2G和3G室内分布系统演进研究

摘  要：随着移动通信网络技术的发展，人们对室内网络的通信质量要求也越来越高。目前存在着多种网络通信技术，不同的网络技术能够满足不同人群的不同种类需求。传统2G、3G室内分布系统由于施工建设理念落后、技术水平限制等原因，存在着弱 覆盖、投资回收周期长、投入产出比低等问题，如何建设优质网络，提升网络建设效率，是本文研究问题的出发点。下面本文针对2G、3G室内分布系统发展趋势进行研究。

关键词：室内分布系统;无线网络;Small Cell

中图分类号：TN929.5      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）08-0073-02

Abstract：With the development of mobile communication network technology，the requirement of communication quality for indoor network is getting higher and higher. At present，there are many kinds of network communication technologies，and different network technologies can meet the different needs of different groups of people. Traditional 2G and 3G indoor distribution systems have some problems，such as weak coverage，long investment recovery cycle and low input-output ratio，due to the backward construction concept and technical level limitation. How to build a high-quality network and improve the efficiency of network construction is the starting point of this paper. Next，this paper studies the development trend of 2G and 3G indoor distribution system.

Keywords：indoor distribution system;wireless network;Small Cell

0  引  言

随着移动通信技术的快速发展、无线通信网络制式的不断演进及智能终端的大众化，近年来快速兴起的种类繁多的多媒体业务和数据业务是当前网络信息时代的重要业务增长点，而语音和数据业务大多数发生在室内环境下。从2G网络的运营经验分析可知，超过一半的用户话务量是在室内发生的。从国外运营商对3G网络的业务统计数据可知，室外业务量仅占整个网络的30%左右，而室内业务量约占整个网络的70%。研究数据表明，有70%左右的网络数据都是在室内场景下产生的，室内网络覆盖系统对通信网络的发展具有非常重要的意义，对于运营商而言室内网络信号覆盖的质量高低十分关键。

室内分布系统是移动通信网络非常重要的组成部分，它可以为移动通信系统开拓高质量的室内网络覆盖区域，分担室外宏站的业务量，降低拥塞并增加网络容量，从整体上大大提升了网络的服务水平。下面，我们针对2G、3G室内分布系统现状分析及未来演进进行研究。

1  室内分布系統分类及优劣

室内分布系统按照传输材料的不同，可分为四种类型，包括同轴电缆室内分布系统、泄漏电缆室内分布系统、光纤室内分布系统和五类线室内分布系统。下面分别对这四种类型进行介绍。

（1）同轴电缆室内分布系统，按照所使用的不同器件，可分为两种类型：无源同轴电缆室内分布系统和有源同轴电缆室内分布系统。1）无源同轴电缆室内分布系统通过耦合器、功率分配器等无源器件对信号源设备输出的信号进行分路分配，经同轴电缆传输到天线再将信号均匀分配至室内各个区域，从而解决室内网络信号覆盖问题。其优点是高可靠性、设计方案灵活、投资建设成本低、容易维护和后续扩容方便，并且能够与多种制式的通信系统兼容。然而，无源同轴电缆室内分布系统的信号覆盖范围受到信号源设备的输出功率的大小和电缆传输期间信号损耗的限制，使得最终的信号覆盖范围有限。在综合室内分布系统中，由于各个频段系统的传输损耗不一致，较难实现各个通信系统功率分配的平衡，容易出现信号覆盖不均匀的问题，设计和施工难度较高。2）有源同轴电缆室内分布系统，即在无源分布系统中添加诸如干线放大器等有源设备以放大信号功率的方式。为补偿电缆传输损耗及信号功率分配的不足，使用干线放大器能放大主干信号功率，从而确保天线输出功率电平值，满足信号覆盖的需求。该分布系统的优势是施工安装与设计都比较简单方便，信号强度可调，系统具有较好的可扩展性。但有源同轴电缆分布系统涉及多个有源器件，这增加了建设成本，并且互调产物多，采用干放会引入系统底噪，稳定性不如无源器件，维护的难度较大，导致维护成本增加。

（2）泄漏电缆室内分布系统是利用泄漏电缆所具有的信号的传输和接收发射特性，取代传统同轴电缆室内分布系统中的馈线和天线的功能，信号可以通过泄漏电缆均匀分布到建筑内的各个区域。该分布系统具有信号覆盖均匀、信号波动范围小、信号稳定可靠等优点。但同时存在泄漏电缆成本高、电缆线径大、产品质量优劣水平存在差异以及施工安装困难等问题，通常只用于隧道、地铁等信号屏蔽严重的特定场景进行信号覆盖。

（3）光纤室内分布系统是通过使用单模光纤将信号传输到室内的各个区域。光纤室内分布系统的传输损耗低，传输容量大，不受电磁干扰，性能可靠稳定，布线方便，组网十分灵活，易于设计和施工，且与多种制式的通信系统兼容。该分布系统适用于远距离信号传输，但需要使用特殊的光电转换设备，因此成本较高，光远端站还要解决远端设备的供电问题。结合光纤低损耗及电缆造价成本低的特点，光纤和同轴电缆通常组合使用。在建筑物平面纵向使用光纤进行传输，在建筑物平面的横向进入楼层以后使用同轴电缆进行传输;还可以通过光纤实现在不同建筑物之间的信号传输，在进入建筑物后通过同轴电缆进行信号传输。

（4）五类线室内分布系统是利用五类线资源，对传统的室内分布系统覆盖困难的区域（包括复杂的施工环境、居民敏感、难以协调的物业等）进行覆盖，五类线分布系统布放敷设线缆方便（可共用现有的宽带五类线路）、物业协调容易和施工方便。然而五类线信号传输和带宽有限，该分布系统更多地应用于中小型建筑的室内覆盖。

传统室分中主要以射频馈线为无线信号承载介质，制造射频馈线材料的铜价格高，且传输过程中信号功率损耗大，不得不增加信源设备或者采用有源设备的方式对功率进行补偿，造成造价高。线缆走线需要占用大量的竖井、槽道资源，存在物业协调困难等问题。另外，干线放大器、光端机等有源设备的设置以对功率进行补偿的方式，也会引起系统底噪提升，影响网络质量和用户体验。

2  室内分布系统发展研究

室内分布系统目前面临的问题及不足已经引起了三家运营商、铁塔公司、主设备厂家及室分集成单位的关注，传统室内分布系统由于施工建设理念落后、技术水平限制等，存在着弱覆盖、投资回收周期长、投入产出比低的问题。为建设优质网络，提升网络建设效率、提升客户感知，下面针对2G、3G室内分布系统发展趋势进行研究。

（1）室内分布系统数字光纤化趋势。为解决射频信号在传输过程的损耗大问题，采用光纤线路取代原有的射频电缆，以更低损耗的光纤资源作为系统传输路由，将基站射频信号通过数字处理单元进行数字化处理，射频信号通过光远端和光近端等设备转换为光信号，并传输到平层，然后，通过光电转换器的天线进行信号覆盖，基本上不使用耦合器、功分器等无源器件，从而节省能源、铜缆材料、费用和路由空间。

新型数字光纤分布系统采用三级有源设备结构，包括接入单元、扩展单元和远端射频单元。接入单元是主机设备，主要用于连接信源以接收射频信号并将其转换成光信号。然后扩展单元通过光纤连接，扩展单元主要用于光电信号转换。扩展设备和远端射频设备之间使用五类线进行连接，把电信号转换成射频信号，并对信号进行放大、调制等，最后射频单元通过室内已布放的天线进行信号的收发工作。

新型数字光纤分布系统相对于传统无源室内分布系统、有源室内分布系统以及泄露电缆分布系统，可以实现多系统的融合，支持多制式网络信号如GSM、CDMA、WLAN及LTE等，不同系统的信号可以通过接入端的数字处理单元进行数字化。另外，采用三级分布式架构，施工安装方便，建设难度低于馈线系统，促进了施工进度;采用全光网络，所有设备都可进行联网监控，能实时掌获网络的状态，节省运维成本。新型数字光纤分布系统在设备使用数量、网络覆盖建设、后期维护以及多系统融合都更具优势。

（2）信源设备微型化趋势。近年兴起的Small Cell技术，也就是小基站，作为宏蜂窝的补充，能够使运营商以更低的成本为用户提供更好的无线宽带语音及数据业务服务，Small Cell技术有利于移动数据流量的分流，减轻流量压力并且进一步提高无线频谱资源利用率。从现有的网络覆盖来看，在城市的热点区域由于无线传播环境复杂，高频信号穿透损耗大，衰减严重等，仅仅依靠宏站组成的单层网络难以对热点地区形成良好的覆盖。而Small Cell具备体积小、安装方便、对站址要求低等特点，能够快速部署满足网络覆盖。

相比DAS而言，高容量、成本低、快速部署是Small Cell技术重要的应用场景。对于传统的DAS而言，至少存在以下两个问题：1）其现网部署需要大量的无源器件，无法监控正常损耗带来的性能衰落;尤其是目前大量的室分系统都是2G时代完成，建设时间长，无源器件问题较多。2）现网部署需要大量的馈线，成本较高。对于运营商来说，Small Cell提供了一种新的快速网络部署方式，无须为其新增大量站点，部署具备较低的成本、施工量，更快捷的建网速度，且后续维护方便、维护成本低。能有效地增强信号的覆盖、提升用户感知，使原本只属于固定带宽的业务延伸到了移动终端，让用户可以享受到更丰富、更流畅的移动数据业务服务。

3  结  论

本文从2G和3G室内分布系统的现状及面临的问题出发，通过对传统室内分布系统与新型室内分布系统的比较，分析了室内分布系统未来发展的新趋势，为将来室内分布系统建设提供参考。

参考文献：

[1] 高泽华，高峰，林海涛，等.室内分布系统规划与设计—GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN [M].北京：人民邮电出版社，2013.

[2] 广州杰赛通信规划设计院.室内分布系统规划设计手册 [M].北京：人民邮电出版社，2016.

[3] 马振东，曹晓冬.室内分布系统发展演进趋势分析 [J].中国新通信，2012，12（22）：13-14.

[4] 張涛，韩玉楠，李福昌.LTE室内分布系统演进方案研究 [J].邮电设计技术，2013（3）：22-26.

作者简介：冯业伟（1988.07-），男，汉族，广东德庆人，设计项目主管，中级工程师，工学学士，研究方向：通信设计及无线规划。