室内分布系统设计指导书V4.docx
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室内分布系统设计指导书V4
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室内分布系统设计指导书
图表目录
1室内分布系统介绍
移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。
网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有网络优化工作的主题。
室内分布系统是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，其原理是利用室内覆盖式天馈系统将基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。
室内分布系统的建设，可完善大中型建筑物、重要地下公共场所及高层建筑的室内覆盖，较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；同时，使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从而保证良好的通信质量，整体上提高移动网络的服务水平，是移动通信网路发展的需要。
2PHS网络现状
随着PHS网络进入成熟期，PHS网络的话务密度和覆盖要求也不断上升，目前网络网络优化从粗犷式转变为内涵式的网优。
PHS网络的工作频段为1900MHz~1920MHz，相比900MHz和800MHz，1900MHz的散射、反射损耗以及穿透损耗都很大，同时PHS手机的发射功率和灵敏度比GSM、CDMA手机都要小很多，由于地形、建筑等因素影响，在室内更容易形成各种信号覆盖盲区。
同时在许多规模大、质量好的建筑物，单纯依靠室外覆盖不能完全解决其覆盖和话务量问题。
在大型建筑物的低层、地下商场和停车场等环境，由于过大的穿透损耗，形成了PHS网络的盲区和弱区；在建筑物的中间楼层，由于来自周围过多基站信号的重叠，产生乒乓效应，是PHS网络的干扰区；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，产生孤岛效应，是PHS网络的盲区。
另外，在有些建筑物内，虽然用户能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机上线困难，是PHS网络的忙区。
建筑物电磁环境模型简略图如下：
图1建筑物电磁环境模型
目前室内信号覆盖的问题主要有以下几个方面：
1覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了无线信号的弱场强区甚至盲区；
2容量方面，建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于无线市话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象；
3质量方面，建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，不时出现掉话现象；
以上各种问题严重影响了手机的正常使用，影响用户的主观感知度。
根据网络优化的经验以及用户反应，需要室内覆盖主要为：
4室内盲区
新建大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等。
5话务量高的大型室内场所
车站、机场、商场、体育馆、购物中心等。
6发生频繁切换的室内场所
高层建筑的顶部，收到许多基站的功率近似的信号。
3室内分布系统介绍
室内分布系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成。
而信号分布系统主要设备包括馈线、天线、干线放大器、耦合器和功分等器件。
7信号源
信号源为分布系统提供无线信号，信号源可以是无线通信系统的基站、直放站或其它设备。
室内无线综合覆盖系统的信号源包括PHS信号源、WLL信号源、3G信号源、WLAN信号源、GSM信号源、CDMA信号源等。
8信号分布系统
信号分布系统将信号源通过耦合器、功分器等无源器件进行分路，经由馈线将信号尽可能平均地分配到每一分散安装在建筑物各个区域的低功率天线上。
信号分布系统包含有源设备的分布系统称为有源分布系统，只包含无源器件的分布系统称为无源分布系统；按布放位置分为干线部分和支线部分。
信号分布系统通常包括室内天线、射频同轴电缆、电缆接头、功分器、耦合器、3dB电桥等无源器件以及干放等有源设备。
室内分布系统结构如下图所示：
图2室内分布系统结构图
4信号源类型
5BBU+RRU
BBU+RRU分布式软基站是相对于传统的集中式基站而言的，它把传统基站的基带部分和射频部分从物理上独立开，中间通过标准的基带射频接口（CPRI/OBSAI）进行连接。
传统基站的基带部分和射频部分分别被独立成全新的功能模块BBU（BaseBandUnit）和RRU（RemoteRFUnit），RRU与BBU分别承担基站的射频处理部分和基带处理部分，各自独立安装，分开放置，通过电接口或光接口相连接，形成分布式基站形态。
它能够共享主基站基带信道资源，使得Iub接口中继增益最大化，根据话务容量的需求随意更改站点配置和覆盖区域，满足运营商各种场景的建网需求。
6宏基站
宏基站一般有专用的机架，可以提供容量，其主要特点如下：
9特点：
容量大，是网络的核心，需要机房，可靠性比较好，维护比较方便；
10覆盖能力：
比较强，适用的场合比较多，馈缆长度大于70m时，馈线损耗比较大，对覆盖有一定影响；
11容量：
容量大，可支持的载扇数要比其它产品多；
12组网要求：
2M传输（可用微波或光纤）；
13缺点：
设备价格昂贵，需要机房，安装施工较麻烦，不易搬迁，灵活性稍差。
7微蜂窝
微基站可以看成是微型化的基站，将所有的设备浓缩在一个比较小的机箱内，可以方便安装；同时微基站和宏基站一样可以提供容量。
14特点：
它体积小，不需要机房，安装方便，是一种灵活的组网产品；
15覆盖能力：
微基站可以就近天线安装，如塔顶和房顶，直接用跳线将发射信号连接到天线端，馈缆短，损耗小，覆盖范围大。
目前微基站标称发射功率有20W和40W两种；
16容量：
微基站硬件设计最大支持的信道数是4×32个。
最大可控制三个载扇，通过挂接射频远端站系统，可以实现单载二扇、单载三扇、两载单扇和三载单扇等系统配置；
17组网要求：
2M传输（可用微波或光纤）。
18缺点：
室外条件恶劣，可靠性不如基站，维护不太方便。
微蜂窝接入方式是以室内微蜂窝系统作为室内分布系统的信号源，适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内，在市区中心使用较多，解决覆盖和容量问题。
改善高话务量地区的室内信号覆盖，与直放站接入方式相比，微蜂窝方式较好，微蜂窝能够增加网络容量，并且对宏蜂窝无线指标的影响很小。
但微蜂窝方式的弱点在于成本较为昂贵，需要进行网络规划，需要增建传输系统，因此，对微蜂窝方式的选取，需要综合权衡移动网络和运营商的多方面因素才能定夺。
8直放站
直放站是一种信号中继器，对基站发出的射频信号根据需要放大，本身不提供容量，用于对基站无法覆盖且话务量需求比较小的区域进行补充覆盖。
直放站应用最广泛的包括无线直放站和光纤直放站两大类，无线直放站可以细分为宽带直放站、选频直放站和移频直放站。
19特点：
配套要求低，建设周期短；直放站可以节省电源、传输、机房、铁塔等配套设备的投资，如直放站体积小，室外安装方便，省去了房租费用；直放站使用普通市电供电，一般100-300W，相对于基站的几千瓦功耗和空调的功耗，又节省不少费用；射频或移频直放站不需要传输，可以省去2M传输的租费。
因而在配套设施不完善的地方可以灵活应用。
20覆盖能力：
覆盖能力不如基站；
21容量：
自身不带容量，只解决覆盖问题；
22组网要求：
光纤直放站需要光纤与源基站连接；无线直放站不需要传输；
23缺点：
容易给基站造成干扰，不易监控；
在室外站存在富余容量的情况下，通过直放站将室外信号引入室内可以改善室内信号状况，并且能够分担一定的话务量。
利用微蜂窝解决室内信号覆盖，设备投入与工程周期都较大，只适合在话务量集中的高档会议厅或商场使用。
在这种情况下，直放站以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。
射频直放站不需要基站设备和传输设备，安装简便灵活，设备型号也丰富多样。
需要指出的是，由于直放站上行噪声会抬升CDMA基站底噪，同时直放站的自激、选择性衰落、时延对直放站输出信号影响很大，造成网络覆盖范围降低、语音质量下降、掉话率升高。
这也是直放站干扰困扰我国移动运营商的主要问题之一，从某种意义上说，直放站是一把双刃剑。
9几种室内信号源的比较
表1几种室内信号源的比较一
信号源
优点
缺点
微蜂窝
安装方便、适应性广、规划简单、灵活
室外条件恶劣、可靠性不如基站、维护不太方便、扩容能力不足
直放站
无需传输、技术成熟、施工简单、建设成本较低
干扰较严重、同步问题严重、扩容能力不足、受宿主基站影响、运维成本高
BBU+RRU
安装方便、适应性广、规划简单、灵活、基带共享，扩容能力强，运维成本低
无
宏基站
容量大，稳定性高
设备价格昂贵，需要机房，安装施工较麻烦，不易搬迁，灵活性稍差
表2几种室内信号源的比较二
比较内容
BBU+RRU
微蜂窝
直放站
是否可以增加容量
根据需要
增加容量
根据需要
增加容量
不能增加容量
信号质量
好
好
一般
对网络的影响
小
小
控制不好影响很大
是否需要传输设备
需要
需要
不需要
是否需要重新频率规划
需要
需要
不需要
是否需要调整参数
需要
需要
支持
是否支持多频、多系统环境
支持
不支持
支持
安装时间
较短
较长
较短
投资
较少
较多
较少
10信号分布方式
室内分布方式这是室内分布方式的功率分配方式的表现形式。
室内分布方式按中继方式的不同，可分为：
1）无源分布方式
2）有源分布方式
室内分布方式按射频信号传输介质来划分，主要可分为：
3）同轴电缆分布方式
4）光纤分布式系统
5）泄漏电缆分布方式
这些分布方式的系统组成可以是某种单一的传输介质，也可以是多种介质的灵活组合,针对不同的室内覆盖场景，应选择不同的信号分布方式。
11无源分布方式
无源分布式系统通过无源器件功分器、耦合器和天线、馈线等组成，信号源通过耦合器、功分器等无源器件进行分路，经由馈线将信号分配到每一副分散安装在建筑物各个区域的低功率天线上，解决室内信号覆盖问题。
图3无源天馈分布式系统示意图
该系统主要器件包括信号源、无源器件功分器、耦合器和天线、馈线等。
该系统设计较为复杂，需要合理设计分配到每一支路的功率，但无源天馈分布有成本低、故障率低、无需供电，安装方便、维护量小、无噪声累积、适用多系统等优点，因此无源天馈分布方式是实际适用最为广泛的一种室内信号分配方式。
但信号在传输过程中产生的损耗无法得到补偿，因此无源系统仅应用于较小范围区域覆盖，如小型写字楼、超市、地下停车场等适用于中小型地区。
对于面积较大的室内分布方式，需增加干线放大器的方式，来补偿线路的损耗增大覆盖范围。
12有源分布方式
有源分布式系统通过有源器件（有源集线器、有源放大器、有源功分器等）和天馈线进行信号放大和分配，使用小直径同轴电缆作为信号传输介质，利用多个有源小功率干线放大器对线路损耗进行中继放大，再经天线对室内各区域进行覆盖，。
该系统主要器件包括信号源、干线放大器、射频同轴电缆、功分器、耦合器、电桥、天线等。
该系统克服了无源天馈分布方式布线困难、覆盖范围受馈线损耗限制的问题，具备告警、远程监控等功能，适用于结构较复杂的大楼和场馆等建筑。
图4有源分布式系统
13光纤分布方式
光纤分布式系统是把基站或微蜂窝直接耦合的信号转换为光信号，即通过电光转换，利用光纤将射频信号传输到分布在建筑物各个区域的远端单元，在远端单元再进行光电转换，经放大器放大后通过天线对室内各区域进行覆盖。
该系统主要包括信号源、光近端机、远端机、干线放大器、射频电缆、功分器、耦合器、天线等器件。
该系统的优点是光纤传输损耗小从而克服了无源天馈分布方式因布线过长而线路损耗过大的问题，缺点是造价较高，设备较复杂；适用于布线困难且布线距离很长的分布式楼宇以及超大型场馆等建筑的覆盖。
图5光纤分布式系统示意图
14泄漏电缆分布方式
泄漏电缆分布式系统是通过泄漏电缆传输信号，并通过泄漏电缆外导体的一系列开口在外导体上产生表面电流，在电缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。
该系统主要包括信号源、干线放大器、泄漏电缆。
该系统的优点是覆盖均匀，带宽宽，缺点是造价高，安装要求较高，每隔1米就要求装一个挂钩，悬挂起来时电缆不能贴着墙面，而且至少要与墙面保持2厘米的距离，这不但会影响环境的美观，而且价格是普通电缆的2倍。
适用于隧道、地铁、长廊和电梯井等特殊区域，也可用于对覆盖信号强度的均匀性和可控性要求较高的大楼。
图6泄露电缆分布式系统示意图
15几种室内分布方式的比较
以下给出几种室内分布方式的优缺点比较：
表3几种室内分布方式的比较
信号分布方式
优点
缺点
无源分布方式
成本低、使用无源器件，故障率低、无需供电，安装方便、无噪声累积、宽频带
系统设计较为复杂、信号损耗较大时需加干放
有源分布方式
设计简单，布线灵活，场强均匀
频段窄，多系统兼容困难；需要供电，故障率高、有噪声积累，造价高
同轴电缆分布方式
成本低，设计方案灵活，易于维护，可兼容多种移动通信系统
覆盖范围受同轴电缆传输损耗的限制
光纤分布方式
传输损耗低（传输距离远），易于设计和安装，信号传输质量好，可兼容多种移动通信系统
远端模块需要供电，造价高
泄漏电缆分布方式
场强分布均匀，可控性高；频段宽，多系统兼容性好。
造价高，传输距离近，安装要求严格
综上所述，室内分布系统应综合考虑覆盖面积、建筑结构、业务量需求等因素合理选择信号分布方式，组合无源、有源、光纤、泄漏等方式，进行综合性的分析。
一般来说，以上各种信号分布方式的选择遵循以下原则：
24无源分布方式
一般在覆盖区域小的情况下，优先考虑无源覆盖系统，因为它有很好的性能价格比。
原则上5万平方米以下的普通建筑宜采用射频电缆覆盖系统，在满足覆盖要求的前提下，应尽量采用无源覆盖系统，少采用有源覆盖系统；
无源分布方式是目前国内C/G/W网最普遍的室内覆盖解决方案，这个方案中，整个室内分布式系统由信号源、合路器、馈线和分布式天线等组成，其中整个室内分布式天线系统是无源的。
该方案的主要优点是：
6）维护方便
整个室内分布系统除了信号源之外，都是由无源部件组成的，故障率很低，一般平时只需要维护信号源一个点。
部分系统存在干线放大器，由于维护、供电不方便，现在的室内分布式系统建设已经不在再推荐。
7）可以多系统共用
运营商铺设的室内分布式系统可以同时考虑多种不同频段、不同制式信号源的接入要求，可以一次建设满足后续多频段、多制式的需求。
另外，也可以由独立的第三方进行室内分布式系统的建设，各运营商来租用，降低整体的室内覆盖的建设成本。
25有源分布方式
如果覆盖区域大，需布放较多天线，原则上对于5万平方米以上的室内覆盖场景，可以适当考虑采用有源覆盖系统或光纤覆盖系统。
26光纤分布方式
如果覆盖区域大（原则上指大于5万平方米的覆盖区域），需布放较多天线，且建筑结构复杂的室内覆盖场景，如布线困难且布线距离很长的分布式楼宇以及超大型场馆等建筑，建议采用光纤分布方式。
27泄露分布方式
对于某些建筑物内部结构狭长的特殊应用场合，如隧道、地铁和电梯等，建议优先采用泄露电缆分布方式。
16室内分布系统演进
按统一设计、分步实施的原则，在不同建设阶段，室内分布系统可能的共用方式有以下几种：
28PHS（包括WLL）室内覆盖需求→PHS（包括WLL）室内分布系统。
即为共用方式一。
29按需增加WLAN信号源→PHS（包括WLL）/WLAN共用室内分布系统。
在共用方式一的基础上增加WLAN信号源、PHS（包括WLL）/WLAN合路器，成为共用方式二。
30引入3G信号源→PHS/3G/WLAN共用室内分布系统：
8）在方式1的基础上增加3G信号源和PHS/3G合路器，成为共用方式三；
9）在方式2的基础上增加3G信号源和PHS/3G合路器，成为共用方式四。
31引入GSM/CDMA等其它信号源→多网共用室内分布系统：
10）采用二级合路方式，共用方式五；
11）采用三级合路方式，共用方式六。
17室内分布系统共用方式
18共用方式一（PHS单系统覆盖）
PHS单系统室内覆盖组网方式如下图：
图7PHS单系统覆盖组网方式
进行室内分布系统设计时，要求：
32上图中虚线以右为共用部分，在引入其它系统信号源时无须改造（下同）；
33进行PHS链路预算时，要求PHS信号预留2dB的增益余量，引入其它系统导致链路损耗增加时，不应影响PHS信号覆盖效果。
19共用方式二（PHS＋WLAN共用）
PHS+WLAN两网共用室内分布系统组网方式见下图：
图8PHS+WLAN两网共用室内分布系统组网方式
20共用方式三（PHS+3G共用）
PHS+3G两网共用室内分布系统组网方式见下图：
图9PHS+3G两网共用室内分布系统组网方式
21共用方式四（PHS+3G+WLAN共用）
PHS+3G+WLAN三网共用室内分布系统组网方式见下图：
图10PHS+3G+WLAN三网共用室内分布系统组网方式
在PHS/3G/WLAN三网共用室内分布系统时，建议采用二级合路方式：
第一级为PHS+3G双频合路，第二级为（PHS+3G）＋WLAN合路。
22共用方式五（（PHS+3G+GSM/CDMA）+WLAN二级合路）
多网共用室内分布系统二级合路组网方式见下图：
图11多网共用室内分布系统二级合路组网方式
在共用方式四的一级合路中直接引入GSM/CDMA信号，将PHS/3G双频合路器换成多频段合路器，即成为共用方式五。
当覆盖面积较大时，共用方式五需要的多频段合路器数量很多，同时各系统干线部分完全独立，会造成一定的资源浪费，此时可采用三级合路方式简化系统结构，见共用方式六。
23共用方式6（（PHS+3G+GSM/CDMA）+WLAN三级合路）
（PHS+3G+GSM/CDMA）+WLAN多网共用室内分布系统三级合路组网方式见下图，先将GSM/CDMA等信号进行第一级合路，再在第二级与PHS信号合路。
图12（PHS+3G+GSM/CDMA）+WLAN多网共用室内分布系统三级合路组网方式
多系统组网中，不同运营商提供的同一种通信系统须先进行同频合路再进行多频合路，不同运营商的信号源组网方式见下图：
图13不同运营商的信号源合路组网方式
24室内分布系统设计流程
25设计流程
图14室内覆盖设计流程
26初步勘查
27初次勘察工作流程
图15初次勘查流程
28准备工作
34说明：
指导工程师在奔赴现场前做好各项准备工作。
35设备：
笔记本电脑，AutoCAD、Microsoftword和Visio，场强仪，数码相机，测试手机，皮尺；建筑平面图，覆盖区周围基站地址表
36人员：
中兴公司室内覆盖设计工程师、运营商工程师（要求熟悉覆盖区域的环境）。
29勘察内容
37说明：
收集覆盖目标的资料，如建筑图，实际环境等。
38设备：
数码相机，场强仪，测试手机，皮尺，建筑平面图，周围基站地址表，勘查表格（后附），交通工具。
39人员：
中兴公司室内覆盖设计工程师；运营商工程师（要求熟悉覆盖区域的环境）。
40工作内容：
12）勘查覆盖区域的建筑结构，
13）分析覆盖区域的覆盖情况；附近基站分布，话务分布
14）确定本次工程设计的具体覆盖区域
15）建设方要求覆盖的区域；
16）业主强烈要求覆盖的区域；
17）如保证进出电梯时正常切换，在电梯增加信号强度。
18）初步拟定采用的室内分布系统信号源和组网方式。
41建议以下区域可不作覆盖：
19）消防通道；
20）设备设施间；
21）PHS信号较强波动较小的区域，达40dBµV以上；
22）人流较少的货运电梯。
30技术谈判
图16技术谈判
42说明：
由于室内分布系统设计灵活，需要对用户量、每用户话务量、站型、信源数量、组网方式等通过技术谈判确定框架。
43工作内容：
23）用于室内分布系统的信号源的选择征询用户的意见和建议；
24）根据初步勘查的记录，从网管采集相关基站信息和话务数据填写表三并分析；
25）根据覆盖建筑物的结构（机房、井道位置等），建议采用的组网方式；
26）确定覆盖区PHS基站类型，根据用户预测的覆盖区内用户数量，覆盖区的话务需求，考虑基站话务容量；
27）初步拟定覆盖方案，考虑用户需求和条件，初步确定基站类型和数量，干放数量；
28）技术谈判的内容做好会议记录且对会议决议双方签字确认。
31详细勘查
32详细勘察流程
图17详细勘查流程
33详细勘查工作内容
44说明：
通过现场勘察，并完成必要的现场测试项目，填写勘察报告，为下一步开展方案设计提供充分的依据。
45设备：
数码相机，场强仪，测试手机，皮尺，周围基站地址表，建筑平面图，初次勘查资料，交通工具
46人员：
中兴公司室内覆盖设计工程师；运营商工程师（要求熟悉覆盖区域的环境）
47工作内容：
29）根据建筑平面图和建筑结构，核实图纸与实际尺寸是否对应，如果不一致，应对重要尺寸进行手工测量以校正图纸。
30）根据PHS室内覆盖话务量计算模型和实际话务量需求，计算基站数量。
31）确定基站的安装位置（必须满足三线条件，考虑工程施工条件以及施工难度），拍数码照片并记录。
天线类型有全向吸顶天线、平板定向天线、八木天线（结合运营商需求选择适当频段的天线）。
32）结合话务量需求和用户分布，确定覆盖各区域天线类型和安装位置，拍数码照片并记录。
33）对室内覆盖范围及周边进行路测，记录场强分布。
34）开展CQT测试，并作记录。
重点是敏感切换区。
35）记录覆盖目标区所属呼叫区最近一周的基站话务数据。
36）填写《PHS室内分布系统现场勘察报告》中各项数据表格，完成现场勘察报告。
34方案详细设计
35设计流程如图
设计详细的室内覆盖方案，绘制系统原理图、天线布放图、走线图等。
设计方案是指导工程安装的重要技术文件。
图18详细设计流程
36分析勘察结果
48路测场强分析：
根据路测结果，掌握室内覆盖区域底噪情况。
一般PHS正常情况下的底噪在30dBuV以下，如果超过45dBuV，信噪比就可能引起信令无法解析，发生呼叫阻塞。
49CQT测试分析：
根据CQT测试结果，对覆盖区域进行细分，掌握不能呼叫、断续、断话、敏感切换等不同情况发生的区域，指导方案设计。
50周边基站话务数据分析：
掌握周边基站话务情况，结合场强分布，分析现网条件下话务量分布；设计平面图。
37天线位置选择
馈线的拓扑方式以及走线方式需要根据天线安装位置和建筑结构确定。
51馈线的拓扑方式
根据施工难度和用户要求，以及节约投资考虑，馈线长度尽量要求最短。
根据馈线的分布方式（主要是端口数量）初步选择功分器、合路器、耦合器（耦合器的具体值在方案设计时具体计算得出）的数量，并记录。
在平面面积较大且有多线井的建筑中，应充分利用弱电井资源设计。
52馈线的走线方式
馈线所经过的线井应为电气管井，不能使用风管和水管管井。
避免与强电高压管道和消防管道一起走线，确保无强电、强磁的干扰。
尽量在线井和天花板吊顶上走线。
53馈线的选择
在设计线路时建议使用1/2馈线；7/8馈缆是线路损耗小，但是成本较高，施工难度
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