3D系统设计原则及成本分析v1

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 3D系统设计原则及成本分析v.1北京东方信联科技有限公司技术中心2006年10月一、成本最低的设计原则为了充分利用3D设备的功能，减少成本支出，在满足无线网络要求的前提下，室内分布系统的设计应首先考虑成本最低的设计原则。

当系统设备采用非受限输出时，系统末端输出功率最高，系统使用的设备将最少，系统成本相对就最低，因此，我们应在系统性能能满足要求的情况下，尽可能采用最大输出功率进行系统设计。

同时，在信号源的选取、传输媒介的选取、系统设备的选择方面都遵循以下成本最优的选取原则；系统设备的配置尽可能采取满配方式的配置原则。

1、信源的选取原则分布系统设计时信号源的选择主要取决与目标覆盖区域的容量需求，同时受到安装环境、功率需求，传输条件的影响。

在满足所有条件下，应选用成本低、安装简单的信号源作为系统信源，从而降低系统整体成本。

传统系统采用同轴电缆传输，为了弥补射频信号在电缆中的高损耗，要求信号源有较高的输出功率，特别是大型建筑往往采用高功率输出的宏基站作为信源。

3D系统的输入功率要求为0-10 dBm，因此对信号源的输出功率要求很低，信源选取时只要满足容量需求选择成本低的信号源（如低功率的直放站、低功率输出的宏蜂窝）。

在基站的成本构成中，功放的成本约占到40%，大功率的功放成本极高，而且功耗很大，工作环境要求也很严格。

而3D系统要求的输入功率低至0dBm，基站只需要低功率输出，可以采用微微功率的功放，从而降低系统整体成本。

3D系统的主单元和扩展单元之间采用光纤传输，最远传输距离可达6Km，对于有光纤传输路由的覆盖区域，甚至可以省掉当做信号源的光纤直放站，主单元直接从远处的基站耦合信号覆盖目标覆盖区。

当多处覆盖区的总容量需求不很大时，还可以利用光纤的长距离传输能力使他们共用信号源，减小系统总投资。

1.1 直放站当室外基站的通信容量富余能够满足室内覆盖要求的情况下，如果利用室内分布区域与室外基站的距离相对较远，不易直接取得其信号时，可采用直放站做信源。

利用直放站作信源，一方面解决了信源的较远距离获取的问题，同时也减少了系统的成本，符合最低成本的设计原则。

1.2 微蜂窝、微微蜂窝当室内覆盖系统需要提供额外的通信容量时，微蜂窝、微微蜂窝是最好的选择。

采用微微蜂窝做信源，既解决了网络容量的问题、信号质量的问题，还做到了成本最低化的设计原则。

1.3 宏基站如果能用微蜂窝的地方，就尽量不用宏基站，以节约建设成本。

对于同轴系统，大面积群区域的室内覆盖，必须采用宏基站，以满足信号传输中的损耗需求。

对于3D系统，则不存在这样的问题；只有容量满足要求，3D的覆盖半径对于室内分布来讲，基本上不受距离的限制（最大达到6km），因此可以利用微蜂窝、微微蜂窝代替宏基站，获得成本的优势和工程实施上的优势。

如果已经有宏基站建设，而宏基站与室内覆盖区域的距离又比较近，且宏基站能够为室内覆盖提供通信容量。

这时可采用耦合的方式，从宏基站耦合出一个很小的信号（几个dBm），作为3D系统的信源，即可满足室内覆盖的要求。

由于原来的宏基站损失的功率很小，基本不改变宏基站原来的覆盖区域和信号强度。

这样的设计，符合成本最低的原则。

1.4 RRU如果信源与覆盖区域距离较远，而希望设备集中放置在机房，可采用射频拉远的方式进行信号的选取，为室内分布系统提供信源。

2、传输媒介的选取原则就单位成本而言，五类线价格最低、光纤次之、同轴电缆最贵。

但要综合考虑施工难度、接头价格、两端设备的供电等因素，五类线施工简单、RJ-45接头便宜，接头施工简单，末端设备不需要供电；同轴电缆施工难度大、同轴电缆接头较贵，接头施工较复杂，两端设备都不需要供电；光纤施工难度居中、光纤接头用尾纤最贵，尾纤熔接施工复杂，两端设备都都需要供电。

光传输的最大优势在于长距离的高质量低损耗传输，因此主要在远距离传输时选用。

分布系统的传输介质设计中首要选用五类线，五类线线径较细，柔韧性好，成本也较低，施工过程中的工程量较小，还特别应用于象电梯覆盖等特殊的场合（具体情况见后面电梯的设计部分）。

RAU末端为射频功率输出，同轴电缆主要实现RAU到天线的连接和功率的传递，一般作为平层分布的传输介质。

在3D系统的设计中，不同种类媒介的选取，应同时满足实际工程需要和符合成本最小化的设计原则。

2.1 光纤3D室内分布系统中，光纤作为主要的传输媒介之一，是区别于同轴系统的一个显著标准。

利用光纤进行信号的传输，成本低，损耗小，可进行长距离的传输而不用中继设备（单模光纤最长6km，多模光纤最长1.5km）。

光纤分为单模光纤/多模光纤；室内光纤/室外光纤；4芯光纤/8芯光纤——。

设计中应根据光纤应用的环境选择合适的光纤类型。

建议光纤至少选择4芯以上型号的光纤，因为主单元与扩展单元间上下行分开光纤传输，即至少需要2芯光纤，安全起见需要有一定的应急备份，所以建议4芯以上型号的光纤。

尾纤的选择首先要求接头为SC/APC接头，其次尾纤的类型（单模/多模）要与选用的光纤匹配。

2.2 五类线要求选用质量较好的五类线及RJ-45接头，保证较好的工程质量。

2.3 同轴电缆同轴电缆在系统中起到RAU输出延长的作用，但射频信号在同轴电缆中的传输损耗较高，而且线型越细损耗越大。

线型较粗的同轴电缆传输损耗相对低一些，但电缆越粗施工难度越大。

因此应该综合考虑，一般选用1/2’馈线进行设计。

3、系统设备的选取原则根据覆盖区域的大小，选择基本型或扩展型设备。

原则上，覆盖区域面积不足2万平米的，选取基本型主单元，采用单星网络结构进行设计。

对于覆盖区域2万平米以上的，如果传输距离较近，可选择两套基本型3D系统设备或多套基本型系统设备，选取的数量，以不多于4套为宜，否则应选用扩展型3D系统设备。

扩展型系统设备，使用于覆盖区域面积较大，传输距离相对较远的场合，采用多星网络结构进行设计。

3.1 主单元的选取根据选用的3D系统设备的类型确定使用扩展型主单元或基本型主单元。

主单元支持所有无线通信系统类型（包括CDMA、GSM、DCS、UMTS），系统类型（工作频段）可通过监控进行选择。

3.2 扩展单元的选取当采用扩展型3D系统设备进行覆盖时必须使用扩展单元，扩展单元的选取数量满配时（一个扩展型主单元最多配置4个扩展单元），性价比最高。

在设计系统时，在满足实际需要的情况下，应尽量满足这一要求，否则考虑用基本型的主单元单星网络结构，比较其之间的系统成本，选择较低的，以符合成本最低的设计原则。

扩展单元支持所有无线通信系统类型（包括CDMA、GSM、DCS、UMTS），系统类型（工作频段）可通过监控进行选择。

3.3 RAU的选取RAU的选取数量满配时（一个扩展单元最多配置8个扩展单元），性价比最高。

在设计系统时，应尽量满足这一要求，以符合成本最低的设计原则。

根据运营商对室内覆盖的信号要求，可灵活调整RAU 的输出功率，以减小RAU 使用的数量，从而减少扩展单元的数量，甚至主单元的数量，大量的节约成本。

如果用满了所有的端口，即RAU 已经满配，但是还有小部分区域没有进行覆盖，这时只需要一两个或不多的RAU 即可解决剩余区域的覆盖问题，那么可以在不添加RAU 的情况下，添加若干RPU ，扩大RAU 的覆盖范围，来完成整个区域的覆盖。

这样可以节约大量的成本，达到成本最低化的设计原则。

4、设备配置原则设备的配置尽量使系统按照扩展型1：4：32配置，基本型1：8配置，在系统设备以满配情况进行设计时，分布系统的单位面积平均成本最低。

以下以GSM 系统举例，分析最优配置情况下的覆盖情况。

• GSM 系统RAU 单载波最大输出26dBm 、4载波20dBm 或6载波18dBm ，系统按照4载波举例设计。

• 遵循室内分布天线入口功率要求规范及覆盖边缘场强估计RF 覆盖距离单位载波最大功率(根据发射的RF 载波数目和类型)和无线设备最小可接收功率（比如,设计目标）构成RF 链路预算, 因此也决定了天线和无线设备间最大可接受路径损耗。

(1)路径损耗(PL)是天线和无线设备之间以dB 为单位的损耗。

从天线对应此路径的距离d 可以用路径损耗方程计算。

室内路径损耗服从公式的距离功率定理: s x d d n c f d d PL ++=)/log(10)/4log(20)(00π (2)其中:• PL 是天线与无线设备相距 d 的路径损耗 (连接在RAU 上的天线与RF 信号降低到无线设备最小可接受程度地点之间的距离)。

• d 是以米为单位的距离 • 通常指1米的自由空间• f 是以hertz 为单位的工作频率 • c 是光在真空的传播速度(m/s)• n 是路径衰减因子，取决于建筑拥挤程度。

• 是归一化的随机变量，由建筑内分隔损耗决定，因此随工作频率而变化。

方程式 (1)和(2)分别可以用于估计天线到RF 信号降至无线设备最小可接受信号地点的距离。

方程(2) 可简化为:)/log()/4log(20)(00d d PLS c f d d PL +=π (3)其中PLS(路径损耗斜率)根据建筑物的环境而选择。

因为不同频率以不同损耗穿透分隔，PLS 值将随频率而变。

下表列出不同拥挤环境下PLS 的估计值 (例如，衰减RF 信号的物体，如墙，隔间，楼梯，设备架等)。

简言之，方程 (3) 可以用于估计在一定路径损耗，频率，室内建筑环境下连接RAU 的天线的覆盖距离。

不同室内环境的路径损耗斜率(PLS)估计根据RF 覆盖距离的计算，天线发射功率为8dBm ，边缘场强要求为-85dBm 时,天线的覆盖半径为36米。

考虑2面墙壁的阻挡（墙壁损耗13dB），天线覆盖半径为11米。

如果四面天线呈正方形分布，可以覆盖平面为40m×40m的一层楼。

假设标准楼层为40m×40m，平面积为1600平方米的楼宇，按最优配置设计则：每层使用：1个4功分、80米馈线、4面天线。

每2层使用：1个RAU 、1个2功分1套1:4:32扩展型3D系统可以覆盖该标准层64层（无电梯时）。

或1套1:4:32扩展型3D系统可以覆盖该标准层56层和4部电梯电梯（4部电梯电梯时）。

或1套1:4:32扩展型3D系统可以覆盖该标准层56层和4部电梯电梯（4部电梯电梯时）。

5、成本分析在满配置的情况下，扩展型设备按照每套大致30万（估算，待确定）的成本计算，基本型设备按照每套大致7.5万（估算、待确定）成本计算。

扩展型系统1：4：32满配价格约为RMB 300，000元（估算、待确定）基本型系统1：8满配价格约为RMB 75，000元（估算、待确定）对于标准楼层为40m×40m，平面积为1600平方米的楼宇，用1-4-32扩展型设备进行覆盖（不要求覆盖电梯），可覆盖64层标准层，其成本分析如下：从上面的表格可以看出3D每平米造价4-5元左右。