康宁光纤连接分布式天线系统应用于无线通信

12/24/2010，康宁光缆系统Allen Dixon 著, 蔡世杰译 

   如果无线通信行业需要选择一部电视剧来展现无线通信的潜能，那一定是20世纪福克斯公司出品的“24小时”。在这部扣人心弦的电视系列片中，由Kiefer Sutherland扮演的英雄杰克.鲍尔奔波于不同的地点，并冒着生命和伤残的危险拯救国家于某个灾难之中。杰克在他位于洛杉矶的总部拥有大量尖端科技装备，但更多的时候，他不得不经常在敌对的地区远程获取这些资源。他是如何做到的呢？答案就是使用无线电话，无论他身在何处！

   借助于光纤连接的分布式天线系统(DAS)，无线通信业将很快让大家都能成为象杰克.鲍尔一样的人。本文阐述了为何分布式天线系统(DAS)是必要的以及他是如何工作的。本文也会涉及一种新的构建光纤网络的方法。

   杰克发送和接收保密文件，搭建图表以及其它有用的信息。他从锁定的电脑上发送数据并协调他的团队进行机动，这一切都是通过他的手机实现的。任何时间地点，杰克都能高效连接。

   而我们的任务，则更平凡一些(至少希望如此)，我们正濒临信息流的无缝无线连接时代，无论我们是在车里、家里还是在办公室----任何进方，任何时间。

   宽带无线接入(BWA)将为无线电话、笔记本电脑以及其它无线设备提供高速接入。基于所承诺的高达100Mbps的数据率，无论是数据、话音甚至视频流的传送都能轻易的实现，就如同我们坐在办公室里一样。

   大量的公司正在排队提供无线宽带接入服务。传统的无线业务提供商都在扩建他们的系统以及升级他们的语音网络使其能提供高速数据业务。市政部门和私营企业也在安装Wi-Fi网络以在农村和游客聚集的零售和娱乐区域提供连接服务。无线互联网服务提供商也正在利用新分配的频段资源为商业和居民提供接入服务。

   天线站址问题

   所有上述公司都面临同样一个问题，那就是需要为天线的安装寻找合适的位置，在这里数据接入或脱离有线网络。虽然采用的技术会有差异，但因为实际的数据传输率与离天线的距离呈一定的函数关系，所以每个业务提供商都需要多个站置以实现无缝覆盖。

   根据CTIA (蜂窝通信行业协会，其简称现在更为大家所熟知，见www.ctia.org)最新发布的半年调查表明，到2004年底，全美有超过175,000个站塔。然而从覆盖的角度来看，无线业务提供商为了提供如杰克鲍尔所要求的无缝覆盖，就还需增加站址。

   天线的站址必须足够大以容纳天线和相关附属设备，并能提供电力供应，容易进入，无影响信号覆盖的遮挡物。满足这些条件的站址数量正日益减少。甚至在有我们想要的站址存在的情况下，却常常因为业主开出的条件不好而使得无线业务提供商不得不考虑选用不是太理想的备用站址。当然，这一退而求其次的选择可能会产生新的覆盖方面的问题，从而使得业务提供商要么接受非连续覆盖，要么增设额外的站址。

   除了合适的站址不断减少这一情况外，业务提供商还面临着来自于要求提高覆盖质量的同一群客户的反对。许多社区针对在小区内设立无线天线站址都提出了更严格的要求。联邦法律是禁止小区颂布彻底的禁令的，但法律也为社区提供了更为宽泛的自由权，其结果是对站址及其外观的严厉和极高成本的要求无形中制约了站址的获取。

   随着传统的天线站址的受限，显而宜见的我们必须寻求新的办法以实现所承诺的任何时间、任何地点的连接。业务提供商必须考虑采用新的技术以提供无缝、一致而又可靠的覆盖。而光纤连接则是这样一种技术。

   无论是在公网还是私网的网络设计者和设备制造商利用光纤的特性已超过20年。光缆目前已广泛用于电信和有线电视公司的主线。光纤的采用现在已通过分配网由骨干网延伸到对容量渴求的用户家中。在私网方面，骨干的传输已达10Gbps以太网。小而坚固的配线缆则能为桌面提供千兆以太网服务。

   从历史来看，无线电话网络有相对较小的业务流量，因为主要业务为话音，对带宽要求较低。随着拍照手机和高级数据业务的引入以及持续增长的用户数，无线网络正享用光纤所带来的好处。

   单模光纤为宽带无线网络带来无尽的好处。无线网络经理们已倾向于选择光纤，因为光纤具有巨大的带宽和清晰而简单的扩容路径。简单的一根光纤就能轻易地在其覆盖的距离内传输10Gbps的信息。光纤的其它好处包括：无需中继实现长距离无误码传输，不会受到串音、雷击和电涌的影响。

   最有意义的是光纤使得我们可以对天线站址进行灵活的选择并扩大覆盖范围。业务提供商可以通过分布式天线系统扩大他们现有的覆盖范围或在已有覆盖区域进行补盲，尤其是在城区和郊区。

   分布式天线系统的基本概念是利用多个较小的低功率天线或节点以在所选地区提供更为有效的覆盖（见图2）。处于远端的天线节点的设备把射频信号转换为光信号，然后沿光纤进行传输并汇入大芯数的馈线光缆最终到达基站池。


   图1. 分布式天线系统示意图

   分布式天线系统设计方法提供了很多好处。节点与大型的塔装基站相比造价低廉，而且相对易于找到安装位置以提供更佳的覆盖效果。对于宽带无线接入而言，最大的好处来自于两个方面。第一方面是站址的寻找与许可，采用较小的设备和利用已有的基础设施（比如电杆、路灯杆之类）是有相当的好处，因为通常在居民区和娱乐区遇到的最大的阻碍就是NIMBY(别出现在我的后院)综合症。所有的用户都希望改善覆盖效果，但很少有社区会愿意支持在小区里建造铁塔。而几乎不可见的分布式天线节点则能克服上述阻力，从而能更快地得到市政部门的批准。

   改进的第二方面是设备的利用率。目前，每个天线站点都连接到位于附近的专用的传输设备。不管是否充分使用都必须安装这样的传输设备。而分布式天线系统则是通过光纤把所有的节点连接到基站池，每个节点所需传输设备只需放在基站池即可。合并传输设备并集中放置可以更好的利用设备的端口，业务提供商还能借此通过远程实时地调整覆盖方式而不用为了向用户提供最佳的服务而驱车到多个位置进行调整。

   更容易的连接

   近来在光缆连接组件制造方面的创新已改变了光纤在DAS中的布放方式。传统的安装方式是布放一条大芯数馈线光缆，然后通过与主干馈线光缆熔接的芯数较小的配线光缆为居民小区或街道提供业务。馈线光缆或配线光缆的每个“分歧”点都需要通过熔接以提供连续的光纤路径。虽然光纤的熔接是自动化的，而且比以前简单，但熔接开始之前的现场及光缆准备工作仍使系统的布放进度变慢。

   新型的工厂预端接馈缆系统提供了一种更为简便的安装方法。利用业务提供商提供的路由信息，大芯数馈线光缆中特定芯数的光纤将沿光缆的多个位置在工厂进行预成端。然后用传统的安装方法敷设该馈线光缆，同时让连接点与远端的天线节点对准。当安装好馈线光缆之后，预端接的配线光缆就可通过硬化连接器与馈线光缆和远端节点直接进行连接（见图4和5）。采用这种方式，业务很快就能提供到天线节点。


图4. OptiFit配线光缆组件 

图5. MultiPort 终端

   把通常在现场进行的操作转移到工厂来做有几个好处。工厂受控的环境能保证产品每个连接点的一致性和可靠性。原来用于熔接操作的时间可以节省下来用于及时提供业务。这使得施工队能更快的安装和完成节点从而缩短向渴求带宽的用户提供业务的时间。

   综合运用光纤分布式天线系统以及新型的光缆连接组件技术，我们能在任何时间和地点提供无线设备的连接。DAS可以利用足够多不显眼的站址以保证覆盖，而预端接的馈线和配线光缆组件能快速高效的实现DAS的布署，这两种技术可谓相得益彰。

   杰克鲍尔从一系列威胁中拯救了美国。但是作为一个英雄并不总是需要跟踪并摧毁巡航导弹，有时只需你不在场时能联络上就够了，从这点来说，对某人而言我们都能成为鲍尔。

   作者简介：
   艾伦.狄克逊(Allen Dixon)，康宁光缆系统无线市场开发经理，可通过以下邮箱与他取得联系：   allen.dixon@corning.com
蔡世杰，成都康宁公司市场经理，可通过shijie.cai@cdccs.com与他取得联系。