于較為雜亂或信號(hào)穩(wěn)定狀況較差的環(huán)境時(shí)，應(yīng)盡量減少基站信號(hào)的引入。目前，我國(guó)絕大部分高層建筑主要將宏蜂窩、微蜂窩等作為信號(hào)來(lái)源，以此對(duì)干擾進(jìn)行有效抑制。同時(shí)，應(yīng)關(guān)注信號(hào)盲區(qū)或信號(hào)較差地帶，需要引入適當(dāng)?shù)幕拘盘?hào)。實(shí)施這一措施前提條件，即基站容量有余且室外干擾因素有限并可控。

7 結(jié) 論

4G一方面滿足了人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求，另一方面顯示了當(dāng)前潛力巨大的市場(chǎng)狀況。本文將研究側(cè)重點(diǎn)放在對(duì)移動(dòng)通信4G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)改進(jìn)方式的分析，并結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際使用狀況針對(duì)不同場(chǎng)所選擇移動(dòng)通信室內(nèi)分布系統(tǒng)的最佳方案。作為室外網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充，室內(nèi)分布系統(tǒng)的存在會(huì)使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)更加密切連接，還可以有效降低宏基站的功率。