京沪高铁WFDS技术解析

　　京沪高铁作为一条高标准、大能力、现代化的高速客运专线，其公众移动通信覆盖作为一个重要的工程环节，在建设上摒弃了传统网络接入方式，采用了北京东方信联科技有限公司完全自主研发的WFDS技术；通过多网共建的方式，实现了完全统一承载传输，完美形成了一网全覆盖的多业务整合服务模式。东方信联WFDS技术应用于京沪高铁公众移动通信覆盖项目主要涵盖站房和隧道两个领域。站房包括山东省境内德州东、济南西、泰山西、曲阜东、滕州东和枣庄西等6个车站，隧道包括罗而庄、西渴马一号等8个隧道。

　　政策背景

　　目前，工信部正在大力倡导通信基础设施的共建共享，摒弃以往重复投资、重复建设的严重问题。作为能实现多网统一接入且成本比传统接入技术低得多的WFDS系统，正符合这一国策，势将成为驻地接入网的首选。

　　随着通信网络建设的不断发展和深入，通信外围资源变得越来越紧缺，尤其是当前3G网络的建设，如果再采用2G网络原有的建网方案，势必会出现机房短缺等资源紧张的情况。针对高铁行业来说，这一问题显得更加严重。

　　 京沪高铁车站室内无线系统覆盖建设目标

　　1、京沪高铁沿线车站要求对整个车站实现无缝隙覆盖。

　　2、为提高资源利用率，针对京沪高铁沿线车站室内覆盖系统建设将满足电信、移动、联通的网络建设需求，京沪高铁沿线车站室内覆盖系统的建设须满足移动GSM/TD-SCDMA/移动WLAN、联通GSM/WCDMA/联通WLAN、电信CDMA800/CDMA2000/电信WLAN，九网合一的系统无线信号覆盖需要。

　　3、京沪高铁沿线车站无线室内覆盖系统要求将移动GSM/TD-SCDMA/移动WLAN/联通GSM/WCDMA/联通WLAN/电信CDMA800/CDMA2000/电信WLAN使用合路设备进行合路，合路至一套天馈系统中，天馈线满足WLAN2.4G频率要求。

　　4、该系统必须满足未来平滑过渡4G的升级扩展要求以及视频监控等其他业务的要求，并且在未来的升级扩容中不再重复建设。

　　5、在后期的运维中可对天线功率进行远程控制，合理调整功率满足覆盖要求。

　　WFDSTM产品技术优势

　　1、解决运营商多网运营中的投入问题结束了传统的“一网一业务”的接入网建网模式；能够大幅降低运营商的建网投资；

　　l便于运营商提供业务发展战略的扩展，可根据用户的需求，灵活而快速的开展业务；可使运营商避免新时期多业务运营面临网络建设投入成倍增加，而用户业务收入增长缓慢的难题。

　　2、解决快速建网问题

　　l运营商在增加新的业务网络支持时，只需要增加相应的业务远端接入单元，光纤分布网络可实现复用，可以快速完成对于新业务的支持；

　　3、解决节能和电磁辐射环境，创建绿色环保的接入网络低能耗的全光纤网络，节能低耗；

　　l相对于传统的接入方式，实现全网低功率传输，是绿色环保的节能型本地接入网；

　　l避免了传统的单一网络建网方式，大幅降低能源和资源的消耗。

　　WFDS技术原理

　　WFDS技术采用全光纤传输介质，利用光纤带宽丰富和极低损耗的传输优势，传输分布网络的透明传输和可扩展结构特性，提供了业务扩展、扩容和灵活组网的便利。WFDS技术由3个关键环节组成：

　　1、多制式业务信源接入

　　无线通信 2G： GSM、DCS、CDMA；3G: WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000 。

　　2、光无线通信融合传输

　　采用光纤作为无线信号分布传输的信道传输媒质，将射频带内基站所提供的所有射频载波信号，调制为光载频进行传输。

　　 3、射频信号恢复

　　在光信号送达目标覆盖区域之后，再重新恢复为原有的射频信号，然后根据各被覆盖目标区域的实际情况，采用不同的微小射频功率进行覆盖。

　　图2.1 WFDS技术原理

　　WFDS系统组成

　　WFDS主要由信源基站接入节点、传输分布网络、业务覆盖天线节点组成。

　　图2.2 WFDS驻地用户分布接入网典型结构

　　以树形网络拓扑分层构建无线通信分布系统，采用光纤传输介质，如图所示分三个功能层：

　　1、业务汇接节点功能：信源射频电信号汇接和光调制、解调，将接入信源的射频信号分离出下行和上行信号，分别进行传输和处理。对于下行，不同频段的多路射频信号合路后形成复合模拟电信号，经光载波直接光强调制转换为光信号，分路后通过光纤传输；对于上行，将接收到的一路或多路光信号分别解调转换为电信号，再分成不同频段的业务射频电信号向信源回送；

　　2、传输扩展节点功能：光信号的下行分路扩展和上行合并传输，对于下行，将一路光信号分路后通过光纤传输；对于上行，将接收到的一路或多路光信号分别转换为电信号，合成一路电信号经补偿放大后再变换成光信号通过光纤传输；

　　3、远端业务接入节点功能：射频业务信号恢复，对于下行，将接收到的光信号进行光电转换，经相应的射频通道放大处理后，通过天线辐射到接收终端；对于上行，将通过天线接收到的电信号进行相应的射频通道放大处理与合并后的电光转换，转换为光信号后通过光纤传输。

　　WFDS技术创新性

　　 WFDS其技术创新点在于，传输上采用光载波承载模拟射频信号，获得3GHz以下频段内的复合射频信号传输能力；系统结构采用树形网络拓扑实现分层扩展、灵活组网。

　　l传输分布网络的可扩展结构特性，适于根据覆盖范围灵活组建不同规模的分布系统，工程设计和实施简单快捷；

　　l利用光纤丰富的传输带宽，以光载波调制解调方式传输射频信号，具有3GHz以下频段内多业务承载能力，光纤损耗极低，相比同轴馈线传输，可以实现更大范围覆盖和更远距离传输；

　　l传输分布网络的透明传输特性，使得网路节点具有相同的带宽和业务容量，能够在覆盖范围内提供全部业务接入，对于不同的通信系统而言，共享了同一个传输分布网络。

　　下面从业务优势、性能优势、设计优势、工程优势、维护优势、成本优势等6个方面对WFDS技术方案的先进性进行分析。

　　1、业务优势

　　WFDS技术方案不仅可实现TD-SCDMA及其他无线通信系统共用室内分布系统，还是驻地网络统一接入传输平台，可以承载3GHz以下频段公众通信系统的全业务接入，包括移动语音、VoIP、固定/无线宽带数据业务、基于TD-SCDMA的移动互联网业务、模拟/数字电视业务、集群通信，以及扩展承载安全监控、驻地工业设备的管理和服务信息（家庭水、煤、气）等，做为驻地泛在业务的承载网络平台，实现移动运营商的“最后一公里”室内分布系统向驻地信息承载网络演进。

　　2、性能优势

　　微功率分布式系统。降低了噪声，减少了干扰，提升网络性能，改善了无线数据业务的性能。使用了前置低噪放技术，提升基站接收灵敏度，降低手机发射功率；可以使用一个小区覆盖整个楼宇，有效避免导频污染和同、邻频干扰。

　　容量、覆盖的相关性降低。WFDS是通过光纤进行远距离、分布式覆盖的系统，极大降低了容量、覆盖的相关性，使业务集中单元接近信源，使用户业务接口单元接近用户，以便于使用微功率功放，减少干扰，降低噪声，净化电磁环境，并可以扩大覆盖范围，大大扩展了覆盖面积；

　　射频分布式系统。射频共享，所有天线端口均为系统总容量；所有的天线覆盖区域共享信源的总容量，大大提高了频率资源的利用效率。在容量共享的同时，还避免了一个室内覆盖项目内部的切换问题，大大提高网络的质量。

　　3、设计优势

　　基站容量共享，频率规划简单。WFDS的远端射频单元可以共享基站容量，射频资源根据业务量需求灵活调配，极大简化TD-SCDMA接入覆盖网络的频率规划，每个节点具有同带宽、等流量的特点，有效地、最大限度地利用无线网络资源；

　　组网灵活。WFDS可以根据容量灵活地进行分区，采用射频共享微功率分布的组网方式，适合不同面积、不同用户容量、多种场景组网；应用场景灵活，可适用于不同覆盖面积的应用；采用光纤分布式系统，可以适用于隧道、地铁、高速公路等狭长地带，以及车站、校园等话务量集中、不均衡的热点区域；

　　扩容实施简单。WFDS系统通过在主单元扩展信源板卡，就可以达到系统扩容和多制式覆盖的目的，扩容实施简单，投资节省。

　　4、工程优势

　　全光缆网络。由于光缆比传统传输线同轴电缆细软，施工中对建筑环境破坏可降至最低程度，可以使用建筑物或小区内的预留管道，易于施工。

　　安装快捷。主单元和信源设备共用机房；远端单元体积小，重量轻（约2Kg），安装方便；远端单元可以使用远程供电技术，降低了工程难度。

　　多网共建。改造扩容方便。

　　 5、维护优势

　　全网监控。WFDS可以实现全网智能监控，并可以通过监控系统调整远端单元的输出功率，进行网络优化；

　　网络自愈。监控系统能够及时发现故障点的准确位置，并通过调整相邻节点的发射功率消除覆盖故障造成的盲区；

　　故障率低：使用微功率设备保证了极低的故障率。

　　6、成本优势

　　建网投资幅度降低。由于传输线采用超低耗、低成本的光纤，采用微功率功放以及多信源集中接入，使建网投资大幅度下降；

　　投资保护。一次投入，可以达到多网共用的目的；WFDS一张物理网络可承载多种信息业务的综合接入传输；可以帮助运营商拓展当前业务运营范围，建设驻地多业务融合传输平台，便于实施业务捆绑，提高用户的忠诚度。

　　扩容成本低。有效降低了容量与覆盖的相关性，降低了网络未来扩展时的建设成本。

　　工程费用低。全光纤网络，工程建设简单。

　　结束语

　　总之，WFDS技术在京沪高铁公众移动通信覆盖项目中的应用充分体现出了大带宽、多融合、广覆盖的技术优势，将中国移动、中国联通、中国电信三大运营商的手机以及WLAN的无线业务网络实现了完全统一承载传输。相信这种多网共建共享的方式，必将成为未来网络建设的发展趋势。