无线对讲系统设计方案

一、系统概述无线对讲覆盖系统的建设是为便利XX管理各部门、保安及操作等人员的日常工作，在紧急或意外事件出现时可以及时对所有相关部门工作人员进行统一的调度和指挥，实现高效、即时的处理，最大的限度减少了可能造成的损失。由于建筑物对无线电波的屏蔽作用，特别是数据中心的地下室面积较大。各部位的对讲机接收信号强度不均，对讲系统通话不顺畅，作为解决内部对讲系统的屏蔽作用，改善通话质量是非常必要的，这也是XX管理使用的一个基础系统。二、需求分析根据XX项目的实际需求和图纸情况、XX管理部门使用要求，结合目前无线频率的使用条件，为本项目设计一套420MHz（MOTOROLA/XX）常规无线对讲覆盖系统，并采用三个常规信道，从通信机制上实现了多工作组共享信道的方式来扩大通信容量。系统设计使信号在XX的公共部位和人员经常活动区域有效地覆盖，使整个系统达到覆盖均匀，信号清晰，稳定可靠。本设计能够保证以上要求，以满足XX内部管理、使用和维护，以及保安、消防、紧急通信之要求等，使其内部管理、维护以及保安、消防人员之间方便、快捷地保持联系、通讯，达到良好的通讯效果。现拟采用三套信道主机作为信号源来实现双向无线对讲的要求，设计要求如下：设计的无线对讲系统覆盖的区域为XX项目的公共区域，主要设备机房，地下层和周边相邻建筑；设计入网的对讲机发射功率为3瓦，系统天线输出电平为+10dBm，信号在覆盖区域内可测得的场强值不低于-85dBm，话音质量不低于3分效果；天线分布系统设计在吊顶以内，采用无源器件连接，不影响XX装修并能有效降低故障率。三、概要设计结合对XX无线对讲覆盖的需求分析，本次设计要达到以下要求：在保证系统整体质量及符合国家相关规定的前提下，尽可能降低工程造价成本；尽量考虑施工过程中，原器件安装牢固，馈线的铺设简便、易行，保证施工不破坏XX建筑结构和装修的外观，同时考虑施工比较容易实现及施工效率，确定合理的走线方式；设计中尽量作到室内场强均匀，并有足够的边缘信号强度合理选择天线的类型和规划天线的输出功率及布放位置，使在满足设计要求达到良好的均匀覆盖同时采用的天线数量最少；为建立较完美的无线覆盖网络，在设计时兼顾边缘场强的计算，保证不会产生明显的信号泄漏，同时覆盖网络必须对外界的干扰小，并且不易受到其他同类设备的干扰，不仅要考虑通信的覆盖面，同时也要考虑到无线电干扰的存在性，必须依靠更合理的设计来避免互相的干扰问题。3.1设计目标造价：在保证系统整体质量及符合国家相关规定的前提下，尽可能降低工程造价成本，采用低造价方式设计方案；天线的位置、数量和输出功率：合理设定天线的位置、数量和输出功率，来达到均匀覆盖并满足边缘场强要求；场强与信号情况：由于市区频率复用造成频率污染严重，容易受到干扰或干扰他人，设计中作到室内场强均匀，信号强度好；噪声影响：尽量减少使用干线放大器，以降低噪声的引入；考虑泄漏：为建立高品质的无线覆盖网络，在设计时应兼顾边缘场强的计算，保证不会产生明显的信号泄漏；施工难度：考虑施工容易实现及施工效率，合理安排走线；扩容考虑：考虑将来的扩容，采用宽频腔体耦合器、功分器和宽频室内天线等器件和馈线。3.2技术指标无线对讲的呼损率＜2％；无线对讲的接通率＞98％；无线对讲覆盖区内可接通率：要求在无线对讲覆盖区内的95％位置，99％的时间移动手持对讲机可接入网络；室内无线对讲覆盖的边缘场强：≥-85dBm，地下室及电梯≥-95dBm；外泄电平（建筑物50米左右）＜-105dBm；覆盖区与周围各建筑内对讲机系统之间无互相干扰。3.3设计容量首先，根据无线对讲覆盖系统需要一呼百应的特点，一个信道内必须能够容纳相当数量的对讲机，XX项目采用常规对讲机系统，从通信机制上实现了多工作组共享信道的方式来扩大通信容量，本次采用三个信道后，实际的系统容量如下：最低3组同时在线通话；最多容纳3~5个通话组（非繁忙情况）；分级管理更合理，可做到3级通信调度；私线保密呼叫功能更适合领导的需要。但考虑到通信组最终仍必须绑定在规定的信道和间隙中，若同个信道的相同间隙内容纳过多的工作组仍会出现堵塞现象，必须通过合理的规划来避免此类问题，影响信道堵塞的因素主要一下几点：信道内有通信十分繁忙的工作组（类似XX安保部的呼叫组）；信道内工作组通信高峰期相近。所以为避免堵塞问题，我们将繁忙的工作组错开，特殊必须长时间占用信道的工作组单独规划独占间隙。多个不同通信高峰期的工作组组合在一个间隙内来解决通信堵塞的问题。本项目的信道分配规划如下：部门名称信道分配信道属性XX安保部1信道1间隙在网，覆盖全区，独占信道可通过旋转频道实现跨组通信，也设定锁定在某个频道上。XX工程部2信道1间隙在网，覆盖全区，独占信道XX管理部3信道1间隙在网，覆盖全区，独占信道XX保洁部2信道2间隙在网，覆盖全区，独占信道其它3信道2间隙在网，覆盖全区，独占信道四、设计说明整个无线对讲室内分布系统是包括信号源、管理平台，无源天馈分布系统等组成。XX项目的无线对讲覆盖系统设计容量为三套常规转发信道，可容纳两组以上覆盖馆区的工作组在网内工作，机房内由19英寸机柜组成主机部分，三常规信道主机经过合路平台后，再由单根线缆送往楼层区域，XX项目为单体结构，各个层面的分割功能也不同，根据结构特点进行天线布局设计，XX自地下层开始，每层的重要区域和公共区域都设有天线，对楼梯和电梯也考虑了覆盖，经过计算天线末端的输出功率保持在10dBm，每套天线的输出增益均等，实现XX地下和地面的对讲机信号的均匀分布。同时对以后的覆盖和信道增容做了端口预留。对于室外属于XX的公共区域，在建筑顶层安装一套室外全向天线以保证XX外围也能接收到良好的对讲信号，同时控制信号的覆盖范围不超过XX的用地红线。4.1信道处理源的选择选择xxxXX系列无线常规对讲信道机作为信号源，具有功率大，信号稳定，抗干扰强，话音清晰等特点。更能安装于标准19英寸机柜内，可多路合路安装，单信道输出功率在40W。电源采用220AC交流供电，峰值功耗500W。4.2信号外泄分析由于信号泄露会给系统带来过多的干扰，因此，在设计时要尽量减小信号泄露，根据不同的环境，一般采取以下两种方式：一是采用“多天线小功率”的方式；二是采用定向天线覆盖。下面对不同系统的外泄进行如下分析，其中目前室内分布系统设计方案中，天线的出口功率一般都不会达到15dBm，无线对讲系统的天线通常设计在核心筒周围的走廊内，距离建筑边缘还有充足的衰减距离。可测得到距离天线口20米处的信号强度基本上都小于-85dBm，满足系统需求。频率D米处路径损耗L（D）（修正的多墙模型公式）天线口发射功率（dBm）距离天线口20米处信号强度（dBm）L（1）L（5）L（10）L（15）L（20）400MHz66.680.686.690.192.68-89.64.3主机、天线安装位置和输入功率结合模拟测试的结果以及现场施工的可实施性，在满足无线对讲覆盖要求的情况下综合考虑原有布线路由以及天线点位，尽量节约成本。主机放置在安保控制中心天线布置点位请参考点位图及点位表为防止室内信号泄漏，我们尽量降低天线口的入口功率，保证信号不外泄干扰室外其他建筑。XX主体距离公共区域50米以上，不会对周围其他建筑内的复用频率无线对讲覆盖系统产生干扰。天线编号天线类型距窗边距离（m）天线入口功率（dBm）隔断情况xxx全向吸顶天线105隔断砖墙钢化玻璃墙面4.4系统合路分析由于无线对讲覆盖系统含有三套信道主机，为馈送到单一一套天线分布系统内发射，必须通过对信号进行合路处理。合路设备采用xx的10dB定向耦合合路单元，双环通器保证合路信道之间高达70dB的隔离度，单信道在合路后衰减3dB信号电平。三信道系统互调干扰性小可以忽略不计，考虑充足的合路后馈送功率就可以了，接收部分采用多路分路器作为接收单元，总输出增益提10dB，双工器合并合路器和分路器之间的信号为单路收发共缆形式，插损低于1.8dB。4.5信号强度的推算天线末端的信号推算：根据无线电管理局的设计要求，天线末端的最大信号强度不能高于15dBm，设定以单根天线端口输出为10dBm，根据自由空间损耗公式：L=32.4+20log（F）+20Log（D）墙体类型混凝土墙（100mm）砖墙玻璃混凝土楼板（80mm）天花板管道穿透损耗（dB）12~155~125~1010~138不同材料穿透损耗经验值：（400MHz）建材（厚度mm）木板（15）石膏板（7）砖（60）砖（含水）瓦（15）隔热玻璃纤维损耗（dB）3.20.11.35.57.534.1因此，建筑内天线能覆盖的半径遵循以下公式：P-15-12-8-L-90dBmP=10dBmL=55dBm代入公式1算得天线能覆盖的半径为D=20M由此得出，设计天线端口增益为10dBm的情况下，通过建筑的墙体，隔板和管道的充分衰减后，到达20M处的信号可保持在-90dBm以上，单根天线的覆盖半径小于20M。4.6电磁辐射防护分析根据中华人民共和国国家标准GB9172-88《环境电磁波卫生标准》，环境电磁波容许辐射强度分为两个级别，如下表所示：波长允许场强（2/cmW）一级区域二级区域300MHz~300GHz1040一级标准：为安全区，指在该电子波强度下长期居住、工作、生活的一切人群，均不会受到任何有害影响的区域；二级标准：为中间区，指在该电子波强度下长期居住、工作、生活的一切人群可能引起潜在性不良反应的区域。一定区域的EIRP为：srdSEIRP其中，rS为平均坡印廷矢量的径向分量，在这对应为不同级别标准；sd为辐射区域的球面积。距离天线20cm处，按照一级标准要求EIRP不能超过17dBm，二级标准要求EIRP不能超过23dBm。对于目前室内分布系统的天线出口功率，在设计的时候天线的出口功率一般都是小于15dBm，所以是能够满足电磁辐射防护标准的。五、系统工作环境5.1电源（1）为了保证系统在24小时内不间断地工作，系统设备机房应保证两路供电，一旦一路供电出现故障，应自动或人工切换到另一路供电，如果没有条件做到二路供电，应自行配备发电机或应急逆变后备电源，机房电源220VAC/50Hz±10%。5.2温度、湿度系统设备不能长期工作在较高的温度下，因此要求机房的温度应控制在205℃之间，建议机房安装空调设备，系统附近不应存在高温热源及强烈电磁辐射的物体，系统管理终端，系统控制计算机、交换单元、扩充槽的工作温度控制在205℃，信道机、功率放大器及天线共用器工作温度控制在-10～30℃，湿度应控制在40%—85%之间为宜。5.3接地设备接地：设备应有接地要求，且与公用电源接地系统分开至少8米，这样可以保证其它接地系统的巨大电流不至回到系统的接地线中。同时，也减少了其它接地环路的交流杂波串进系统的概率。设备接地的容量一般应为20A，地阻值应小于5。5.4安装机房的场地要求（1）系统设备安装位置距后墙应留有0.6m左右的维修通道。（2）机房内高度应2.7m。（3）基站设备机房应尽可能接近弱电机房或者弱电井道，通常此距离应小于15m。（4）机房承重为100kg/m2。（5）防尘，设备放置地点要求通风、干燥、清洁、附近应没有大型的用电设备。系统控制中心设备的工作环境应有一定的防尘要求，因此机房应采用全封闭式结构。六、设备选型及介绍6.1控制信道机XX（xxx）频率范围：136-174；403-470MHz频道数目：16频道间隔：12.5/25kHz（VHF）频率稳定：±2.5ppm工作温度：-30℃～+60℃电源：13.8VDC220VAC天线阻抗50ΩN型尺寸：45Hx132Wx285D（mm）重量：11Kg输出功率：25～40W频率偏移：±5.0kHz（25KHz）；±2.5kHz（12.5KHz）邻道功率：70dB（wide，middle）；60dB（narrow）音频失真：1KHz，60％频偏时3%灵敏度：0.35μV（12.5）；0.35μV（25）静噪