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FTTA - 光纤到天线
今天的移动设备用户依靠无线连接来进行语音,数据甚至视频通信。 甚至家庭和企业也可能依赖于无线技术,特别是那些不在城市或郊区的FTTH(光纤到户)或FTTC(光纤到路边)服务的人。我们现在有些人使用术语FTTW作为光纤无线,因为无论我们使用什么类型的无线,无线依赖于光纤用于通信骨干网,并且越来越多地连接到无线天线。
无线并非完全无线。了解无线的最简单方法是将其视为一条链接,用于替换将蜂窝或无线电话连接到电话系统的电缆,或将计算机或者其他便携式互联网设备连接到网络的那条线。 为了理解无线,有必要研究几种不同且独特类型的无线系统,包括蜂窝无线电话,无线室内布线,市政或私人无线链路,甚至一些用于计算机外围设备连接的短距离链路。
为什么是FTTA?
光纤被用于连接塔,然后上塔连接天线的原因是宽带满足不了消费者的需求。为了在蜂窝系统中容纳更多带宽,使用新的蜂窝协议(4G,LTE,以及接下来的任何东西),但是还需要更多天线来支持更多频率。 因此,曾经具有3个天线用于覆盖的蜂窝塔可以具有二十二个天线。
对支持智能手机和平板电脑快速增长的数据使用的蜂窝带宽需求的增加需要升级塔 - 更多的带宽意味着更多的天线。 更多的天线意味着更多的电缆在塔上。 如果这些电缆是同轴电缆,则意味着更多的重量和抗风性,可能比塔的设计要多。 由于同轴电缆在高频下衰减信号,RF(射频)信号需要大量功率才能向塔上传输。
如今的电池塔正在进行改造,以用光缆代替旧的铜同轴电缆,以减轻重量和成本。 与光纤的其他应用一样,小尺寸和轻重量允许一根光纤电缆(通常还包括电源导线)代替许多同轴电缆。 此图显示了当前单元塔的外观。 该图对于快速查看而言过于复杂,因此我们将专注于塔的各个区域以显示光纤的使用方式,然后我们将讨论安装和测试问题。
蜂窝无线
移动电话系统已经成长为电信市场的主导地位。 拥有一个世纪广泛的固定电话系统的国家现在已经拥有比陆地线更多的手机。 没有开发基于固定电话的电话网络的国家完全跳过它们,并直接进入蜂窝无线网络,其采用率非常高。
虽然蜂窝无线最初是一个语音网络,但短信变得非常流行,大多数用户的语音都黯然失色。
智能手机将互联网带入手机,很快数据成为蜂窝网络的最大流量发生器。
在iPhone的第一个3-1 / 2年,AT&T声称他们的数据流量增长了8000% - 80倍! 现在视频正在进入这些相同的设备,为蜂窝网络流量创造了更快的增长速度。
△光纤到无线塔
为了适应这种流量水平,无线需要具有更多射频频谱的新系统。 目前的系统(某些系统的CDMA,美国的GSM,美国和世界其他地区的GSM)正在发展成具有更多数据带宽的新一代系统(4G,LTE)。 几乎从一开始,蜂窝塔通过光纤连接到电信网络,就像任何其他连接一样。 无线塔在底座上有小木屋,连接到光纤骨干网,将塔连接到各种电话公司。 随着流量的增长,通信铁塔需要更多的天线。 而不是塔上的3-4个天线,现在可以看到几十个,所以通信铁塔和建筑(通信塔)现在看起来像这样:
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塔楼或建筑物侧面的所有这些天线都产生了另一个问题。 过去,每根天线都是用一根大的(~2英寸,50毫米)同轴电缆连接起来,它同时为天线提供信号和电源。但是对于所有这些天线,这些电缆的尺寸,重量和均匀的风阻已成为一个大问题,成本也是如此。这些已升级为增加许多天线的塔表明这些大型同轴电缆存在问题。
这是铜缆被光纤取代的另一种应用。 一根小型光纤电缆可以替代所有这些同轴电缆,并且天线上的驱动器使用单独的电源线。 这些应用主要使用预制电缆组件,因为在塔顶部进行终端很难说。 一些应用使用塔顶部的预制件和底部的传统终端。 这些系统中的许多系统使用多模光纤,因为距离很短并且收发器对于MM光纤来说要便宜得多。
以下是康宁的照片,显示了远程天线头端和天线以及为天线提供服务的光纤终端。 请注意在塔顶使用预制电缆系统,使安装更加容易。 有些装置使用的复合电缆包括光纤和电源导线,因此只需要在塔上安装一根电缆。
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照片由康宁提供
许多蜂窝塔是独立拥有的,天线空间租给服务提供商。 光纤到塔和光纤到天线的安装通常由专门从事这种工作的独立承包商完成。
另一种选择 -小基站
小基站有许多名称,包括微基站。 它们是用于小地理区域的小型集成无线电和天线。 它们可以覆盖700MHz至2.6GHz的范围,功率输出为1-5W,远低于普通蜂窝天线。
它们的目的是安装在典型的城市固定装置上 - 墙壁,路灯,交通信号灯,公共汽车站,以及任何让它们稍微离地的装置
。
△阿尔卡特朗讯LightCube Radio Small Cell
由于它们覆盖的区域比普通蜂窝天线更小,因此用户连接的用户将减少,扩展可用带宽以增加每个用户可用的带宽。 大多数只需要一根SM光纤和直流电源安装就可以轻松安装市政电缆厂。 用于安装的光纤技术是标准OSP和前提 - 无需任何新功能。它们甚至可以使用PON技术来减少天线附近的电子设备。
分布式天线系统(DAS)
分布式天线系统(DAS)具有许多用途,从在大型办公楼或校园内的死区提供覆盖。 它们还用于具有大量人群的设施,这些设备期望蜂窝(和无线)服务,其中天线密度高但功率要求低。
△DAS图 - 典型应用
△室内DAS天线和远程无线电单元(KLA实验室)
DAS必须连接到服务提供商,这些服务提供商使用光纤回程完成大型设施的所有服务提供商,并且可以通过无线方式为较小的设施完成。 设施内部的连接通常采用单模光纤,遵循标准的房屋布线安装实践到远程天线单元(RAU),甚至可以通过同轴分路器驱动多个天线。
这里的框图是通用的 - 实际上每个DAS系统的制造商都有不同的操作块名称,有些包括独特的架构,甚至使用PON(无源光网络),如OLAN和FTTH。 但我们的想法是通过光纤向无数远程天线发送无线信号,转换为远程天线单元(RAU)的同轴电缆,然后分配到多个低功率天线,通常通过同轴分路器倍增,覆盖小区域。
光纤到塔
在蜂窝塔中,蜂窝天线连接到用户的移动设备,但所有这些通信设备必须连接到公共电话网络。 与许多固定电话用户一样,旧电话塔连接在铜质电话线上,但仍有电话连接。 然而,较旧的铜线没有足够的带宽用于现代移动设备,例如消耗大量数字数据的智能手机或平板电脑。
因此,大多数塔都连接在光纤上,提供几乎无限的带宽。 在偏远地区,安装光纤电缆可能很昂贵,通常使用微波链路。
对于远程塔而言,微波链路更具成本效益,并且与光纤相比其有限的带宽可能不是一个大问题,因为远程塔通常比城市或郊区的用户少。
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连接到手机信号塔
OSP光纤电缆的安装是传统的,地下的直接埋设的天线到塔上,并使用BBU的硬件终止在基座上。 安装OSP电缆的工作人员可能与执行塔式电缆的工作人员不同,因为OSP工作人员可能使用与FTTA安装不同的设备和程序。
连接到天线
传统的蜂窝塔(下方)使用铜同轴电缆。 网络反馈进入基站收发器,该基站收发器将塔上的模拟信号驱动到桅顶放大器,该桅顶放大器通过短同轴电缆连接到无源天线。 同轴具有高衰减,因此需要最终的天线驱动放大器来提供足够的信号来驱动天线。 基站收发信台具有用于通过电缆的数字电话网络(通常是光纤)或微波天线馈电的接口。
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传统的同轴电缆链接到天线
如今的塔楼正在向基于光缆的数字系统转移到远程无线电单元(RRU,有时称为远程无线电头的RRH),它将数字信号转换为模拟信号,并通过铜同轴电缆驱动无源天线。 塔上的电缆有光纤和电导体,通常在铠装夹套内。
基带单元(BBU)通过光缆或有时是微波天线连接到电信网络。
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如今的塔图
许多系统使用称为CPRI的数字通信标准 - 通用公共无线电接口 - 来连接BBU和RRU。 CPRI是一种行业合作,旨在为无线电设备控制(REC)和无线电设备(RE)之间的无线电基站的关键内部接口定义公开可用的规范。 合作定义规范的各方是爱立信AB,华为技术有限公司,NEC公司,阿尔卡特朗讯和诺基亚西门子通信。
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有源天线系统
有源天线是最新技术 ,并开始安装在新系统中。 天线是有源设备,RRU集成在天线中。 有些塔已经安装了这样的天线(2014年)。 对于有源天线,只需要光纤/铜缆就可以直接从BBU传输数字信号并为天线供电。
典型的塔图
塔上的电缆有光纤和电导体,通常在铠装夹套内。 塔顶可以有一个连接RRU的光纤/铜配电箱。 3个天线系统通常有3个RRU,旨在实现全无线覆盖。 有些系统使用一根电缆为所有3个天线供电,因此使用配电箱将主电缆分成3个电缆,每个RRU。 如果使用3根电缆,每个RRU一根,则可能不使用配电盒。 还提供更小的仅光纤配电箱。 RRU具有来自BBU下方的光纤和铜缆功率输入,并且根据天线,同轴电缆输出到天线,一根或两根电缆。 各种供应商可以不同地对塔顶部的设备进行分区,但功能通常遵循该图。
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FTTA塔图
电缆通常是预制组件,在工厂中以适当的长度端接并在大型线轴上运输以便安全运输。 典型的FTTA电缆在一根电缆中同时具有光纤和铜电源导线,通常在护套下面有护甲用于保护。 根据电子设备,光纤可以是单模或多模光纤。 连接器通常选择小尺寸的双工LC类型。 安装人员的主要问题是确保光缆在安装过程中受到保护并且不会损坏。
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线轴上的电缆
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该电缆有12根光纤,用于6个链路和3根电源导线