室内无线通信网络分布系统设计实现

【摘要】随着城市化发展的不断推进，人口密度越来越大，人们对于室内网络通信的需求量也在不断增加。室内无线通信网络分布系统的设计与实现，有效地解决了室外基站信号覆盖范围局限的问题，通过室内无线通信技术对建筑内的无线网络重新规划，从而提升信号质量和覆盖范围。因此，本文对室内无线通信网络分布系统的设计和应用进行研究，试图为之提供行之有效的可行性建议。

【关键词】室内无线；通信网络；分布；设计

网络技术和通信技术的快速发展，使得人们对无线通信的需求不再局限于室外，更多情况下是处在室内场景中使用无线通信。在现代化智慧城市发展进程中，超高层建筑和大型综合体建筑不断涌现，对于室内无线通信网络信号质量和覆盖面积造成极大影响。如果单纯依赖室外基站，将无法满足这些高层建筑和大型建筑的室内无线通信网络需求，影响人们工作和生活的质量。因此，研究室内无线通信网络分布系统就成为大势所趋。室内无线通信网络系统可以较为全面的改善室内尤其是超高层和大型建筑物内部的网络质量，提高无线网络的接通率，开辟出高质量的室内无线通信网络。通过对室内无线通信网络进行重新布局和规划，从整体上提高室内无线通信网络的信号质量和覆盖范围。下文就对室内无线通信网络系统的设计与实现进行深入分析。

1.室内无线通信网络系统的架构设计

1.1室内无线通信网络系统的需求

随着无线通信网络技术的发展，移动终端的普及率逐步扩大。人们日常工作和学习使用手机的频率更大，尤其是在室内，使得建筑内部的网络覆盖质量越来越受到关注。以往无线通信网络大都是室外基站提供的，基站发射的无线信号在室内覆盖范围方面，不可避免的要穿透建筑物，产生屏蔽和信号吸收的作用，而且不同频率的无线信号，穿透建筑物所产生的衰减不一致，不同的建筑物外墙类型，穿透衰减也不尽相同，从而造成了无线通信网络的强弱区域甚至盲区。另外，在无线通信网络容量方面，一些超高层建筑和大型建筑，尤其是购物广场和会议中心，这些地方的无线通信网络需求量较大，局部的无线通信网络容量无法满足用户需求，无线信道会发生拥塞现象，并且存在无线通信网络无法覆盖的位置，严重影响无线通信网络服务质量。为了实现无线通信网络有效覆盖室内的各个区域，提升室内无线通信网络服务质量，就需要增加覆盖室内无线通信网络的设备。现阶段，较为常见的是使用室内分布系统或者是小基站覆盖。使用宏蜂窝或者微蜂窝作为室内覆盖系统的信号源，提升室内无线通信网络质量。

1.2室内无线通信网络分布系统组成

室内无线通信网络分布系统，主要由信号源和分布系统组成。其中信号源可以是宏蜂窝、微蜂窝、射频拉远模块或者直放站。分布系统由功分器、耦合器、合路器等各种无源器件，以及有源器件和室内天线组成。室内无线通信网络分布系统结构，如图1所示。

1.2.1无源分布系统根据是否需要外加电源，可以将室内无线通信网络分布系统分为无源分布系统和有源分布系统。无源分布系统主要由耦合器、分合路器、同轴电缆以及室内天线组成。无源室内无线通信网络分布系统通过耦合器、功分器等无源器件，对接收到的信号进行分路，并经由同轴电缆将信号尽可能均匀地分配到每个分散安装于室内的小功率天线上，从而获得均匀覆盖的无线通信网络。无源室内无线通信网络分布系统的可靠性较高，无源器件的功率容量大，便于进行大容量室内分布系统组网，并且扩容方便，建设投资成本低。

1.2.2有源分布系统有源室内无线通信网络分布系统，包括耦合器、分合路器、干线放大器、射频同轴电缆以及天线。通过引入有源设备可以对无线通信玩两个信号功率放大，通过干线放大器可以有效增加信号覆盖范围，有效解决了无源分布系统覆盖范围受到馈线损耗限制的问题。可扩展性也有一定程度提升，可对有源分布系统进行监测。

1.2.3同轴电缆室内分布系统根据传播媒介，可以将室内无线通信网络分布系统分为同轴电缆室内分布系统和泄露电缆室内分布系统。同轴电缆室内无线通信网络分布系统主要是由信号源、光近/远端机、射频电缆、功分器、耦合器、天线组成。该系统是将基站信号转换成光信号，通过光缆线路将射频信号传输到建筑物内的远端单元，在远端单元将其进行光电转换，经过放大器放大通过天线实现对室内区域的覆盖。

1.2.4泄露电缆室内分布系统泄露电缆室内分布系统主要原理是依据电磁场理论，在电缆外导体的一系列周期性或者非周期性槽孔中产生表面电流，并形成电磁场。内部传输的电磁能量可以通过槽孔处以电磁波的形式辐射到外部环境。外部环境中的电磁能量也可以通过槽孔传输到电缆内部，从而实现了电磁信号的传输。泄露电缆室内部分系统信号覆盖均匀、信号波动范围小，减少天线安装，尤其对于地铁、隧道、电梯井等信号屏蔽较为严重的场所，可以采用泄露电缆室内分布系统进行组网。

2.室内无线通信网络系统设计

室内无线通信网络分布系统的设计，需要考虑室内覆盖范围以及建筑物内环境等问题。建筑物内存在各种可能对信号产生屏蔽或者吸收的作用，再加上室内多隔断的结构，这些都会给无线通信网络造成不同程度的衰减。此外，室内无线通信网络在密集空间的多径效应要高于室外，引起信号反射、折射、散射的因素也更加复杂，还存在多径信号矢量形成的杂散、交调、阻塞等干扰。为了有效解决室内无线通信网络覆盖的各种问题，科学合理的室内无线通信网络分布系统设计规划具有重要意义。

2.1设计原则

室内无线通信网络分布系统设计原则，包括市场导向原则、统一性原则、质量保证原则、经济性原则以及工程施工原则。室内无线通信网络分布系统的设计必须紧密结合市场需求，服务于用户。室内无线通信网络分布系统与室外基站分布进行统一规划，与室外基站网络相互结合。室内无线通信网络分布系统建设完成后的系统指标、设备性能等应该符合技术规范要求，并且便于后期的维护管理。室内无线通信网络分布系统建设，应该结合建筑物的实际使用需求，进行统筹规划。室内无线通信网络分布系统的设计应该符合施工需求，结构简单同时不影响建筑物原有的结构和装修。

2.2信号源选取

室内无线通信网络分布系统在信号源的选取方面，需要与建筑物内部的需求量、网络资源分布情况以及室内无线通信网络覆盖类型进行综合判断。常见的信号源特点和使用场景，如下表-1所示：选择网络通信的信号源，需要重点考虑的是无线通信网络的容量和覆盖范围。容量方面主要是根据信号源可以支持的话务量和网络资源来决定的。如果对话务量要求较低，可以选择直放站或者从周边小区耦合信号的方式作为信号源。但是对于一些话务量较高的情况，则需要安装微基站或者宏基站作为信号源；在覆盖范围方面，对于低话务密度和小范围覆盖的场所，可以优先选择直放站。中等的话务密度和覆盖范围可以选择微基站作为信号源。对于高话务密度和较大的覆盖范围，则可以射频拉远作为信号源。

2.3天线的选取

室内无线通信网络分布系统天线的选择应该以小功率、多数量为主，天线布置在公共区域。对于写字楼、购物广场、酒店等场所，天线应沿着走道进行安装和敷设。根据业主的要求确定天线埋藏安装或者裸露安装。如果进行埋藏安装的方式，需要适当提高天线口功率以满足覆盖要求。天线的布置需要控制外泄，通常情况下1~5层靠近窗边的天线，需要经过详细链路计算和测量，确保外泄场强度符合标准要求。

3.室内无线通信网络分布系统的应用

随着城市化进程的快速推进，无线通信网络用户的飞速发展，人们生产、交流和工作等活动逐步转移到室内环境中进行，因此，对于室内无线通信网络的依赖程度更高，早期建设的室内分布系统，已经不能满足现在网络质量的要求，无法承载大量的数据传输，并且，现代建筑的钢筋混凝土结构和玻璃幕墙对室外基站信号造成了不同程度的阻碍，导致室内无线通信传播的衰减。未来的室内无线通信网络分布系统是电信运营商增强信号覆盖，提升用户体验、优化室内无线通信网络质量的有效手段。室内无线通信网络分布系统在具体应用过程中，应该紧密结合建筑物信号覆盖的设计流程，对原有的网络进行有效利用，并且通过技术手段和参数调整进行资源的合理化配置。室内无线通信网络分布系统应用过程中需要关注邻区优化和信号源优化问题，避免优先级设置不合理，影响用户体验。此外，当前电信运营商以及相关专业的研究人员，已经对室内无线通信网络系统进行深入研究，为更好的适应我国室内无线通信网络系统的需求以及未来5G通信技术的室内覆盖，需要充分考虑当前无线通信网络与5G网络的架构、技术以及运行特点的相互融合。现有的室内覆盖系统，由于受到室外基站信号渗入的影响，大部分室内业务无法有效吸收，仍然需要依靠室外基站，导致所建设的室内无线通信网络系统利用率不高，并且引发室内无线通信网络系统建设周期长、投入产出比低等一系列问题。另外，考虑到多网络制式兼容问题，共享资源和多网融合的室内无线通信网络系统，也将是未来发展的主要方向。

4.总结

综上所述，伴随着互联网技术以及计算机技术的快速发展，人们的生活和工作对于通信网络的依赖程度越来越高。通信网络的建设不仅需要满足不断增长的用户量和业务需求，同时，还要确保用户接入无线通信网络后的服务质量。现阶段，移动终端的普及促使人们行为习惯的改变，在室内人们使用移动互联设备的频率增加，使得室内无线网络覆盖成为人们关注的焦点问题。室内无线通信网络系统可以有效解决室外基站的信号盲区以及干扰区域，通过引入宏蜂窝或者微蜂窝作为室内覆盖系统的信号源，可以有效提升无线通信网络的服务质量。相信随着室内无线通信网络系统的相关研究不断深入，一些新技术、新设备、新方法的涌现，将会对现有的技术进行有效升级和改进，室内无线通信网络系统的设计将更加完善，应用范围也会更加广泛。

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作者：杨洪基 单位：山东省邮电规划设计院有限公司