基于RFID技術(shù)的新型室分天線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究

石玉偉 邵瑩

【摘要】? ? 采用傳統(tǒng)無(wú)源器件的室內(nèi)分布系統(tǒng)無(wú)法直接監(jiān)控，室分故障問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，基于RFID技術(shù)的新型室分天線監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了室分天線監(jiān)控的可視化，解決了無(wú)源室分天饋系統(tǒng)故障無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)與上報(bào)的問(wèn)題，縮減了故障排查時(shí)間，提升了用戶感知;故障發(fā)現(xiàn)由被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)，故障分析由定性轉(zhuǎn)變?yōu)槎?，故障定位由盲目轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)，提高了室分系統(tǒng)維護(hù)和巡檢的效率。

【關(guān)鍵詞】? ? RFID? ? 合路器? ? 探針? ? 天線方向圖

一、概述

隨著我國(guó)移動(dòng)通信業(yè)的飛速發(fā)展，室內(nèi)分布已基本覆蓋了城市絕大部分的室內(nèi)深層區(qū)域，采用傳統(tǒng)室分無(wú)源器件如天線、耦合器、衰減器、負(fù)載、電橋、合路器、多載波合路系統(tǒng)的室內(nèi)分布系統(tǒng)無(wú)法直接監(jiān)控;室內(nèi)分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障隱形化，很難直接判斷，通過(guò)基于RFID技術(shù)的新型室分天線監(jiān)控系統(tǒng)，利用監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集覆蓋天線測(cè)量數(shù)據(jù)，并在后臺(tái)進(jìn)行融合關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)了室分系統(tǒng)的天線告警可視化和在網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)室分系統(tǒng)鏈路中存在的故障，使室分網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)控粒度大幅提高，由有源設(shè)備告警提升到室分系統(tǒng)具體故障，有效降低了室分系統(tǒng)維護(hù)和巡檢工作量，大大提高了室分系統(tǒng)維護(hù)的工作效率。

二、系統(tǒng)基本原理

2.1 RFID技術(shù)簡(jiǎn)介

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification）技術(shù)是從上世紀(jì)80年代走向成熟的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展十分迅速。RFID技術(shù)可以用來(lái)識(shí)別和跟蹤幾乎所有物理對(duì)象，并由此可以構(gòu)建一個(gè)容納和連結(jié)世界上所有物品的廣泛的智能網(wǎng)絡(luò)，RFID技術(shù)是一門綜合的技術(shù)，它涉及到微電子技術(shù)、材料科學(xué)、微波技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件以及現(xiàn)代管理科學(xué)等許多領(lǐng)域。

射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)從本質(zhì)上講是一種無(wú)線通信技術(shù)，可以通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。從結(jié)構(gòu)上講RFID是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線系統(tǒng)，只有兩個(gè)基本器件：閱讀器和應(yīng)答器。應(yīng)答器由天線，耦合元件及芯片組成，一般來(lái)說(shuō)都是用標(biāo)簽作為應(yīng)答器，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象，標(biāo)簽在識(shí)別時(shí)可從閱讀器發(fā)出的電磁場(chǎng)中得到能量，并不需要額外電源;閱讀器由天線、耦合元件、芯片組成，讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息，可設(shè)計(jì)為手持式讀寫器或固定式讀寫器。RFID電子標(biāo)簽的閱讀器通過(guò)天線或其他媒介與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌?/p>

2.2系統(tǒng)架構(gòu)及工作流程

基于RFID技術(shù)的新型室分天線監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)，工作流程描述如下：

（1）利用監(jiān)測(cè)主機(jī)（RFID閱讀器）發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)合路器進(jìn)入射頻室分系統(tǒng)并傳輸?shù)礁麈溌纺┒说奶炀€單元;

（2）天線端的外置探針（應(yīng)答器）接收到監(jiān)測(cè)主機(jī)的信號(hào)后進(jìn)行應(yīng)答;

（3）監(jiān)測(cè)主機(jī)檢測(cè)外置探針?lè)答伒男盘?hào)強(qiáng)度并進(jìn)行初步處理;

（4）監(jiān)測(cè)主機(jī)將檢測(cè)到的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)并進(jìn)行基于智能學(xué)習(xí)算法的融合關(guān)聯(lián)分析：當(dāng)室分系統(tǒng)無(wú)源器件連接接觸不良或不穩(wěn)定時(shí)，RFID閱讀器監(jiān)測(cè)到線損將增大，如測(cè)量到線損值>基準(zhǔn)值（采用初始采集到的多采樣周期線損均值）+偏移量（根據(jù)站點(diǎn)場(chǎng)景和重要等級(jí)進(jìn)行不同的設(shè)置），室分天線狀態(tài)將呈現(xiàn)為告警狀態(tài);如無(wú)法監(jiān)測(cè)到線損回傳，連續(xù)N個(gè)周期，則系統(tǒng)也將顯示為異常，從而得出室內(nèi)分布系統(tǒng)的各鏈路運(yùn)行狀態(tài)并推送到客戶端，實(shí)現(xiàn)對(duì)室分系統(tǒng)的故障診斷及定位。

三、監(jiān)控效果驗(yàn)證

按照簡(jiǎn)單快速方便的原則，分公司選擇在濟(jì)南市槐蔭區(qū)海和購(gòu)物廣場(chǎng)對(duì)現(xiàn)有室分天線系統(tǒng)進(jìn)行基于RFID技術(shù)的監(jiān)控監(jiān)管，在RRU側(cè)通過(guò)多頻合路器的方式引入RFID讀寫器，在天線末端張貼唯一編碼的RFID標(biāo)簽，讀寫器通過(guò)合路器的方式接入室分天饋系統(tǒng)，讀取安裝在室分天線上的電子標(biāo)簽以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)室分鏈路的實(shí)時(shí)監(jiān)控、質(zhì)量評(píng)估。

故障檢測(cè)結(jié)果顯示出現(xiàn)2處天線故障點(diǎn)位，如圖2所示。結(jié)合室分系統(tǒng)拓?fù)鋱D初步判斷：導(dǎo)致1樓ANT2天線出現(xiàn)故障的節(jié)點(diǎn)可能在PS1-7-1F二公分后至ANT2天線之間鏈路上;導(dǎo)致6樓ANT3天線出現(xiàn)故障的節(jié)點(diǎn)可能在PS1-7-6F二公分后至ANT3天線之間鏈路上。

對(duì)①的故障進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查，首先找到ANT2-1F天線在安裝圖的具體位置，到天線處查看，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)在ANT2-1F天線連接處接頭未擰緊，導(dǎo)致出現(xiàn)故障，現(xiàn)場(chǎng)把該接頭擰緊之后再次檢測(cè)，故障消除;對(duì)②的故障進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查發(fā)現(xiàn)6樓ANT3天線下信號(hào)輸出較其他天線信號(hào)輸出弱，天線電平輸出在-57dBm，而6樓ANT2天線下電平輸出為-23dBm，懷疑是天線故障導(dǎo)致，嘗試現(xiàn)場(chǎng)更換6樓ANT3天線，更換后天線下電平輸出為-23dBm，再次檢測(cè)，故障已經(jīng)消除，如圖3所示。

四、系統(tǒng)引入后對(duì)覆蓋效果的影響評(píng)估

4.1天線方向圖對(duì)比測(cè)試

基于RFID技術(shù)的新型室分天線監(jiān)控系統(tǒng)末端引入RFID電子標(biāo)簽（探針），為驗(yàn)證天線粘帖RFID電子標(biāo)簽后是否會(huì)對(duì)天線本身的方向圖產(chǎn)生影響，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室暗室環(huán)境下對(duì)同一副天線粘帖RFID電子標(biāo)簽前后的方向圖進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，如圖4所示如下：

紅色為原天線方向圖，藍(lán)綠色為粘貼了RFID電子標(biāo)簽之后的天線方向圖，從圖3呈現(xiàn)出的測(cè)試結(jié)果分析，紅色和藍(lán)綠色曲線基本是重合的，表明RFID電子標(biāo)簽粘帖到天線后對(duì)原有的天線方向圖幾乎沒有影響，說(shuō)明天線在粘帖RFID電子標(biāo)簽后不會(huì)影響天線本身的覆蓋性能。

4.2接入合路器損耗測(cè)試

為驗(yàn)證接入合路器接入室分系統(tǒng)后對(duì)原系統(tǒng)覆蓋的影響，我們使用信號(hào)發(fā)生器和頻譜儀在900MHz和1.8GHz頻段對(duì)合路器的插入損耗進(jìn)行了測(cè)試，接入合路器在900MHz頻段的插入損耗為0.14dB，在1800MHz頻段的插入損耗為0.15dB，對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳輸影響極小，對(duì)原有室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋影響可以忽略不計(jì)。

4.3現(xiàn)場(chǎng)覆蓋效果對(duì)比測(cè)試

對(duì)海和購(gòu)物廣場(chǎng)B1F、B2F進(jìn)行新型室分監(jiān)控系統(tǒng)部署前后的現(xiàn)場(chǎng)CQT打點(diǎn)測(cè)試，通過(guò)表1測(cè)試對(duì)比分析可看出，在新型室分天線監(jiān)控系統(tǒng)部署前后，B1F、B2F覆蓋場(chǎng)強(qiáng)在正常的測(cè)試波動(dòng)范圍內(nèi)，沒有變?nèi)?，監(jiān)控系統(tǒng)的部署對(duì)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果沒有影響。

五、分析總結(jié)

傳統(tǒng)室分系統(tǒng)只能監(jiān)控到有源設(shè)備，基于RFID技術(shù)的新型室分天線監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果沒有影響，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)室分網(wǎng)絡(luò)全系統(tǒng)的主動(dòng)式監(jiān)控和檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)室分系統(tǒng)鏈路中存在的故障，使室分網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)控粒度大幅提高，由有源設(shè)備告警提升到室分系統(tǒng)具體故障位置告警，可視化呈現(xiàn)室內(nèi)分布系統(tǒng)的鏈路狀態(tài)，有利于及時(shí)排除室分網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的故障，大幅提高室分系統(tǒng)維護(hù)和巡檢的效率，保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，改善用戶感知，提升品牌形象。

基于RFID技術(shù)的新型室分天線監(jiān)控系統(tǒng)要求對(duì)所監(jiān)控的天饋系統(tǒng)每副覆蓋天線粘貼RFID電子標(biāo)簽，據(jù)估算，若要對(duì)全部天饋實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋式的監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)造價(jià)（含RFID電子標(biāo)簽、接入合路器、讀寫器，不含后臺(tái)數(shù)據(jù)及應(yīng)用平臺(tái)）接近室分天饋整體造價(jià)的40%，在使用新型室分天線監(jiān)控系統(tǒng)的過(guò)程中，需要因地制宜地進(jìn)行精確分析，選擇業(yè)務(wù)量大、客戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)感知敏感、VIP客戶經(jīng)常駐留、人工巡查不方便的重要口碑場(chǎng)景進(jìn)行部署，以實(shí)現(xiàn)精確化、效益化的建設(shè)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]徐小龍.物聯(lián)網(wǎng)室內(nèi)定位技術(shù)[M].北京： 電子工業(yè)出版社，2017年8月

[2] 湯平，邱秀玲，陳晶瑾.傳感器及RFID技術(shù)應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2018年7月