室内分布系统新技术

室内分布系统新技术王家旭（辽宁邮电规划设计院有限公司110179）摘要：本文概述了无线室内分布系统覆盖对当代通信的重要性，并总结了当前室内分布系统覆盖工程中常见的一些问题，然后引申出当下较为热门的三种室内分布系统覆盖新技术：MDAS、Lampsite和Femtocell，并针对其技术特点进行了分析。关键字：MDAS，Lampsite，Femtocell前言随着城市移动用户的飞速发展以及高层、大型建筑物的不断增加，系统容量和覆盖要求不断上升。这些建筑物规模大、质量好，对移动信号有很强的屏蔽作用，严重影响了手机的正常使用。另外，在有些建筑物内，虽然基站信号能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机接入困难。为解决以上问题，业界引入了室内分布系统。室内分布系统的原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内各区域拥有理想的信号覆盖。1室内分布系统现状目前，室内分布系统最常用的方式就是馈线、功分器、耦合器加天线构成的分布系统。这种方式已应用多年，然而在实际应用中却有明显的几个缺点：1.线路损耗大：传统室内分布系统使用大量的馈线，其损耗较大，绝大部分的功率浪费在馈线上，传输效率低。且存在部分器件质量不合格，影响室分覆盖效果；2.分布系统施工困难：现有的馈线线径都比较粗，室内分布系统的天线也随着2G/3G/4G的升级越来越密集，在进行安装布线的时候，由于装修及楼体结构等原因施工难度大且有些情况会因天线过多等影响美观而造成业主不同意施工等情况；3.系统噪声系数大：在一些大型室内分布系统中，往往需要很多个信号放大设备对信源进行放大处理进而保证每个天线的输出功率符合室内分布系统的覆盖要求，然而这些信号放大设备会对信源的底噪有明显的抬升，造成网络KPI指标的急剧下降；4.管理优化难：室内分布系统无法在网管上进行实时监控，只能发现问题后去现场对链路逐一的测试排查。2新技术介绍针对室内分布系统如今所存在的问题，许多新的技术应运而生，下面我们主要介绍MDAS、Lampsite和Femtocell。2.1MDAS多业务数字分布系统（MDAS）主要由多业务数字接入单元(MAU)、多业务数字扩展单元(MEU)和多业务数字远端单元(MRU)组成，如图1所示。在此系统中接入单元(MAU)和扩展单元(MEU)之间是基于数字中频技术的光纤传输，扩展单元(MEU)和远端(MRU)之间是通过千兆双绞线或复合光缆进行传输。MDAS可根据需求同时接入2G/3G/4G/WLAN几种网络。一、多业务接入单元（MAU）安装于基站内，MAU的作用主要包括两个方面：1.信源的选取：从RRU端耦合2G/3G/4G/信号，2.数字处理：在MAU，要将接入的射频信号经中频处理后，再将电信号转化为光信号，然后通过光纤传输到站内内安装的扩展单元（MEU）。二、扩展单元(MEU)安装于站点机房或者弱电井内在MEU处，将从MAU传输的光信号转化为电信号，然后通过千兆网口（千兆双绞线或复合光缆）传输给多个远端（MRU）。三、远端(MRU)安装于覆盖区域内对MEU传输的数据进行解包，经数字信号处理后，2G/3G/4G/WLAN信号通过天线实现覆盖。图1.MDAS系统构成MDAS有别于传统室内分布系统，其优点主要有几个方面：1.可有效支持MIMO技术，提升LTE网络的速率及覆盖效果。2.采用室内外协同方式整体规划，结合远端MRU功率可调功能有效降低了邻区干扰。3.多设备节点组网，扩容升级方便，无需改变原有传输链路。4.基本不使用无源器件，有效降低无源互调干扰、物业协调和施工难度5.每个MRU功率可单独调节，无需链路预算，优化调整方便。6.从信源接入至末端所有节点全面监控，实现全网资产和网络质量的可视化管理。2.2Lampsite与MDAS相似的光纤分布另一种技术就是Lampsite。Lampsite在系统构成上要比MDAS更加简单，由三个节点组成，分别是BBU、Rhub和pRRU。如图2。图2.Lampsite系统构成同为光纤分布下的两种技术，LampSite与MDAS最大的区别在于LampSite是BBU直接连接的射频拉远室内解决方案。MDAS是需要连接RRU作为信源，它的本质其实还是直放站，起到功率中继的作用。所以还是避免不了直放站的问题：1.抬升系统底噪，上行受限。上行覆盖收缩，覆盖边缘用户接入成功率下降，掉话增多；UE上行最大的Ec/No下降，HSUPA吞吐率下降；与宏相配置下，底噪抬升3dB，上行收缩20％，容量损失50％。2.扩容需要硬件重新整改。容量取决RRU提供载波容量，超过载波容量需求，需对系统整改增加RRU。3.载波扩容下行覆盖收缩。多载波共享功率，载波扩容下行覆盖收缩，增加弱覆盖比例。LampSite在继承了MDAS优点的基础上有着自己独特的优势。首先，在本质上区别于MDAS，采用BBU直接连接的射频拉远。系统可独立解调，改善噪声系数、消除用户间干扰，提升网络性能、容量。其次，分区更加灵活，无需对室分系统做任何改动，实现了在不改动室分系统不增加RRU设备的情况下分裂成多个小区，使无论是扩容还是网络优化调整，都变得更加简单，节约投资，缩短工期。最后，Lampsite可以和现网共运维，不仅室内pRRU之间可相互协调，也可与室外宏网/微网协调。在室内外，宏与微的组网上更加方便，提升整体网络性能。2.3FemtocellFemtocell是蜂窝网接入点，将标准移动设备连接至移动运营商网络，所使用的方法有：住宅DSL、电缆宽带连接、光纤或者无线“最后—英里”技术等。Femtocell技术对运营商和用户都有好处。运营商可拓展业务及节约成本，用户则可有更好的数据业务体验及花费更少的资费。Femtocell以固定宽带接入网作为连接（即通过宽带网络回连到运营商的核心网络上）是室外宏站的有效补充，是一种业界公认的室内覆盖解决方案。Femtocell组网实施简单。Femtocell一般都部署在有宽带互联网接入的家庭、商场和写字楼等场所。用户甚至可自行安装，只要将它连接到互联网上并接上电源，就可通过自配置自管理功能由互联网连接到运营商的核心网上。建设周期很短；无需额外配套设施（如空调设备），也不用租赁场地；接入点（AP）可采用以太网供电（PoE）方式，无需额外的电源适配器；能有效地减少电缆使用量、降低布线难度、提高布线安全。同时，Femtocell有效的对数据业务起到了分流作用，随着移动数据流量的迅速增长，许多宏基站早已不堪重负。Femtocell采用宽带接入方式，通过互联网实现与核心网连接，能合理有效地利用现有宽带、专线及光纤等网络资源，使数据回传到运营商的核心网上，语音和数据业务都不用再消耗宏站资源了。不仅很好地分流了宏蜂窝数据流量、缓解了移动核心网压力，还能给用户带来更为顺畅的服务。由于实际的Femtocell部署环境是一个非常复杂的干扰有限环境，而大多数文献所假定的环境是双层网络环境，这对于LTE，4G室内覆盖的研究是远远不够的，必须联合实际的多层网络，异构网络以及先进的无线技术来研究Femtocell的干扰问题。因此，Femtocell技术想要取得进一步的发展还要从以下两个方面进行研究：Femtocell技术与未来无线通信核心技术的结合，Femtocell技术与MIMOOFDM技术的融合。在这种结合过程中产生的干扰避免问题以及相关技术要求的研究将是一个具有广泛前景的研究方向。3总结本文所介绍的三种技术：MDAS、Lampsite和Femtocell技术，前两种都是采用光纤代替传统的射频线缆，传输的稳定性高，可以兼容多个频段的无线信号的传输，节省了馈线资源，降低了电磁辐射，末端的功率小，噪声引入小；后者是信源处理技术，具有较强兼容性，同时有组网实施简单，节约成本等特点，充分利用当前网络用户的宽带接口，用户端不需要增加额外成本。随着移动通信的高速发展，多系统、多业务、多频率早已不可避免。室内分布系统既要适应这种发展趋势，又要最大限度地保护建筑本身和所有者的利益，采用综合的单一系统满足多个无线通信的需求是室内分布系统的发展方向。本文介绍的三种新技术正适应单系统多制式的发展需求，具有传统室内分布系统无可比拟的优势。以最小代价最大限度地改善整体网络性能，提升当前网络质量，适用于LTE及融合光宽带网络的发展趋势。这些新技术将不断适应市场变化，为通信网络提供更新更灵活的解决方案，以及多网融合或移动与固网融合形式的产品。室内分布系统本质上都是信号从信源到传输设备再经传输媒介送到接收终端信号恢复的过程，所以一个室内分布系统首要保证的就是信号从发送端到接收端的完整性，从软件上来说就是通过各种编解码、加密解密的方法来恢复、纠错和复用信号，从硬件上来说就是通过改变传输媒介或传输品质来实现。本文介绍的三种室内分布系统新技术实际是改版了传输媒介，提高了传输品质，同时也降低了系统的发射功率，提高了信号传输的可靠性。参考文献：[1]J.Cullen.Radioframepresentation.FemtocellEurope2008.London,UK,June2008.[2]S.Carlaw.Iprandthepotentialeffectonfemtocellmarkets.FemtoCellsEurope.ABIresearch,2008.[3]3GPP.3GHomeNodeBStudyItemTechnicalReport.3rdGenerationPartnershipProject—TechnicalSpecificationGroupRadioAccessNetworks.Valbonne(France),TechnicalReport8.2.0,Sep.2008.[4]M.Latham.Consumerattitudestofemtocellenabledin-homeservices—insightsfromaEuropeansurvey.FemtocellsEurope2008.London,UK,June2008.作者简介：王家旭男1987年4月出生2010年7月毕业于吉林大学本科学士学位信息工程专业在职于辽宁邮电规划设计院有限公司任高级设计员初级工程师职称2011年-2012年参与辽宁移动沈阳公司WLAN项目的设计工作2013年-2015年主持设计辽宁移动沈阳公司室内分布工程项目通信地址：沈阳市东陵区（浑南新区）金科街7号邮编：110179联系方式：18842326600