隨著社會經濟的飛速發展和城市化進程的加快,大型建筑越來越多。這些建筑大量使用鋼筋混凝土,占地面積大,地上、地下層數多,結構復雜,對室外無線對講機信號造成大量屏蔽,特別是建筑的核心筒區域的電梯和消防樓梯內,室外信號無法傳遞到這些重要區域,造成很多通信盲區。因此,如何在大型建筑中解決好無線對講系統的信號室內覆蓋,滿足使用需求,提高通信質量,已變得越來越重要,成為無線對講系統通信優化的一個焦點問題。
一 、 城市超高大型建筑室內無線對講系統覆蓋的意義
無線對講系統通信網是保障公安等應急部門通信指揮的重要手段,它在提高處警能力,確保現場情況與指揮命令上傳下達中起著重要的支柱作用。在存在無線對講室內盲區的大型建筑中,信號盲區范圍內的安保、救援人員的疏散工作將無法通過對講機進行通信聯絡,造成的后果不堪設想。而且這類單位多屬于安全保衛重點單位,出現災害時,參戰力量多、建制組合復雜,確保無線對講系統通暢,音質清晰對于后方指揮人員隨時掌握災害事故現場情況,現場及增援力量的實時動態,下達作戰命令具有重要意義。
二、城市超高大型建筑物內無線對講系統覆蓋的設計原則
室內無線覆蓋從廣義上來講不僅僅是對室內盲區的覆蓋,同時也應包括對室內無線通信質量的提高。無線對講系統室內覆蓋設計必須遵循符合建筑結構特點,降低實施成本和施工難度,達到較好通信效果,盡可能的避免干擾等原則。具體應做到以下三點:
(一)在保證無線對講系統覆蓋信號的質量的前提下,盡可能降低工程造價成本,采用適宜的線纜及器件。
(二 )設計無線對講系統方案應盡量降低施工的難度。在進行方案設計時,充分考慮施工過程中饋線的鋪設簡便、易行、牢固等因素,保證施工時最小程度的破壞樓字結構和美觀,確定合理的走線方式。
(三 )設計中盡量做到室內場強均勻,并有足夠的邊緣信號強度。合理選擇天線的類型和天線的輸出功率及布放位置,在滿足設計要求,達到良好的均勻覆蓋同時,使用的天線數量最少,并做到減少同頻或異頻干擾甚至做到無干擾。
(四)公安部門所使用的對講機覆蓋系統更因考慮系統在災害情況下的生存能力,選擇的線纜因避免易燃及有毒氣體揮發,保證在救災中發揮真正的作用。
三、建筑物內無線對講覆蓋的方法及分析
(一 )建筑自建基站方式
在很多大型建筑項目中,為保障建筑的運營,通常會在設計建設時加入室內對講機覆蓋系統,采用自建N-g-源經由一套天饋系統覆蓋整個建筑的所有位置的方法。利用室內分布系統布點多的特點能很好的將建筑內部隔斷區域及機房覆蓋好,同時,可以通過位于建筑頂部的室外天線來覆蓋周邊區域,形成以建筑為中心的通信網絡。
優點:1、室內天線分布信號均勻,無死角和盲區;2、室內室外都能得到較好的信號質量;3、無通信干擾和自激的問題。
缺點:1、室外覆蓋區域有限-2 不具備和外部基站間聯網功能;3、一般為民用頻率,公安等應急部門專用頻點無法使用;4、覆蓋室內的天線數量多,成本高,施工量大。
(二 )建筑內部同頻 (異頻 )同播方式同頻同播方式對室外信號遠距離傳輸很有效,特別對跨地域、二個基
站信號不重疊的情況下,能有效的增大主從基站各自的覆蓋范圍,而且不需要在跨區域后切換頻道。當建筑內部需要和外部基站相同頻道通信的情況時,通常也可以采用同頻同播的方式來實現。將外部基站的信號源通過網絡或其他載體傳輸到建筑內部的從基站,再由從基站通過內部天線進行發射。
由于主從基站的信號會在室內和室外的邊緣區域形成重疊,會造成同頻干擾問題。大型建筑內部屬于室內覆蓋,和室外覆蓋不同,無法回避二個基站信號重疊的可能,而且重疊區域可能還會很大,因此需要通過一定的措施來同步二個信號源,否則同頻干擾將嚴重影響建筑內部信號的質量。通過實踐證明,采用同步信號源的方式能減小兩個基站之間的相互影響,但也會使得建筑外信號覆蓋的部分區域話音質量下降。為應對二個基站信號重疊問題,也可通過異頻同播的方式來解決,但異頻同播也存在頻率資源浪費與異頻信號交叉騰況下,對講機反復切換于不同基站之間,使用效率會收到影響等問題。
優點:1、室內信號和主基站在相同頻率上,可實現大范圍的聯網覆蓋;2、通過信號同步的措施降低了同頻干擾等問題。
缺點:1、室內若不采用分布式天線系統,則樓梯及地下室等信號盲區信號質量仍不能保證;2、雖然同步措施能進一步降低同頻干擾的區域,但始終無法根除;3、需要有外部路由來傳遞主從基站間的信號。4、異頻同播對頻率數的要求高。
(三 )基站信號無線耦合直放引入方式當不具備有線路由時,也可采用無線耦合再放大的方式來實現同頻轉發。利用位于建筑頂部的施主天線來采集外部基站發射的信號,只要信號的強度達到一定值,就可以通過直放站來提升信號并在建筑內部進行放大,實現室內信號和外部基站信號的同頻通信。
無線耦合直放的方式雖然簡單,但對建筑外部信號源的強度、建筑內外的物理隔離條件都有很高的要求,否則反到會造成設備自激無法工作或直接拉低主機接收靈敏度的問題。目前很多大型建筑均采用玻璃外墻,玻璃外墻對外部信號的滲入有很大的幫助,反到無法形成內外信號的隔離,所以很難避免自激情況。
優點:1、通過室外空間接收的方式,工程安裝實施簡單;2、工作在同一個頻率下。
缺點:l、室內信號容易被施主天線接收從而造成直放站自激,2、施主天線對室外主基站有一定的干擾,有可能造成主機接收靈敏度降低。
(四 )基站信號光纖引入方式針對同頻同播與無線耦合直放存在的問題,還可采用對外部信號光纖
引入室內的解決方式。從室外覆蓋的主基站天線,分離出很小的信號經由單模光纖進行遠距離射頻傳輸,再在建筑內部提升信號強度后結合室內分布系統來對建筑內重要盲區進行覆蓋。由于光纖傳輸的是射頻信號,建筑內的放 ) 器對信號放大的同時,不改變信號的相位等指標,光纖對信號傳輸時延的影響也很小,所以即使室內天線和室外信號滲入建筑內部所重疊,也不會產生同頻干擾的問題。
優點:1、室內信號和主基站在同個頻率上,可實現大范圍的聯網覆蓋;2、通過光纖傳輸射頻信號再放大的方法完全克服了同頻干擾等問題;
缺點:需要有外部光纖路由的條件才能實施。
綜上,在具有條件的大型建筑內采用基站信號光纖引入方式能較好的實現無線對講系統室內盲區的覆蓋,提升對講機室內通信效果,最低限度的減少同頻干擾問題。同時,結合建筑內部的室內天線分布系統,將信號均勻分布在建筑內的不同功能區域,以保證對講機在建筑中移動中始終保持信號的暢通。這樣,進入建筑內部的消防人員就能直接和位于室外的指揮中心保持相同頻率下的互通,救災指揮更加的高效直接。當然,每座大型建筑所處地理位置不同,建筑結構也不盡相同,路由條件的不同,所以因地制宜的選用合適的室內信號覆蓋方式才是最重要的。