DDS数字光分布系统适用性研究与探讨

1、DDS数字光分布系统适用性研究与探讨DDS数字光适用性研究白昱刘旭杨眢枫中国移动通信集团设计院有限公司无线所f摘要】文章介绍了数字光分布系统的原理特点,组网方式及发展趋势,同时对该系统的应用场景进行了简要的分析.【关键词】DDS室内分布小区覆盖WLAN1引言“室内覆盖中引入直放站做功率补偿”经过数十年的工程运用实践,已证明其是最为经济可靠的唯一方案,同时在工程实践中也积累了大量的应用技术和专业人才.但随着运营商部署室内分布越来越多,同一楼宇中的馈线系统越来越复杂,直放站的大量引入较容易引起施主基站底噪过高的问题.传统覆盖方案引出的一系列新问题催生行业使用新技术,变革的思想,推动挖掘新方案以适应

2、不断发展的通信系统.新型室内分布系统DDS数字光分布系统的推出,为当前网络发展瓶颈提供了解决之道.收稿日期:2010-12-2552I信2DDS数字光分布系统实用性分析2.1现有网络建设瓶颈室内分布系统是移动通信网的重要组成部分,在无线网络发展的历程中起到了举足轻重的作用,但现今运营商三分天下,各自为营,楼宇的智能化,信息化使建筑物的弱电系统异常复杂,导致室内网络建设瓶颈凸显,例如资源利用率低,组网复杂,功率效率低,系统干扰严重,网络扩展困难,监控难等.(1)组网模拟技术在直放站中的应用已有若干年,但模拟技术本身的局限性使得模拟直放站发展受限.在复杂的网络应用中,模拟直放站组网受到距离和底噪的

3、影响,只能星型组网且挂接的设备非常有限,使得放大拉远技术也受到一定局限.(2)RF功率效率及网络可靠性现有建设模式基本采用模拟直放站,设备只能前置.为获得更大更广的覆盖,通常采用大功率设备,这必然增加分配网络的节点(例如耦合节点,功分节点),节点越多,分配损耗越大,效率越低,系统的性能很难获得施工的保证.经测算,目前一个室内分布系统RF效率约为4.8%左右.(3)底噪直放站引入系统的低噪与基站所带负载总功率和设备增益有关.当增补的功率大于或等于施主信源的功率时,底噪提升较快;当需要获得比较大的覆盖时,通常的做法是增大功率或挂接多台设备,如小区,校园网等高密度覆盖时,系统底噪和直放站输出功率之间

4、很难协调处理.(4)网络扩展前面提到,国内中国移动有GSM,DCS,TD(A,B频),WLAN4个系统,中国联通有GSM,DCS,WCDMA,WLAN4个系统,中国电信有CDMA1X,EVDO,WLAN等3个系统,将来还会有CMMB,LTE等系统进入,多个制式将会在较长一段时间内共存,目前的做法是通过合路器一级一级进行合路,系统非常臃肿,可靠性差.(5)设备监控目前直放站系统多采用短信方式监控,室内分布系统大多数分布在省会城市,每个城市有成千上万个站点,数万台设备,监控的遥测实时率低,短信上报常常出现堵塞情况不明,给实时把握网络质量及维护,管理带来极大困难.2.2DD$数字光分布系统定义及工作

5、原理数字光分布系统就是利用光缆替代铜缆做分布分配网络的室内信号分布系统.系统采用数字处理技术和数字光传输技术.系统设计理念符合目前行业发展及节能要求,!EIRF后移,提升系统效率;设备功耗低,减少能耗.责任编辑:吴竹立wuzhuliDDS系统的一个主导设计思想是减小覆盖的”粒度”.覆盖”粒度”减小后,其所需的输出功率也随之减小;输出功率的减小,导致分配网络规模减小,传输中的损耗也随之减小.而损耗的减小自然会改善网络性能.这其中的一个额外的”收益”,就是DDS可以采用低压供电的小功率宽带放大器,这一点使得DDS的成本大大降低.功放管的宽带性能使得DDS射频模块的模块化和通用化成为可能,同时降低了

6、有源设备的故障率.图1是DDS应用模型:图1DDS应用模型2.3DD$数字光分布系统组网方式DDS系统可采用链型,星型,树型任意形式组网.不受场景限制,适应于小区,大型室内,校园网,城中村等,可以便利地解决网络资源利用率及规避网络规划难等问题.在多制式系统中,还可以实现多制式共享1套设备,减少了设备堆积数量,实现了多制式共用一个硬件平台,减少了安装空间,设备使用量,降低了成本,能耗.图2,图3,图4是各运营商组网示意图.(1)移动网络模式实现:2011201磊蔷I531l_J,J图2移动网络的实现(2)联通网络模式实现:图3联通网络的实现(3)电信网络模式实现:图4电信网络的实现2.4DDS数

7、字光分布系统理论基础及关键技术鉴于传统室内分布系统遭遇的发展瓶颈,针对传统54l信室分存在的一些问题,DDS数字光分布系统经过针对性的开发.引入了以下关键技术:数字信号处理技术:设备数字化,从而实现了多网多制式;数字传输技术:信号传输数字化,减小干扰及损耗,增加保密性;光分布技术:实现了远端多光口,可任意组网.级联多台设备;模块通用化技术:成本低廉,性价比高;全IP监控技术:监控数据实时传送.2.5DDS数字光分布系统应用场景DDS采用小功率,RF后置及光纤分布技术设计,原则上可应用于所有室内分布覆盖,小区覆盖,街道覆盖,校园网覆盖等大部分城市覆盖场景.(1)室内分布系统覆盖目前的室内分布系统

8、,采用馈线分布系统覆盖,很难实现深度覆盖,通常只能做到公共区域覆盖,比如楼宇中的小型办公场所,较大面积的住宅,天线就很难覆盖到,达不到覆盖目的.DDS采用光纤分布系统,目前或将来大多数楼宇建设,基本上光纤都已覆盖到.这样,除常规的分布系统能覆盖到的区域外,还可以深度覆盖至房间深处;其次还可以利用DDSR结合3G宽带网关设备,实现许多室内增值业务.(2)小区覆盖小区覆盖通常比较有效的方案是采用室内外协调覆盖方式,地面采用路灯,广告牌等美化天线,楼面采用射灯,对数周期或其它美化类天线,条件允许的还可以采用泄露电缆从楼外窗户边将信号泄露到房间,对房内进行有效覆盖.小区覆盖最为麻烦是组网与施工,通常需

9、要在各楼栋问拉主干线,可能涉及到破路等繁杂的问题.DDS的解决思路是在每个天线点放置1台DDSR,整个网络通过光缆进行互连,不再做功率分配.直接馈给天线.(3)校园网,大型社区高密度覆盖对校园,社区覆盖,除对信号进行有效优化覆盖:.责任编辑:吴竹立wuzhulimbcom.Clq外,还需要考虑其内部用户的分布,用户数量虽在一定时期内保持一定,但是其活动区域变化却有一定规律:如学校,用户白天大部分在教学区活动,晚上回到宿舍;再如社区,用户白天在办公室或户外,晚上再归巢.DDS使用的是数字光分布系统,网络连接用的是光缆.在城区,DDSA与DDSR问没有距离限制,没有组网限制;在校园内,整个校园可以

10、共享载频资源,不需要在主活动区配置多个基站,设立一个资源中心就可以满足需求,可大幅降低基站建设的投资.另FDDSR可以将RF信号通过光纤送到每一栋楼内.关于社区,根据用户数量与话务量,可以与周边的商业区共享基站载频资源,达到覆盖信号,容量优化双重目标.(4)城市覆盖室内覆盖弥补了基站无法覆盖的楼宇内部信号,但是在大城市里的公共活动场所,包括街道,广场等,这类结构分布于各处,体现了灵活多变的特性,而这些区域很可能由于较高楼宇或者绿化的遮挡而处于信号阴影区域,DDS的多制式及小功率灵活特性非常适合于此类城市覆盖,从而最大程度地减小信号盲区,提升用户感知度.(5)网络改造及网络质量提升网络改造与系统

11、扩容的工程难度甚大,如旧分布系统的质量需要提升,就不得不在杂乱的电井内翻来倒去,物业难以接受;尤其是3G启动后,同一栋楼宇,三家运营商都要进行建设.DDS进行系统扩建或质量提升改造,基本上保持了原有分布天线,减少了设备占地面积,简化了线井.2.6DDS数字光分布系统优势分析(1】提升系统的可靠性和稳定性强网规网优;图524台DDS级联在一个光口下测得的底噪数据将RF进行后置,除RF功率被直接利用责任编辑吴竹立wuzhulimbcom.crl>:>=_图624台DDS星型级联测得的底噪数据(1】外,还可以优化组网结构,简化系统施工工艺.以20W的设备作室内信号增补,当

12、分配网络到矽201嚣蔫j551年第1期J,J,冒一目一丫JM引强i网规网优ii达楼层所需要的功率(通常22dBm),则中间大概需要63个器件,189个接头.如果是2个或多个网络共享天馈网络,节点接头更多;当采用DDS光分布网络,一根纤芯就可以解决,系统大大简化,工程施工量大大减少,质量可靠性大幅提高,通过技术的革新解决了施工工艺质量控制难的难题.对于传统方案,中间分配和传输损耗约20dBm,最后输出23dBm.则其有46.5%的功率损耗在线路上,因此传统方案功率利用率=200mW/20W=1%,而DDS系统几乎可以达到100%的效率.(2)底噪优化室内分布系统底噪高低与室内分布系统增补功率大小

13、有关,与增补功率相关的参数是放大器的增益和设备的输出功率,通常当系统增补总功率与施主基站(NODEB)的功率一致时,底噪被抬升3dB.测试数据如下(以GSM为例):测试1:DDSA前端1个光口下级联24台测试(见图5)测试2:DDSA4个光口,每个光口后面级联6台,共24台组网的测试(见图6)测试3:DDSA4个光口中的任2个光口后面级联12台和13台,共25台组网的测试(见图7)(3)监控实现DDS(数字光分布系统),基于IP的监控模式(见图8),在网管监控中心或智能终端(手机)上可以实时看到分布在城市中每台设备及网络的运行情况.当设备出现故障时可快速准确定位位置,减少网络恢复时效,降低运行

14、维护成本.DDS采用全新的网管架构,每台设备不再需要配置56l,信图724台DDS星型级联测得的底噪数据(2)SIM卡,还可以节省大量的SIM卡资源及网络资源.(4)能耗经统计,常规室内分布系统每1OW功率可覆盖约15O个天线(单载频),耗能约180W;如果为双网,则需要2台10W设备,耗能将为360W.采用DDS,(单网)覆盖同样的面积,需要4台DDSR,节能约60W;如双网覆盖同样的面积,约需要约6台DDSR,节能约120W,双网覆盖每2万平方米左右可节约电能约800度/年.3DDS系统发展趋势及方向DDS产品的发展方向是采用高集成高效率,以及多网融合或移动与固网融合形式的方案.未来DDS

15、系统将:责任编辑:吴竹立wuzhulimbcom.Clq囝园困I一一IiI一一Ii?一一一I一一-一一!IDDS光纤分在囊缝JDIDS监控中心图8IP监控架构不断适应需求变化,向以下几个方向推进:采用多通道处理技术,实现LTE网络后向演进与PON网络结合,共享光传输网络;家庭无线高速互联接入;适应三网融合解决方案.4结论通信的发展方向是宽带化和移动化,多业务,多系统,多频率不可避免.对建筑覆盖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无线覆盖的发展方向.DDS正适应单系统多制式的发展需求.DDS数字光分布系统,作为一种整体解决

16、方案,具有传统室内分布系统无可比拟的优势.多项新技术的采用旨在在最小干扰的情况下最大限度地改善整体网络性能,满足目前2G,3G及wLAN混和组网复杂的要求,提升当前无线网络质量,适用于长期演进技术LTE及融合光宽带网络的发展趋势.DDS将不断适应市场变化,为当下及下一代通信网络提供新型,革新,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.【1】丁天文.CDMA系统中的直放站设备的应用【J】.无线电工程.2001(12):1215.f2】孙孺石,丁怀元,穆万里,等.GSM数字移动通信工程【M】.北京:人民邮电出版社,1999.I3SklarB.数字通信一基础与应用IMl_第2版.徐平平,宋铁成,叶芝慧.等译.北京:电子工业出版社,2002.-k§*目$目qxH&#P§H日0s口白昱:现就职于中国移动通信集团设计院无线所,多年从事无线通信方面的设计,研究工作.曾主持编写中国移动馈