廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王紫萱

摘要：隨著工廠生產(chǎn)智能化程度的不斷提升，以及計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的不斷發(fā)展與推進(jìn)，智能裝備、智能終端、智能傳感器等設(shè)備使用頻率不斷提升。廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)，有效解決了室外基站信號覆蓋范圍局限，廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)弱不均甚至存在通訊盲區(qū)的問題，通過無線通訊技術(shù)對廠房內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃，從而提升生無線通訊信號質(zhì)量和覆蓋范圍。本文通過對廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究，提供一種有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：廠房;無線通訊;設(shè)計(jì)

伴隨智能終端設(shè)備在日常工作中投入使用，廠房內(nèi)對無線通訊網(wǎng)絡(luò)的需求已成為標(biāo)準(zhǔn)需求。然而大量鋼結(jié)構(gòu)的廠房，對無線通訊網(wǎng)絡(luò)信號的質(zhì)量和覆蓋范圍造成了極大影響，單純依靠室外運(yùn)營商基站，無法滿足日常通訊網(wǎng)絡(luò)需求，影響通訊的效率和質(zhì)量。廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)，可以有效改善和解決以上問題，改善廠房內(nèi)通訊系統(tǒng)質(zhì)量，提升廠房區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)的接通率。通過對廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整體規(guī)劃，全面提升無線通訊網(wǎng)絡(luò)的信號質(zhì)量和覆蓋范圍。

1 廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1使用需求

無線網(wǎng)絡(luò)信號需充分考慮建筑物產(chǎn)生的屏蔽和信號吸收作用，避免無線通訊網(wǎng)絡(luò)信號弱區(qū)域、盲區(qū)的出現(xiàn)。此外，在無線通信網(wǎng)絡(luò)容量方面，要結(jié)合區(qū)域訪問量，避免發(fā)生無線信道擁塞現(xiàn)象?，F(xiàn)階段，解決以上問題常見的是使用室內(nèi)分布系統(tǒng)或小型基站系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋。

1.2設(shè)計(jì)原則

廠房無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，包括統(tǒng)一性原則、質(zhì)量保證原則、經(jīng)濟(jì)性原則和可行性原則。無線通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)必須緊密結(jié)合需求，整體規(guī)劃，構(gòu)建完成后，在性能、指標(biāo)等方面應(yīng)符合技術(shù)規(guī)范要求，同時方便日后的維護(hù)。廠房無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)建設(shè)，應(yīng)結(jié)合建筑物的物理結(jié)構(gòu)，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，同時在不影響內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行和裝修的前提下，同時具備施工條件。

2 廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)

2.1系統(tǒng)組成

無線通信網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)包括信號源和分布系統(tǒng)兩部分。信號源為宏蜂窩、微蜂窩、射頻拉遠(yuǎn)模塊或者直放站;分布系統(tǒng)由無源器件（功分器、合路器、耦合器等）、有源器件（干線放大器等）和室內(nèi)天線組成（如圖1-1：無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)示意圖）。

根據(jù)是否需要外接電源，可將無線通信網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)分為無源分布系統(tǒng)和有源分布系統(tǒng)兩類。無源分布系統(tǒng)主要由無源器件以及室內(nèi)天線組成，利用耦合器、功分器等無源器件進(jìn)行分路后，通過同軸電纜將信號均勻分配道分散安裝于廠房內(nèi)的小功率天線，實(shí)現(xiàn)對廠房內(nèi)信號的覆蓋。有源分布系統(tǒng)把基站或微蜂窩直接耦合的信號轉(zhuǎn)換為光信號，通過光纖將射頻信號傳輸?shù)椒植荚趶S房各個區(qū)域的遠(yuǎn)端單元，在遠(yuǎn)端單元再進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，經(jīng)放大器放大后通過天線對廠房內(nèi)各區(qū)域進(jìn)行覆蓋。

2.2信號源選擇

廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)的信號源選擇，需結(jié)合廠房終端分布、訪問量以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)覆蓋類型進(jìn)行整體考慮。容量方面如訪問量較低，覆蓋范圍較小，可以選擇直放站或者從外部耦合信號的方式作為信號源，如數(shù)據(jù)訪問覆蓋范圍適中的，則需安裝宏基站或微基站作為信號源，對于高密度和較大范圍覆蓋的，則可以射頻拉遠(yuǎn)作為信號源。

2.3天線選擇

廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)的天線選擇應(yīng)小功率、多點(diǎn)位的不知方式?？裳貜S房內(nèi)通道路徑進(jìn)行安裝和敷設(shè)，根據(jù)實(shí)際需要可采用埋藏安裝和裸漏安裝。采用埋藏安裝方式，需適當(dāng)提升天線口功率以滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求。對于靠近廠房邊緣的天線，需控制外泄，確保外泄強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 數(shù)據(jù)傳輸

3.1傳輸原理

數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在由某種傳輸媒體連接的發(fā)送器和接收器之間。通信都是以電磁波的形式進(jìn)行的。傳輸媒體可分為導(dǎo)向傳輸和非導(dǎo)向傳輸兩類。對于導(dǎo)向傳輸而言，電磁波在導(dǎo)線引導(dǎo)下沿某一物理路徑前進(jìn)至導(dǎo)向媒體。非導(dǎo)向媒體也稱為無限傳播，它提供了傳輸電磁波的方式，但并不引導(dǎo)它們的傳輸方向。

3.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。協(xié)議一般包含應(yīng)用層（與用戶應(yīng)用進(jìn)程的接口）、表示層（數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換）、會話層（會話管理與數(shù)據(jù)傳輸同步）、傳輸層（端到端可靠的數(shù)據(jù)傳輸）、網(wǎng)絡(luò)層（分組傳送，路由選擇、流量控制）、數(shù)據(jù)鏈路層（相鄰結(jié)點(diǎn)內(nèi)無差錯傳送幀）、物理層（在物理媒體上透明傳輸位流）、第0層（媒體介質(zhì)層）。

3.3局域網(wǎng)擴(kuò)展

局域網(wǎng)的擴(kuò)展一般在物理層或數(shù)據(jù)鏈路層內(nèi)。在物理層中擴(kuò)展需要主機(jī)使用光纖和一對光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線器后用多個集線器連成更大的局域網(wǎng)，但集線器組成的局域網(wǎng)都要在一個碰撞域中。在數(shù)據(jù)鏈路層中擴(kuò)展局域網(wǎng)需要使用網(wǎng)橋，使用網(wǎng)橋可以過濾通信量，擴(kuò)大物理范圍，提高可靠性并可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域。

4 廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著智能時代的來臨，廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)需求將飛速發(fā)展。如智能裝備、智能監(jiān)控、智能控制、智能盤庫、VR技術(shù)引用等，其均需要無線通訊網(wǎng)絡(luò)的有效支撐，因此廠房內(nèi)對無線通訊網(wǎng)絡(luò)的依賴程度將持續(xù)提升。然而，現(xiàn)代鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)和大量的鋼結(jié)構(gòu)對外部無線信號造成了不同程度的屏蔽，導(dǎo)致廠房內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量下降。廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)是增強(qiáng)廠房內(nèi)信號，提升廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的有效手段。廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)如有條件應(yīng)與廠房同步設(shè)計(jì)、同步施工建設(shè)，關(guān)注相交匯鄰點(diǎn)區(qū)域的信號源優(yōu)化，配置合理的訪問優(yōu)先級，實(shí)現(xiàn)最穩(wěn)定的無線通訊環(huán)境。此外，伴隨當(dāng)前5G技術(shù)的發(fā)展，在無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)構(gòu)建過程中，還需充分考慮當(dāng)前設(shè)計(jì)方案與5G技術(shù)的相互融合，以滿足未來伴隨通訊技術(shù)發(fā)展，廠房內(nèi)無線通訊的需求。

5 總結(jié)

伴隨著數(shù)字信息技術(shù)、電子通訊技術(shù)的的飛速發(fā)展，人們在生產(chǎn)工作過程中對網(wǎng)絡(luò)通訊的依賴程度日益提升。廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)能夠有效解決廠房內(nèi)室外基站覆蓋信號衰減和盲區(qū)存在的問題，通過引入信號源，廠房內(nèi)分路分配、信號放大的方式，滿足無線設(shè)備通訊需求，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠有效進(jìn)行信息傳輸和信息聯(lián)動，提升廠房內(nèi)無線通訊網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。未來，隨著無線通訊技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，新方法，新技術(shù)，新模式，新設(shè)備將不斷涌現(xiàn)，對現(xiàn)有無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)、完善和升級，甚至顛覆性的方案。同時，無線通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也會隨著技術(shù)的發(fā)展，擁有更廣范圍的應(yīng)用場景。