世界足球錦標賽 Zinwave 分散式天線系統 無線通訊 DAS

大型運動賽事一睹為快 DAS兼顧覆蓋率/頻寬

2011-05-16
運動賽事的風靡,促使運動場設計者進一步考慮如何提高場館內部的無線訊號覆蓋率,以及如何紓解觀賞者即時分享精采的運動狀況時突然暴增的網路流量,此時專用的DAS架構將是較佳的考量,其中主動式DAS更具備成本優勢。
2010年運動賽事的轉播在世界各地的新聞上都有很高的能見度。透過超大容量的特殊場館,證明地主國在舉辦大型運動賽事的能力,這也讓亞洲國家思考如何在體育館內布建無線通訊這個重要問題。

藉由台灣、中國大陸與日本的大型的表演場地,讓地主國不只有機會展示群眾的容納能力與基礎建設設備,同時也能顯示其處理複雜技術問題的能力,其中一個技術問題就是在上萬人群眾的嚴苛射頻環境中,提供強大而穩定的無線服務。

在體育館,提供無線服務的挑戰十分特別,有些問題只有在體育館才會遇到;有些則是在企業或家庭環境中進行建置時也會碰到。然而有一點是無可否認的,時代已在改變,設計與建造最新建築與體育館的工程師也了解須預先考慮提供無線服務此一層面。

分享運動賽事提高網路流量

首先要了解的第一個問題是,為什麼體育館內需要室內無線(IBW)連線?這個問題的答案有兩個主要的面向,亦即覆蓋與容量。「覆蓋」是在建築內提供無線服務,讓使用者可用所選的網路連線;而「容量」所指的是提供足夠的頻寬,以符合使用者的類型與使用方式。覆蓋與容量某種程度上也相互關聯。

增進建築內的覆蓋範圍此需求是由一些因素驅動。首先,現在的使用者需要無所不在的頻寬,同時行動的傳訊與相關的應用服務的使用頻率也逐年增長。新的行動通訊需要較高的速度,可善用IBW提供的頻寬,為傳輸服務維持良好的訊號質量不只可以提供良好的使用者經驗,同時也可以為業者控制網路的流量成本。

過去,行動業者與建商或建物擁有者都使用「從外而內」的方法提供傳統的手機語音與簡訊服務的無線覆蓋。這些服務典型來說是在較低頻段提供,頻寬也很低,語音與簡訊服務可在有限的訊號強度與建築物的訊號低穿透率下提供,尤其在大量使用大型蜂巢網路的歐洲更是如此。在體育館中,這些服務可能會更偏重簡訊,因為在身旁觀眾尖叫的情況下,講手機並不容易,因此技術上的難度並不比「傳統的」服務來得高。然而在設計建物內服務的時候,也須考慮到電信業界的改變,多媒體訊息服務在2002年問世,近年來行動業者也推出3G技術以滿足行動資料傳輸的需求。

由於全世界的業者開始推出4G網路,改變的腳步會持續進行。雖然還不知這些需求會由使用者推動,還是網路設備廠商會借由開發更多先進技術刺激需求,或是使用者裝置的製造商會推出最新的「必備」智慧型手機或應用讓銷售成長,但需求絕對存在。現在一堆不同無線標準的各種服務往往讓人混亂不已,而所有這些服務都須在場館內支援,同時也包括未來才會出現的新標準。

一些分析師注意到光是東南亞就有極大的成長,國際數據資訊(IDC)預測在語音服務上會有積極的成長,在智慧型手機的數量上會有整體25%的成長,同時行動網際網路上會有80%的滲透率。2009年12月,行動資料傳訊的使用已超過的行動語音使用,許多人透過手機或無線網路的連線,使用Twitter或Facebook來分享目前的近況,或是上傳照片或影像。在足球賽中閃光燈此起彼落,而其中很多拍的照片都透過電子郵件或是多媒體簡訊傳送。

在世界盃比賽時,在單一場館會有超過九萬人,而其他正在亞洲建造的場館有更大的容量。當考量有九萬人可能同時分享現在的比賽狀況如進球、受傷、犯規或其他狀況,就會了解無線流量的龐大。

除了上述的挑戰外,場館中還要讓該國各家業者提供各項服務。因此任何一種覆蓋方法都還要考慮業者的狀況,同時要橫跨不同頻率的不同服務。亞洲在提供包含CDMA800的各式各樣服務上是一個挑戰,且還不能忘記室內還有雙向無線電的緊急通訊的需求,這些服務也須以無線傳輸提供。

無線訊號須覆蓋整體建築物

現在的運動場都需要容納大量的觀眾,而場館都還需要行動訊號能遍及四處。建築公司與建築師在建設時往往就須考慮提供無線服務。然而,雖然場館的建築人員一般都了解無線訊號須覆蓋四處,但其還是有把天線「藏起來」的傾向,建築上與無線提供上就會有所衝突,因此在工程師與建築師之間建立良好的溝通與合作意願就變得十分重要。

足球場對無線訊號傳送來說是一個相當不良的環境。因為場館須讓觀眾有最好的視野,因此都會在凹碗型中放上多層的斜坡。讀者第一印象可能會覺得這對訊號傳訊有幫助,但為所有觀眾提供穩定訊號,就須在正中央放置天線,這顯然在場館中是不可能的事,所以就須用一些方法讓訊號在場館各地均勻傳遞。

使用加強水泥與金屬破璃等新型的建材也讓無線訊號的衰減更為嚴重。同時觀眾的要求也更高,希望能看到不受阻擋的「直接」賽況。許多新型的場館如日本靜岡的體育場,或是中國大陸廣州的體育場,都使用內撐的支架式屋頂,可能會擋住一些席位的視野。當然移動這些垂直支撐可能讓觀眾視野更佳,但也讓天線放置的可能位置更少,這個問題可以藉由在屋頂的支架放置天線解決,但由於場館的屋頂設計限制,放置須十分小心地考慮天線的類型與連接線材的接線問題。

DAS成解決之道

從覆蓋的角度可知覆蓋觀眾的最好方式就是在體育館正中央放置天線提供訊號。然而就算可行,也不一定能為所有席次提供足夠的頻寬,訊號也未必能有足夠的強度穿透一些封閉空間,如禮品店、用餐區或貴賓包廂。

從頻寬的角度來說,體育場日漸增加的面積也讓服務與應用的需求更為增加,這也表示場館需特定的基地台以提供較高的流量。換言之,就算覆蓋可由大型蜂巢網路提供,網路的區域流量也可能會在比賽時被全部塞滿。因此不管從場外還是場內的角度來看這個問題,新型場館都須為觀眾提供專門的無線存取,在運動場這類需要提供穩定無線覆蓋的建築物中,最好的辦法是使用分散式天線系統(DAS),這樣一來,無線訊號就可由特定基地台處理,同時服務也是由場館的分散天線提供。

傳統的主動式/混合式DAS可以部署特定的硬體提供多種服務,這些硬體可與通用天線結合。傳統主動方式的限制之一,就是服務特定硬體不一定能支援所有的服務頻寬,再者,多重硬體配置或是可能的分散式系統都會有很高的成本。被動式的DAS則包含一組網路,內有同軸電纜,橋接器與功率分散器,以將無線訊號分散到整個場館中,這種方法的缺點是無線頻寬訊號在纜線中無法傳遞太遠,訊號在長距離中可能會減損,尤其使用高頻服務時更是如此。同軸電纜既粗又重,同時沒有彈性,因此在建物布建上有難度,在安裝上也很耗時、耗成本,可能比安裝光纖需要五到十倍的時間。纜線較高的安裝成本、還有在高頻上的不良傳輸都是問題,同時被動式DAS沒有內含的回報錯誤功能,可能會增加維護上的時間與成本。

因此,被動DAS在較大的建物中可能會有較大的距離限制,也讓主動式的DAS有更高的優勢。再者,由於元件是主動的,其中的裝置有問題時較容易找到,也讓主動式DAS有較可靠的連線與管理能力。

寬頻主動DAS崛起

最近第三種DAS的選項也被提出,使用的是寬頻的主動方式。這種寬頻主動DAS同時支援各種或一些的無線服務、協定、調變方式或是頻寬,毋須服務特定的裝置。使用這種方法,系統就可以保證一定支援最新服務,因為不需要特別的裝置或是昂貴的更新,就可以加入新的服務。

若在場館的無線設備中使用此種寬頻方式,場館的建築者即可確定手機、保安、大眾安全與其他特定服務都能使用單一系統支援。這樣不管同時使用幾種或哪些服務,都可以保障建築與相關人員的安全,這些寬頻系統的寬頻能力同時也無需服務特定裝置,可降低硬體與安裝的成本。

在運動場中提供良好的無線訊號取決於許多因素,要克服這些挑戰,同時提供可靠的服務,場館的建築人員須趁早與支援人員協調,以符合觀眾逐漸增加的連線需求,也要為未來出現的網路技術提早考慮,更要滿足建築師為建築所作的藝術考量。

(本文作者為Zinwave亞洲副總裁)

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