室內無線通信網絡分布系統設計實現

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【摘要】隨著城市化發展的不斷推進，人口密度越來越大，人們對于室內網絡通信的需求量也在不斷增加。室內無線通信網絡分布系統的設計與實現，有效地解決了室外基站信號覆蓋范圍局限的問題，通過室內無線通信技術對建筑內的無線網絡重新規劃，從而提升信號質量和覆蓋范圍。因此，本文對室內無線通信網絡分布系統的設計和應用進行研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

【關鍵詞】室內無線；通信網絡；分布；設計

網絡技術和通信技術的快速發展，使得人們對無線通信的需求不再局限于室外，更多情況下是處在室內場景中使用無線通信。在現代化智慧城市發展進程中，超高層建筑和大型綜合體建筑不斷涌現，對于室內無線通信網絡信號質量和覆蓋面積造成極大影響。如果單純依賴室外基站，將無法滿足這些高層建筑和大型建筑的室內無線通信網絡需求，影響人們工作和生活的質量。因此，研究室內無線通信網絡分布系統就成為大勢所趨。室內無線通信網絡系統可以較為全面的改善室內尤其是超高層和大型建筑物內部的網絡質量，提高無線網絡的接通率，開辟出高質量的室內無線通信網絡。通過對室內無線通信網絡進行重新布局和規劃，從整體上提高室內無線通信網絡的信號質量和覆蓋范圍。下文就對室內無線通信網絡系統的設計與實現進行深入分析。

1.室內無線通信網絡系統的架構設計

1.1室內無線通信網絡系統的需求

隨著無線通信網絡技術的發展，移動終端的普及率逐步擴大。人們日常工作和學習使用手機的頻率更大，尤其是在室內，使得建筑內部的網絡覆蓋質量越來越受到關注。以往無線通信網絡大都是室外基站提供的，基站發射的無線信號在室內覆蓋范圍方面，不可避免的要穿透建筑物，產生屏蔽和信號吸收的作用，而且不同頻率的無線信號，穿透建筑物所產生的衰減不一致，不同的建筑物外墻類型，穿透衰減也不盡相同，從而造成了無線通信網絡的強弱區域甚至盲區。另外，在無線通信網絡容量方面，一些超高層建筑和大型建筑，尤其是購物廣場和會議中心，這些地方的無線通信網絡需求量較大，局部的無線通信網絡容量無法滿足用戶需求，無線信道會發生擁塞現象，并且存在無線通信網絡無法覆蓋的位置，嚴重影響無線通信網絡服務質量。為了實現無線通信網絡有效覆蓋室內的各個區域，提升室內無線通信網絡服務質量，就需要增加覆蓋室內無線通信網絡的設備。現階段，較為常見的是使用室內分布系統或者是小基站覆蓋。使用宏蜂窩或者微蜂窩作為室內覆蓋系統的信號源，提升室內無線通信網絡質量。

1.2室內無線通信網絡分布系統組成

室內無線通信網絡分布系統，主要由信號源和分布系統組成。其中信號源可以是宏蜂窩、微蜂窩、射頻拉遠模塊或者直放站。分布系統由功分器、耦合器、合路器等各種無源器件，以及有源器件和室內天線組成。室內無線通信網絡分布系統結構，如圖1所示。

1.2.1無源分布系統根據是否需要外加電源，可以將室內無線通信網絡分布系統分為無源分布系統和有源分布系統。無源分布系統主要由耦合器、分合路器、同軸電纜以及室內天線組成。無源室內無線通信網絡分布系統通過耦合器、功分器等無源器件，對接收到的信號進行分路，并經由同軸電纜將信號盡可能均勻地分配到每個分散安裝于室內的小功率天線上，從而獲得均勻覆蓋的無線通信網絡。無源室內無線通信網絡分布系統的可靠性較高，無源器件的功率容量大，便于進行大容量室內分布系統組網，并且擴容方便，建設投資成本低。

1.2.2有源分布系統有源室內無線通信網絡分布系統，包括耦合器、分合路器、干線放大器、射頻同軸電纜以及天線。通過引入有源設備可以對無線通信玩兩個信號功率放大，通過干線放大器可以有效增加信號覆蓋范圍，有效解決了無源分布系統覆蓋范圍受到饋線損耗限制的問題。可擴展性也有一定程度提升，可對有源分布系統進行監測。

1.2.3同軸電纜室內分布系統根據傳播媒介，可以將室內無線通信網絡分布系統分為同軸電纜室內分布系統和泄露電纜室內分布系統。同軸電纜室內無線通信網絡分布系統主要是由信號源、光近/遠端機、射頻電纜、功分器、耦合器、天線組成。該系統是將基站信號轉換成光信號，通過光纜線路將射頻信號傳輸到建筑物內的遠端單元，在遠端單元將其進行光電轉換，經過放大器放大通過天線實現對室內區域的覆蓋。

1.2.4泄露電纜室內分布系統泄露電纜室內分布系統主要原理是依據電磁場理論，在電纜外導體的一系列周期性或者非周期性槽孔中產生表面電流，并形成電磁場。內部傳輸的電磁能量可以通過槽孔處以電磁波的形式輻射到外部環境。外部環境中的電磁能量也可以通過槽孔傳輸到電纜內部，從而實現了電磁信號的傳輸。泄露電纜室內部分系統信號覆蓋均勻、信號波動范圍小，減少天線安裝，尤其對于地鐵、隧道、電梯井等信號屏蔽較為嚴重的場所，可以采用泄露電纜室內分布系統進行組網。

2.室內無線通信網絡系統設計

室內無線通信網絡分布系統的設計，需要考慮室內覆蓋范圍以及建筑物內環境等問題。建筑物內存在各種可能對信號產生屏蔽或者吸收的作用，再加上室內多隔斷的結構，這些都會給無線通信網絡造成不同程度的衰減。此外，室內無線通信網絡在密集空間的多徑效應要高于室外，引起信號反射、折射、散射的因素也更加復雜，還存在多徑信號矢量形成的雜散、交調、阻塞等干擾。為了有效解決室內無線通信網絡覆蓋的各種問題，科學合理的室內無線通信網絡分布系統設計規劃具有重要意義。

2.1設計原則

室內無線通信網絡分布系統設計原則，包括市場導向原則、統一性原則、質量保證原則、經濟性原則以及工程施工原則。室內無線通信網絡分布系統的設計必須緊密結合市場需求，服務于用戶。室內無線通信網絡分布系統與室外基站分布進行統一規劃，與室外基站網絡相互結合。室內無線通信網絡分布系統建設完成后的系統指標、設備性能等應該符合技術規范要求，并且便于后期的維護管理。室內無線通信網絡分布系統建設，應該結合建筑物的實際使用需求，進行統籌規劃。室內無線通信網絡分布系統的設計應該符合施工需求，結構簡單同時不影響建筑物原有的結構和裝修。

2.2信號源選取

室內無線通信網絡分布系統在信號源的選取方面，需要與建筑物內部的需求量、網絡資源分布情況以及室內無線通信網絡覆蓋類型進行綜合判斷。常見的信號源特點和使用場景，如下表-1所示：選擇網絡通信的信號源，需要重點考慮的是無線通信網絡的容量和覆蓋范圍。容量方面主要是根據信號源可以支持的話務量和網絡資源來決定的。如果對話務量要求較低，可以選擇直放站或者從周邊小區耦合信號的方式作為信號源。但是對于一些話務量較高的情況，則需要安裝微基站或者宏基站作為信號源；在覆蓋范圍方面，對于低話務密度和小范圍覆蓋的場所，可以優先選擇直放站。中等的話務密度和覆蓋范圍可以選擇微基站作為信號源。對于高話務密度和較大的覆蓋范圍，則可以射頻拉遠作為信號源。

2.3天線的選取

室內無線通信網絡分布系統天線的選擇應該以小功率、多數量為主，天線布置在公共區域。對于寫字樓、購物廣場、酒店等場所，天線應沿著走道進行安裝和敷設。根據業主的要求確定天線埋藏安裝或者裸露安裝。如果進行埋藏安裝的方式，需要適當提高天線口功率以滿足覆蓋要求。天線的布置需要控制外泄，通常情況下1~5層靠近窗邊的天線，需要經過詳細鏈路計算和測量，確保外泄場強度符合標準要求。

3.室內無線通信網絡分布系統的應用

隨著城市化進程的快速推進，無線通信網絡用戶的飛速發展，人們生產、交流和工作等活動逐步轉移到室內環境中進行，因此，對于室內無線通信網絡的依賴程度更高，早期建設的室內分布系統，已經不能滿足現在網絡質量的要求，無法承載大量的數據傳輸，并且，現代建筑的鋼筋混凝土結構和玻璃幕墻對室外基站信號造成了不同程度的阻礙，導致室內無線通信傳播的衰減。未來的室內無線通信網絡分布系統是電信運營商增強信號覆蓋，提升用戶體驗、優化室內無線通信網絡質量的有效手段。室內無線通信網絡分布系統在具體應用過程中，應該緊密結合建筑物信號覆蓋的設計流程，對原有的網絡進行有效利用，并且通過技術手段和參數調整進行資源的合理化配置。室內無線通信網絡分布系統應用過程中需要關注鄰區優化和信號源優化問題，避免優先級設置不合理，影響用戶體驗。此外，當前電信運營商以及相關專業的研究人員，已經對室內無線通信網絡系統進行深入研究，為更好的適應我國室內無線通信網絡系統的需求以及未來5G通信技術的室內覆蓋，需要充分考慮當前無線通信網絡與5G網絡的架構、技術以及運行特點的相互融合。現有的室內覆蓋系統，由于受到室外基站信號滲入的影響，大部分室內業務無法有效吸收，仍然需要依靠室外基站，導致所建設的室內無線通信網絡系統利用率不高，并且引發室內無線通信網絡系統建設周期長、投入產出比低等一系列問題。另外，考慮到多網絡制式兼容問題，共享資源和多網融合的室內無線通信網絡系統，也將是未來發展的主要方向。

4.總結

綜上所述，伴隨著互聯網技術以及計算機技術的快速發展，人們的生活和工作對于通信網絡的依賴程度越來越高。通信網絡的建設不僅需要滿足不斷增長的用戶量和業務需求，同時，還要確保用戶接入無線通信網絡后的服務質量。現階段，移動終端的普及促使人們行為習慣的改變，在室內人們使用移動互聯設備的頻率增加，使得室內無線網絡覆蓋成為人們關注的焦點問題。室內無線通信網絡系統可以有效解決室外基站的信號盲區以及干擾區域，通過引入宏蜂窩或者微蜂窩作為室內覆蓋系統的信號源，可以有效提升無線通信網絡的服務質量。相信隨著室內無線通信網絡系統的相關研究不斷深入，一些新技術、新設備、新方法的涌現，將會對現有的技術進行有效升級和改進，室內無線通信網絡系統的設計將更加完善，應用范圍也會更加廣泛。

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作者：楊洪基 單位：山東省郵電規劃設計院有限公司