高层楼宇无线通信网络分布系统覆盖设计优化研究.pdf
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1、Telecom Power Technology 146 Oct.10,2023,Vol.40 No.19 2023 年 10 月 10 日第 40 卷第 19 期通信网络技术DOI:10.19399/ki.tpt.2023.19.048高层楼宇无线通信网络分布系统覆盖设计优化研究钟建明(中国铁塔股份有限公司云浮市分公司,广东 云浮 527300)摘要:随着现代化城市建设和快速发展,城市建筑楼宇的高度和密集度不断增加,导致高层楼宇的网络覆盖服务与运营商投资收益之间的矛盾日益突出。从室内分布系统的种类和特性入手,结合高层室分布局和不同产品技术的造价,综合考虑信源、分布系统、外市电系统等方面,提出
2、具体的综合覆盖设计及优化整体解决方案,以创建优质高层密集楼宇的通信环境。关键词:高层密集楼宇;室内无线通信网络分布;分布系统Research on the Coverage Design of Wireless Communication Network in High-Rise BuildingsZHONG Jianming(China Tower Corporation Yunfu Branch,Yunfu 527300,China)Abstract:With the construction and rapid development of modern cities,the heigh
3、t and density of urban buildings are increasing,which also leads to the increasingly prominent contradiction between the network coverage service of high-rise buildings and the investment income of operators.Based on the types and characteristics of indoor distribution system,combined with the layou
4、t of high-rise rooms and the cost of different product technologies,this paper puts forward specific comprehensive coverage design and optimized overall solution from the aspects of information source,distribution system and external power supply system,with a view to creating a communication enviro
5、nment of high-quality high-rise dense buildings.Keywords:high-rise dense buildings;indoor wireless communication network distribution;compartment system0 引 言在现代化城市发展进程中,高层、超高层、大规模综合建筑的增加,对建筑内的网络质量产生了重大影响。为解决此类问题,相关研究人员正在深入研究网络分布系统,以提升网络品质,创建高质量的室内无线通信网络,减少网络中断和时延等问题,满足广大用户对于优质网络的需求。1 高层楼宇特性分析1.1 高层楼
6、宇分区从结构和空间使用层面,高层楼宇主要分成 5个区,分别是地下停车场、室内电梯、住宅套房内空间、低层大型商场超市(商住楼大型综合体配置)以及楼宇楼顶和室外绿化公共服务区。1.2 覆盖方案维度室内分布系统是一项综合性较强、相对复杂的网络工程。该系统的宗旨是提供优质的无线网络服务,以满足区域内用户的需求。为实现这一目标,始终围绕着容量、覆盖质量、综合造价3个维度来开展规划、设计、建设及维护优化工作。1.3 信号和系统来源室内分布系统的信号和系统来源可以分为有源室分、无源直放站室分。有源室分系统的信号质量较高且信号源稳定,但整体造价较为昂贵。无源直放站室分系统的使用优势在于安装简便和成本低,但容易
7、产生干扰,且容量有限。1.4 系统选材组网室内分布系统可以分为传统同轴电缆馈线系统、泄露电缆系统、多频多模光纤混合系统。泄露电缆系统适用于无外露天线的环境,整个安装流程较为便捷且美观,占地面积较少。光纤电缆系统的信号损耗程度在可接受范围内,但进行光电转换时需要较大的资金投入,因此主要用于大型公共场合。同轴电缆系统的应用范围较广,网络稳定且经济实惠,但会产生信号损耗,因此需要使用干线放大器提高信号的精确性1。在多用户共享和信源集中方面,有多系统接入平台(Point of Interface,POI)和多频合路器/电桥等设备可供选择。2 楼宇室分系统整体设计2.1 总体覆盖原则2.1.1 优先推行
8、共建共享在部署覆盖时,应根据容量和质量要求选择合适的主设备。在容量和质量要求高的情景下,应选收稿日期:2023-08-28作者简介:钟建明(1982),男,广东云浮人,本科,工程师,主要从事 5G 基建和移动通信网络相关工作。2023 年 10 月 10 日第 40 卷第 19 期 147 Telecom Power TechnologyOct.10,2023,Vol.40 No.19 钟建明:高层楼宇无线通信网络分布系统 覆盖设计优化研究择功率大的主设备射频拉远单元(Radio Remote Unit,RRU)信源;在容量和质量要求不高的情景下,可选择直放站。同时,应尽量优化信源的覆盖面积,
9、以减少信号损耗和干扰。为满足多运营商用户多套系统同时的共享接入,将信源功分设备或耦合器通过 POI 进行统一合路,从而节约信源投资。2.1.2 多快好省根据不同类型的覆盖需求,可以采用薄覆盖、专覆盖、广覆盖相结合的方式。为降低建设成本和能耗,可以采用有源和无源结合的方案。在中低流量区域,采用无源室分系统;在双路室分项目中,优先采用双极化天线方案。对于住宅小区平层的覆盖,可以采用室外天线对打方案,即使用楼宇专用大张角天线进行专项覆盖。对于住宅、办公楼、地下停车场,可以采用定向天线(对数周期天线或板状天线等)进行薄覆盖。对于商场等场所,可以采用广角漏缆或全向吸顶天线进行覆盖。2.2 室分结构规划和
10、覆盖室分系统采用“空间分集”概念,通过无源分布式多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)方案,利用基站设备多通道之间的联合收发功能,在两组独立的双发双收(Two Transmit and Two Receive,2T2R)室分路由的重叠覆盖区形成 4T4R 覆盖,在不增加投资的前提下达到 4T4R 覆盖效果。采用有源无源相结合的覆盖方案,如 5G 使用有源设备,而 2G/3G/4G 使用传统的无源室分设备,这样可以充分发挥有源室分容量高和无源室分成本低的特点,形成性能和成本最优的高性价比方案。室分外引楼层对打、电梯错层、上下对打以及地下停车场高增益
11、天线对打等方案可以兼顾网络覆盖和造价。天线的覆盖范围(间距)应按照 3G/4G/5G 不同频段单双流速率要求,结合用户群体分布、建筑大楼室内外结构功能分区等因素,通过专业室分设计软件进行模拟测算和综合衡量,以确定合适的设定值。在满足网络覆盖范围、质量等要求的前提下,天线口的输出功率设计值还应考虑合适的必要余量,如 5G 天线末端功率在-15-18 dBm范围内相对合适。此外,应严格控制室分系统的信号外泄,确保室分小区的信号切换质量。具体要求在楼宇室外 10 m 位置,室外基站信号电平应比室分外泄电平高 10 dB 以上。2.3 室分系统的建设步骤楼宇室分系统建设流程主要包括基本信息获取、现场勘
12、察、图纸方案设计、会审实施以及开通验收 5个环节,如图 1 所示。每个环节中都有许多小环节,这些环节贯穿了整个系统的生命线,包括原理、设计、规范及施工等安全和质量方面。2.4 室内分布系统的优化技术和策略室内分布系统的优化技术包括智能天线技术、上行同步技术、软件无线电技术、多用户联合检测技术以及同步码分多址和软切换技术。智能天线技术能够有效扩大室内无线通信网络的使用面积,并减少传输干扰问题,提高网络信号质量。上行同步技术能够将无线网络信息参数带入与之相关的公式,得到较为精确的结果,保障无线通信信号质量。软件无线电技术主要是创建多功能基站与多模手机,实现信息的互联互通,满足不同体制间顺畅通信的使
13、用需求,进一步提升通信系统的可操作性。多用户联合检测技术能够有效避免高层室内无线通信网络在使用期间出现的多址干扰问题,进而扩大系统总容量。同步码分多址和软切换技术能够提高高层室内无线通信网络的频谱使用效率2。3 楼宇室分系统的具体应用要点3.1 信源结构和需求优化通过采用有源和无源相结合的方式,可以避免建设资金、成本和能源的不合理消耗。在高流量功能区域,以有源系统为主;在电梯、办公区、停车区以及设备维护区等中低流量功能区,以无源系统为主,进一步达到降低客户成本的目的。对于普通场所,应全面实施低耗、节约的无源室分系统。在中低流量区域,可选无源室分模式;在普通住宅小区,可采用天线对基本信息获取现场
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