ГИБРИДНАЯ КАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА И СЕТЬ ДЛЯ БЕСПРОВОДНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ ВНУТРИ ЗДАНИЯ
HYBRID CABLING SYSTEM AND NETWORK FOR IN-BUILDING WIRELESS APPLICATIONS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение направлено на создание гибридной системы кабелепроводки и сети для беспроводных приложений внутри здания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Продолжающееся расширение беспроводной связи и сопутствующих ей беспроводных технологий будет требовать намного большего количества "ячеек", чем развернуто в настоящее время. Это расширение оценивается в двойное-тройное по сравнению с текущим числом ячеек, в частности, при развертывании сетей 4G/LTE (Long Term Evolution). Это резкое увеличение числа ячеек вызвано, по крайней мере отчасти, большей величиной требуемой полосы пропускания для беспроводных приложений, причем полоса пропускания ячейки должна разделяться со всем имеющимся пользовательским оборудованием в пределах дальности действия.
Лучшее покрытие беспроводной связи необходимо, чтобы получить полосу пропускания для растущего числа клиентов, которые требуют ее. Вследствие этого, в дополнение к новым развертываниям традиционных, больших макроячеек существует потребность в расширении числа микроячеек (точек внутри сооружений, таких как офисные здания, школы, больницы и жилые здания). Распределенные антенные системы беспроводной сети внутри здания (DAS) используются для улучшения покрытия беспроводной связи внутри здания и связанных с ними сооружений.
Традиционные DAS используют стратегически расположенные антенны или излучающие коаксиальные кабели (коаксиальные кабели с утечкой) по всему зданию для передачи радиочастотных (РЧ) сигналов в частотном диапазоне 300 МГц - 6 ГГц.
Традиционные радиочастотные технологии включают TDMA, CDMA, WCDMA, GSM, UMTS, PCS/cellular, iDEN, WiFi и многие другие.
В некоторых странах операторы обязаны по закону расширять покрытие беспроводной связи внутри здания. В США развитие беспроводных приложений внутри здания вызывается требованиями полосы пропускания и соображениями безопасности, в частности, по мере перехода к текущим архитектурам 4G и далее.
Имеется некоторое число известных сетевых архитектур для распределения беспроводной связи внутри здания. Они включают варианты выбора из пассивной, аналоговой/с применением усилителей радиочастотного сигнала, RoF (Radio over Fiber, также известная как RFoG, или радиочастотный сигнал по стеклу), и волоконной транспортной сети к пико- и фемтоячейкам. Имеются также гибриды этих архитектур, например вертикальное распределение RoF с протяженным пассивным коаксиальным распределением от удаленного блока к остальной горизонтальной кабельной системе (например, внутри пола).
Активные архитектуры обычно включают передачу обработанных радиочастотных сигналов по волоконно-оптическим кабелям на удаленные электронные устройства, которые восстанавливают электрический сигнал и передают/принимают его. Пассивные архитектуры включают компоненты, излучающие и принимающие сигналы, обычно через излучающую сеть коаксиальных кабелей с нарушенным экраном. Гибридные архитектуры включают оптическую передачу необработанного радиочастотного сигнала на точки активного распределения сигнала, где он подается на множество коаксиальных кабелей, оканчивающихся несколькими передающими/принимающими антеннами. Эти традиционные архитектуры могут иметь ограничения по сложности и дороговизне электронных компонентов, неспособности обеспечить легкость добавления сервисов, неспособности поддерживать все сочетания сервисов, ограничения расстояния или неудобные требования при установке.
Традиционные проводные сети для беспроводных приложений внутри здания включают проводные сети RADIAFLEX™, предлагаемые RFS (www.rfsworld.com), стандартные ½-дюймовые коаксиальные кабели для горизонтальных проводных сетей, 7/8-дюймовые коаксиальные кабели для проводных сетей вертикального распределения, а также стандартные оптоволоконные проводные сети для вертикального и горизонтального распределения.
Осуществление кабелепрокладки внутри здания для различных беспроводных сетевых архитектур представляет физические и эстетические трудности, в особенности в старых зданиях и сооружениях. Эти трудности включают получение доступа к зданию, ограниченность места для распределения в вертикальных шахтах и пространства для размещения кабелей и работы с ними.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения, гибридная система кабелепроводки для обеспечения покрытия беспроводной связи в здании включает впереднаправленный канал, включающий по меньшей мере одно оптическое волокно для передачи первого сигнала, генерируемого на радиочастотном входном блоке, к радиочастотному антенну узлу, и обратнонаправленный канал, включающий коаксиальный кабель, в котором часть обратнонаправленного канала включает излучающий коаксиальный кабель, сконфигурированный для приема второго сигнала, переданного беспроводным пользовательским оборудованием в здании, и передачи второго сигнала на радиочастотный входной блок.
В другом варианте осуществления по обратному каналу подается питание радиочастотного антенного узла. В еще одном варианте осуществления обратнонаправленный канал подводит питание радиочастотного антенного узла через центральный проводник излучающего коаксиального кабеля.
В другом варианте осуществления гибридная кабельная система дополнительно включает преобразователь для преобразования сигнала впереднаправленного канала из оптического в электрический для передачи при помощи радиочастотной антенны радиочастотного антенного узла.
В другом варианте осуществления гибридная система кабелепроводки далее включает многоканальный кабель с адгезивным покрытием для передачи радиочастотного сигнала, включающий основной корпус с по меньшей мере множественными трактами, сформированными вдоль по всей длине, и фланцевую часть с адгезивным покрытием для монтажа кабеля на монтажную поверхность. В еще одном варианте осуществления обратнонаправленный канал размещен в первом тракте, а впереднаправленный канал размещен во втором тракте. В еще одном варианте осуществления радиальное положение излучающего коаксиального кабеля поддерживается по всей длине радиочастотного сигнального кабеля.
В другом варианте осуществления гибридная система кабелепроводки далее включает малошумящий усилитель, чтобы обеспечить усиление сигнала только для обратнонаправленного канала.
В другом варианте осуществления гибридная система кабелепроводки далее включает разветвитель сигнала оптического впереднаправленного канала на множество сигналов оптических впереднаправленных каналов.
В другом варианте осуществления гибридная система кабелепроводки дополнительно включает суммирующую точку, подключенную к впереднаправленному и обратнонаправленному каналам для суммирования сигналов обратнонаправленного канала и впереднаправленного канала для передачи обратно на радиочастотный входной блок.
В другом варианте осуществления изобретения питание постоянного тока или низкочастотного переменного тока подключается от источника питания к обратнонаправленному каналу через сепаратор питания.
В другом варианте осуществления гибридная система кабелепроводки далее включает пассивный двунаправленный блок объединения каналов для комбинирования сигналов, генерируемых на радиочастотном входном блоке.
В другом варианте осуществления изобретения многоканальный кабель с адгезивным покрытием для передачи радиочастотного сигнала адгезивно монтируется на стену здания в положении немного ниже потолка.
В другом варианте осуществления излучающий коаксиальный кабель включает программируемый на объекте излучающий радиочастотный канал.
В другом варианте осуществления излучающий коаксиальный кабель включает несколько излучающих апертур, сформированных продольно по продольной оси излучающего коаксиального кабеля. В другом варианте осуществления изобретения несколько излучающих апертур расположены вдоль оси излучающего коаксиального кабеля случайным образом.
В другом варианте осуществления излучающий коаксиальный кабель включает продольный слот, сформированный в наружном экране излучающего коаксиального кабеля по продольной оси излучающего коаксиального кабеля. В еще одном варианте осуществления изобретения продольный слот имеет раскрытие от приблизительно 20 градусов до приблизительно 55 градусов, чтобы обеспечить поле приема, покрывающее существенную часть помещения или коридора.
Вышеприведенное краткое описание настоящего изобретения не описывает каждый проиллюстрированный вариант осуществления изобретения или каждую реализацию настоящего изобретения. Чертежи и детальное описание, приведенные ниже, содержат более подробные примеры этих вариантов осуществления изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение далее описано с отсылкой к сопровождающим чертежам, где:
Фиг. 1 представляет собой схематический вид гибридной радиочастотной сигнальной сети в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой изометрический разрез приведенного в качестве примера многоканального кабеля с адгезивным покрытием в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3А-3D представляют собой изометрические виды альтернативных многоканальных кабелей с адгезивным покрытием в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 4 представляет собой изометрический вид приведенного в качестве примера многоканального кабеля с адгезивным покрытием в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5А представляет собой схематический вид приведенного в качестве примера многоканального кабеля с адгезивным покрытием, монтируемого на стене в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Фиг. 5В представляет собой схематический вид приведенного в качестве примера многоканального кабеля с адгезивным покрытием, монтируемого на стене в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.
В то время как изобретение подвержено различным модификациям и альтернативным формам, его специфика показана на примерах при помощи чертежей и подробно описана. Изобретение не ограничено описанными отдельными вариантами осуществления изобретения. Напротив, оно покрывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, входящие в объем изобретения, как описано в соответствующих пунктах формулы изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В нижеследующем подробном описании используются ссылки на сопровождающие чертежи, которые являются его составной частью и на которых проиллюстрированы конкретные варианты осуществления изобретения, в которых изобретение может быть воплощено на практике. В этом отношении термины направления, такие как "верхний", "нижний", "лицевой", "тыльный", "передний", "задний" и т.п., используются в соответствии с расположением описываемых чертежей. Поскольку компоненты вариантов осуществления настоящего изобретения могут располагаться в нескольких различных ориентациях, термины направления используются для пояснения чертежей, а не в качестве ограничения. Могут использоваться также другие варианты осуществления изобретения или вноситься структурные или логические изменения, что не приводит к выходу за пределы объема охраны настоящего изобретения. Нижеследующее подробное описание, следовательно, не должно пониматься в ограничительном смысле, а объем охраны настоящего изобретения определяется пунктами формулы изобретения.
Настоящее изобретение направлено на создание гибридной системы кабелепроводки и сети для беспроводных приложений внутри здания (IBW). В частности, гибридная сеть, описанная в настоящем документе, обеспечивает путь впереднаправленного канала и путь обратнонаправленного канала, каждый на отдельном носителе. Например, низкопрофильная полимерная или ламинированная металлическая горизонтальная система кабелепроводки с адгезивным покрытием может применяться для простой и надежной установки и лучшей эстетики, так как с применением той же самой системы кабелепроводки могут быть установлены отдельные впереднаправленный и обратнонаправленный каналы. Система кабелепроводки с адгезивным покрытием может обеспечить один или более излучающий канал для излучения радиочастотного/сотового сигнала без применения отдельных антенн. Отдельный впереднаправленный канал может включать оптические волокна, чтобы обеспечить RoF, тем самым делая возможными низкие потери радиочастотного сигнала при распределении. Таким способом, усиление может быть обеспечено на обратнонаправленном канале без эффектов обратной связи. Кроме того, удаленное питание может быть доставлено по обратнонаправленному каналу на многосервисную передающую антенну впереднаправленного канала. Кроме того, путь обратнонаправленного канала может использовать меньший диаметр коаксиальных кабелей для значительной экономии средств, легкости установки и эстетической привлекательности. Таким образом, гибридная архитектура обеспечивает отдельные бюджеты впереднаправленного и обратнонаправленного каналов.
Пример гибридной сети 10 для беспроводных приложений внутри здания показан на Фиг. 1. В этом примере варианта осуществления изобретения пути радиочастотного сигнала впереднаправленного канала включают оптические волокна, и пути обратнонаправленного канала включают конструкцию коаксиального кабеля, в котором по меньшей мере часть обратнонаправленного канала включает излучающий коаксиальный кабель.
Как показано на Фиг. 1, радиочастотный входной блок, включающий один или более радиочастотных приемопередатчиков 12а, 12b, таких как, например, сотовые базовые приемопередающие станции (BTS), eNodeB, микроячейки, репитеры или двунаправленные усилители, системы пожарной и прочей безопасности и т.д., находится в помещении оборудования связи 11 или подобном местонахождении в здании. Радиочастотные приемопередатчики обеспечивают радиочастотный модулированный электрический сигнал для передачи на антенны для излучения. Сигналы от приемопередатчиков 12а, 12b направляются по радиочастотным путям 14а, 14b, которые предпочтительно являются традиционными коаксиальными кабелями. Эти сигналы могут быть переданы по одному радиочастотному сигнальному кабелю 18 через пассивный двунаправленный блок объединения 16. В одном из вариантов осуществления пассивный двунаправленный блок объединения 16 может включать некоторое управление полосами частот, если необходимо обеспечить надлежащее разделение между применяемыми спектрами сервисов. Пассивный двунаправленный блок объединения 16 также может быть полезен в устранении последствий пассивных интермодуляционных искажений в многосервисной системе путем отфильтровывания паразитных компонентов смешения множества частот.
Направление впереднаправленного канала (стрелка 17) соответствует сигналам от радиочастотного входного блока к пользовательскому оборудованию (UE) клиента. Сигналы впереднаправленного канала подвергаются буферированию/усилению формирователем/усилителем 22 до уровня, при котором они могут быть легко использованы для модулирования оптического сигнала. В предпочитаемом варианте осуществления изобретения формирователь/усилитель 22 может также применяться как суммирующая точка, как описано далее ниже. Оптический сигнал направляется по оптическому волокну 25, которое может включать одномодовое оптическое волокно, оптимизированное для переноса RoF. Альтернативно, оптическое волокно 25 может быть многомодовым оптическим волокном. Этот радиочастотно модулированный оптический сигнал содержит всю спектральную информацию (например, сигнальные протоколы, информацию и т.д., необходимую для полной передачи мобильных сообщений или телеметрии) комбинированных сигналов впереднаправленного канала. Поскольку оптический сигнал испытывает очень малые потери на относительно небольших расстояниях, имеющихся в большинстве зданий, усиление в направлении впереднаправленного канала не является необходимым.
Опционально оптический сигнал впереднаправленного канала может быть подан на вертикальный кабель здания 35 (например, для многоэтажных зданий) через множество волоконно-оптических кабелей. В варианте осуществления изобретения на Фиг. 1, одно волокно обеспечивается на каждый этаж. На каждом этаже сигнал впереднаправленного канала может направляться по волокну 25 к 1 × n устройствам для разделения оптического сигнала 44, расположенным на этом конкретном этаже. Оптический РЧ сигнал может разделяться с помощью традиционного оптического разветвителя сигнала 44, связанного с n оптическими волокнами (в этом примере показаны 3 волокна, 25а-25с), где число оптических волокон соответствует числу антенных узлов, необходимых для этого этажа здания. Например, реализации могут включать 4 оптических волокна, 6 оптических волокон или 12 оптических волокон в зависимости от конфигурации здания. Кроме того, впереднаправленный канал может включать как оптические волокна, так и коаксиальные кабели.
В предпочитаемом варианте осуществления изобретения оптические волокна 25а-25с представлены в горизонтальном кабеле с адгезивным покрытием, например кабеле 210, описанном подробнее ниже по отношению к Фиг. 2. В одном из вариантов осуществления волокна 25а-25с содержатся в кабеле 210, который монтируется на внутренней части стены здания, например на стенах коридоров или помещений. В каждом желаемом антенном узле 61 оптическое волокно (например, волокно 25а) может быть подключено к преобразователю оптического сигнала в РЧ 60, например традиционному фотодиоду, который может далее включать малошумящий усилитель (LNA). Преобразователь 60 может быть использован для приведения в действие многосервисной передающей антенны 70, которая может быть одиночной антенной. В этом варианте осуществления изобретения антенна 70 обеспечивает только впереднаправленный канал. Остающиеся волокна (например, волокна 25b-25с) далее маршрутизируются к дополнительным антенным узлам (антенны, преобразователи, (при необходимости) усилители), которые могут распределяться по всей длине здания.
В этом примере гибридной сети 10 путь обратнонаправленного канала 19 может быть обеспечен небольшим, гибким коаксиальным кабелем 30, который может также быть включен в горизонтальную систему кабелепроводки с адгезивным покрытием 210 (см., напр., Фиг. 2). Коаксиальный кабель 30 имеет центральный проводник 207, окруженный диэлектриком 208, который окружен наружным проводящим экраном 209. Центральный проводник может быть традиционным металлическим проводом, например медным. В некоторых приложениях, например для микроволновых коаксиальных приложений, центральный проводник может включать алюминиевую жилу с медным покрытием. Диэлектрик может быть традиционным диэлектрическим материалом, например вспененный диэлектрик, включающий существенное количество воздуха, чтобы обеспечить низкую величину потерь. Наружный проводящий экран может представлять собой перфорированный металл (фольгу) или металлическую фольгу в сочетании с вакуумным напылением металла на диэлектрический материал. Такая структура волновода может обеспечить низкую величину потерь, вызванных поверхностным эффектом, и хорошее радиочастотное заземление. В предпочитаемом варианте осуществления изобретения каналы коаксиального кабеля сконфигурированы так, чтобы обеспечить прием радиочастотных (РЧ) сигналов с диапазоном частот от приблизительно 300 МГц до приблизительно 6 ГГц.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения обратнонаправленный канал включает сам кабель 30, который может быть сконфигурирован как излучающий коаксиальный кабель. Подобно традиционному излучающему коаксиальному кабелю, кабель 30 может принимать сигналы радиочастотного обратнонаправленного канала по всей длине или на заданных участках горизонтальной системы кабелепроводки 210. Примеры излучающих коаксиальных конфигураций показаны со ссылками на Фиг. 3А-3С, описанные подробнее ниже. Таким образом, РЧ сигналы, отправленные с пользовательского оборудования 80, например карманных устройств, сотовых телефонов, мобильных компьютеров и т.д., могут быть приняты горизонтальной системой кабелепроводки 210, которая может распределяться по всей длине коридоров и помещений здания (пример конфигурации показан на Фиг. 5A, описанной ниже).
Проникновение РЧ сигнала впереднаправленного канала в путь обратнонаправленного канала может быть ограничено нанесением металлической ленты (описаны ниже) для перекрытия входных точек вблизи антенных узлов впереднаправленного канала (например, антенна 70).
Путь обратнонаправленного канала 19 может опционально включать малошумящий усилитель (LNA), например LNA 42, показанный на Фиг. 1, для повышения мощности сигнала. При необходимости это усиление может быть обеспечено на каждом этаже. Эта конфигурация может улучшить отношение сигнал-шум пути обратнонаправленного канала 19. Опционально распределение коаксиального кабеля на каждый этаж может быть скомбинировано в большего диаметра (меньшие потери) коаксиальный вертикальный кабель 35 или распределено отдельно и скомбинировано в комнате для оборудования 11. Скомбинированный поток сигналов обратнонаправленного канала может быть суммирован усилителем/суммирующей точкой 22 с потоком сигналов впереднаправленного канала из приемопередатчика 12а, 12b для передачи обратно в радиочастотный входной блок. В этом варианте осуществления изобретения усилитель/суммирующая точка 22 включает негативную суммирующую точку для обратнонаправленного канала в буфер впереднаправленного канала. Этот компонент может обеспечить то, что обратнонаправленный канал не будет излучаться обратно во впереднаправленный канал.
В еще одном варианте осуществления данного изобретения коаксиальный сердечник кабеля 30 может также обеспечить подачу питания на передающую антенну 70 (напр., питание усилителя возбуждения антенны 70 с помощью подачи постоянного тока или низкочастотного переменного тока на сердечник и его распространение по всей системе). Требования питания невелики, например около 1-2 Вт в примерном варианте осуществления изобретения. Например, как показано на Фиг. 1, источник питания 24 может подавать питание на коаксиальный кабель 30 посредством традиционного ответвителя мощности, например сепаратора питания 26. Кроме того, любая точка доступа в сети может получать питание от находящегося под напряжением сердечника через разветвитель (не показан), который может обеспечить очень низкие значения индукционного сопротивления для постоянного или низкочастотного переменного тока, но очень высокие значения индукционного сопротивления для РЧ энергии. Например, распределенные LNA, такие как LNA 42, могут получать питание таким путем.
Таким образом, гибридная сеть, описанная в настоящем документе, обеспечивает путь впереднаправленного канала и обратнонаправленного канала, каждый на отдельном носителе. Отдельный впереднаправленный канал может включать оптические волокна, чтобы обеспечить RoF, тем самым делая возможными низкие потери РЧ сигнала при распределении. Таким способом, на обратнонаправленном канале может быть обеспечено усиление без эффектов обратной связи. Кроме того, по обратнонаправленному каналу на передающую антенну может быть доставлено удаленное питание.
Кроме того, как упомянуто выше, горизонтальная система кабелепроводки с адгезивным покрытием может применяться, чтобы обеспечить удобство установки впереднаправленного и обратнонаправленного каналов на каждом этаже здания. В примере варианта осуществления изобретения, кабелепровод кабелепроводки с адгезивным покрытием 210 вмещает один или более каналов радиочастотного сигнала, чтобы обеспечить горизонтальную кабелепроводку для беспроводных приложений внутри здания.
Как показано на Фиг. 2, кабелепровод с адгезивным покрытием 210 вмещает множество каналов радиочастотного сигнала. Примеры кабелепроводов с адгезивным покрытием описаны в заявках на патент США № 61/357783 и 61/357793, включенных путем ссылки в настоящий документ полностью.
Кабелепровод 210 включает основной корпус 212 с множественными трубопроводными частями, в данном случае трактами 213а и 213b, на всю длину. Тракты 213а и 213b имеют такие размеры, чтобы вмещать одну или более размещенных в них РЧ линий связи. В этом примере тракт 213а имеет такие размеры, чтобы вмещать первый канал радиочастотного сигнала 30, и тракт 213b имеет такие размеры, чтобы вмещать множество дополнительных каналов радиочастотного сигнала 25a-25d. В этом варианте осуществления изобретения первый канал радиочастотного сигнала 30 включает коаксиальный кабель с проводящим сердечником 207, окруженным диэлектриком 208, который в свою очередь окружен наружным проводящим экраном 209. Кроме того, канал радиочастотного сигнала 30 может включать одну или более излучающих апертур 230, прорезанных во вторичном наружном экране. Дальнейшее описание излучающих апертур представлено ниже.
Каждый из каналов радиочастотного сигнала 25a-25d включает оптическое волокно, оптимизированное для переноса RFoG. Например, оптические волокна могут включать одномодовые оптические волокна, сконструированные для транспорта изначально РЧ сигналов. В некоторых приложениях могут также применяться многомодовые волокна. Как упомянуто выше, в одном варианте осуществления изобретения канал радиочастотного сигнала 30 может включать излучающий коаксиальный кабель. В дальнейших альтернативных вариантах тракт 213а может иметь такие размеры, чтобы вмещать дополнительные каналы радиочастотного сигнала, а тракт 213b может быть сконфигурирован так, чтобы вмещать большее или меньшее число каналов радиочастотного сигнала. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения система кабелепроводки с адгезивным покрытием может далее включать один или более каналов связи, сконфигурированных как линии САТ5, САТ6. В следующем альтернативном варианте система кабелепроводки с адгезивным покрытием может далее включать выделенные каналы питания.
Кабелепровод 210 может представлять собой структуру, сформированную из полимерного материала, например полиолефина, полиуретана, поливинилхлорида (ПВХ) или других подобных материалов. Например, в одном варианте осуществления изобретения кабелепровод 210 может включать в качестве примера такой материал, как эластомер полиуретана, например Elastollan 1185A10FHF (доступно от BASF, Флорэм Парк, Нью-Джерси). Добавки, например огнезащитные средства, стабилизаторы и наполнители, могут также вводиться по необходимости для конкретного приложения. В предпочитаемом варианте осуществления изобретения кабелепровод 210 является гибким, так что он может обводиться и загибаться вокруг углов и других структур без образования трещин или раскалывания. Кабелепровод 210 может быть непрерывно сформован с применением традиционного экструзионного процесса.
В альтернативном варианте осуществления изобретения кабелепровод 210 может быть изготовлен из металлического материала, например меди или алюминия. В одном из вариантов осуществления металлический материал может быть предварительно ламинирован полимерной пленкой, например жидкокристаллическим полимером или термопластическим материалом с относительно небольшой толщиной (напр., до 2 мил), который образует наружную оболочку вокруг основного корпуса кабелепровода. Эта наружная оболочка может помочь предупредить проникновение влаги в кабелепровод и может также применяться как декоративное покрытие.
В еще одном варианте осуществления кабелепровод 210 может быть экструдирован непосредственно поверх линий связи.
Кабелепровод 210 также включает фланец или подобную уплощенную часть, чтобы обеспечить поддержку для кабелепровода 210 при установке на или монтаже на стену или другую монтажную поверхность, например пол, потолок или профилированное изделие. В предпочитаемом варианте осуществления изобретения фланец 215а, 215b включает тыльную или нижнюю сторону 216, которая обычно имеет поверхность плоской формы. Опционально кабелепровод 210 может включать один или более усиливающий элемент, например крученую арамидную бечевку или нить (напр., из тканого или нетканого кевларового материала) или арамидную пряжу. Арамидная бечевка или арамидная пряжа может быть скрепленной или нескрепленной. Альтернативные материалы усиливающего элемента включают металлическую проволоку или стекловолокно.
В предпочитаемом варианте осуществления изобретения адгезивный слой 218 включает клей, например, такой как эпоксидный клей, контактный клей или двусторонняя клейкая лента, размещенные на всей или по меньшей мере на части поверхности 216. В одном из вариантов осуществления адгезивный слой 218 включает нанесенную на заводе клейкую ленту 3М VHB 4941F (доступна от 3М Company, Сент-Пол, Миннесота). В другом варианте осуществления изобретения адгезивный слой 218 включает удаляемый клей, например клей, разъединяемый растяжением.
"Удаляемый клей" означает, что кабелепровод 210 может монтироваться на монтажную поверхность (предпочтительно, в общем плоскую поверхность, хотя допускается и некоторая текстура и/или изгиб поверхности), так что кабелепровод 210 остается в смонтированном состоянии до тех пор, как установщик/пользователь примет меры, чтобы демонтировать его. Хотя кабелепровод является удаляемым, клей пригоден для тех приложений, где пользователь намеревается оставить кабелепровод на месте на длительное время. Применимые удаляемые клеи описаны подробнее в патентной заявке № PCT/US 2011/029715, включенной полностью путем ссылки в настоящий документ.
В одном альтернативном варианте осуществления изобретения адгезивный слой 218 включает защитную пленку, которая удаляется при приведении адгезивного слоя в контакт с монтажной поверхностью.
Таким образом, горизонтальная система кабелепроводки с адгезивным покрытием на Фиг. 2 может обеспечить отдельный обратнонаправленный канал через коаксиальный кабель 30 и отдельный впереднаправленный канал, где каждый из каналов радиочастотного сигнала 25a-25d обеспечивает комбинированный впереднаправленный канал к конкретному антенному узлу.
В другом варианте осуществления изобретения кабелепровод с адгезивным покрытием сконфигурирован как ламинированный многоканальный (LMC) кабель, который может применяться, чтобы обеспечить распределение многоканального РЧ сигнала. Как показано на Фиг. 3A, LMC кабель 310 включает множество каналов 30, и 25а-25с, каждый из которых включает коммуникационную линию. В соответствии с настоящим описанием LMC кабель 310 может включать меньшее или большее число каналов связи (напр., два канала, три канала, пять каналов, шесть каналов и т.д.).
В одном из вариантов осуществления изобретения канал 30 включает коаксиальный кабель с центральным проводником 207, окруженным диэлектриком 208, который окружен в свою очередь наружным проводящим экраном 209. Центральный проводник 207 может быть традиционным металлическим проводом, например медным, или альтернативами, описанными выше. Диэлектрик 208 может быть традиционным диэлектриком, таким как вспененный диэлектрик, включающий существенное количество воздуха для обеспечения низкой величины потерь. Внешний проводящий экран 209 - традиционный металлический (фольга) или металлическая фольга в сочетании с нанесенным в вакууме металлом на поверхности диэлектрика.
Металлическая вторичная наружная оболочка 220 может быть ламинирована поверх каждого из каналов, чтобы обеспечить единую структуру кабеля в сборе. Металлическая вторичная оболочка 220 может быть сформирована из металла, например меди или алюминия толщиной около 0,001"-0,015".
Наружная оболочка 220 может быть нанесена ламинированием на сигнальные каналы с применением процесса ламинирования, например процесса "рулон за рулоном", в процессе которого слои наружной оболочки 220 наносятся на сигнальные каналы. Нанесение может выполняться с применением термопластического слоя, плавлением при нагреве в отдельных местоположениях или с помощью другого традиционного процесса. В одном аспекте может быть применен процесс ламинирования, описанный в заявке на патент США № 61/218739, включаемой полностью в данное описание посредством ссылки.
Металлическая наружная оболочка 220 является огнезащитной и может обеспечить рассеивание тепла. Кроме того, наружная оболочка 220 может обеспечить общее РЧ заземление. Металлическая наружная оболочка 220 также обеспечивает механическую стабильность во время установки. Хотя этот пример варианта осуществления изобретения описывает процесс ламинирования как формирование LMC кабеля 310, кабель 310 может также быть изготовлен с применением альтернативных процессов, например контактной электросваркой верхнего и нижнего наружных металлических слоев между сигнальными каналами и/или вдоль периферии.
На одной из сторон кабеля 310 наносится адгезивный слой 218 для облегчения монтажа LMC кабеля 310 на стандартную монтажную поверхность, например стену, потолок, пол или профилированное изделие. Адгезивный слой 218 включает клей, например акриловый, контактный клей или один из других клеев, описанных выше.
Опционально LMC кабель 310 может далее включать очень тонкую (например, до 2 мил толщиной) наружную оболочку, изготовленную из материала с низкой диэлектрической проницаемостью для покрытия наружного периметра кабеля. Эта наружная оболочка из материала с низкой диэлектрической постоянной может предупреждать проникновение влаги во вспененный диэлектрик в каждом коаксиальном канале, где в наружном экране имеются излучающие апертуры. Наружная оболочка из материала с низкой диэлектрической проницаемостью может также применяться как декоративное покрытие. Альтернативно, там, где с помощью апертур в наружном металлическом экране создаются излучающие структуры, пример материала для герметизации включает Novec fluid, например EGC-1700 или EGC-2702, который обеспечивает гидрофобное покрытие для изоляции излучающих апертур.
Кабель 310 может иметь низкий профиль, в общем плоскую конструкцию и может быть использован для различных беспроводных приложений внутри здания, требующих горизонтальной кабельной системы.
В одном из вариантов осуществления изобретения канал 30 представляет собой выделенный излучающий канал, который получает сигнал сотовой связи через одну или более излучающую апертуру 230, прорезанную во вторичной наружной оболочке 220 и наружном проводящем экране 209. Апертуры могут включать повторяющиеся периодические структуры апертур 230, сформированные с конкретными значениями осевой длины и поперечной ширины и расположенные на расстоянии вдоль продольной оси канала сигнала. Когда такие апертуры имеют регулярные расстояния и размеры, несовпадение индукционного сопротивления между открытыми участками и закрытыми участками может производить эффект настройки. В альтернативном варианте осуществления изобретения, как описано подробнее ниже, апертуры 230 могут быть расположены в непериодической, или даже случайной, конфигурации по всей длине канала 30.
В отличие от традиционного излучающего коаксиального кабеля, канал 30 может быть специально спроектирован так, чтобы излучающие части канала были ограничены выбранными участками. Например, введение в конструкцию металлической ленты над некоторыми из излучающих апертур 230 позволяет сохранить уровень сигнала между передающим концом и местом, где сигнал должен быть излучен. Как показано на Фиг. 3D, горизонтальный кабель 310' включает металлическую ленту 280, которая может быть помещена над частью первого канала 30. Металлическая лента 280 может быть медной фольгой с очень тонким слоем клея (для максимизации емкостной связи с наружным металлическим слоем) и опционально декоративным наружным слоем для эстетических целей, в типичном случае совпадающим по внешнему виду с наружным металлическим слоем. Установщик может провести кабель 310' по сооружению и удалить удаляемую ленту из фольги заводского ламинирования на участках, где необходима РЧ передача в помещение или область пространства. Введение в конструкцию металлической ленты позволяет создать программируемое на объекте место излучения по мере необходимости для конкретной установки. Кроме того, выборочное применение металлической ленты позволяет применять коаксиальные кабели меньшего диаметра, более легкие для установки, но с более высокими собственными потерями, так как потери на излучение уменьшаются на участках, где излучаемый сигнал не нужен.
В примере процесса изготовления, LMC кабель 310 может поступать на последовательную станцию перфорации для создания излучающих апертур в определенном коаксиальном канале. Этот процесс может происходить под управлением компьютера, что дает возможность индивидуального изготовления кабелей для определенной конструкции сети. Перфорированный экран может затем быть ламинирован в структуру кабеля. Над апертурами может быть помещена медная или алюминиевая адгезивная полоса, создающая экран, который может позднее быть удален, чтобы обеспечить программируемую на объекте диаграмму направленности излучения.
На Фиг. 3А кабель 310 далее включает каналы 25а-25с, каждый из которых сформирован как оптическое волокно, чтобы обеспечить отдельные пути РЧ сигнала. Одно из преимуществ данного типа конфигурации кабеля состоит в том, что благодаря разделению путей сервисов могут быть снижены эффекты пассивной интермодуляции (PIM, где сервисы, работающие на различных частотах, взаимодействуют).
Как упомянуто выше, система кабелепроводки с адгезивным покрытием настоящего изобретения может включать канал радиочастотного сигнала с излучающей коаксиальной конструкцией. Например, Фиг. 3А показывает первый канал 30 как имеющий излучающие апертуры 230, которые могут быть расположены с регулярными интервалами. Как упомянуто выше, когда такие апертуры имеют регулярные расстояния и размеры, несовпадение индукционного сопротивления между открытыми участками и закрытыми участками может производить эффект настройки. Этот эффект производит некоторую выборочную по частотам настройку, что может быть нежелательно. В некоторых вариантах конфигурации кабеля могут давать возможность для целенаправленной настройки и фильтровки нежелательных частот.
Конфигурация кабеля с адгезивным покрытием далее обеспечивает способы для снижения или устранения эффектов настройки, чтобы обеспечить широкополосные характеристики. В одном из альтернативных вариантов излучающие апертуры могут быть расположены в соответствии со "случайной" геометрией перфорации. При изготовлении кабель может быть пропущен через управляемый компьютером линейный перфоратор, для управления которым используется предварительно выбранная случайная последовательность (в пределах указанного минимального и максимального расстояния). Например, Фиг. 3В показывает альтернативный кабель 410' с первым каналом 30' с набором излучающих апертур 230а-230х, расположенных на случайном расстоянии по продольной оси канала. Каждая из апертур 230а, 230b, 230с, 230d и т.д. может иметь различную форму (длину и ширину) и может быть отделена от соседней различным расстоянием по продольной оси канала 30'. Адгезивный слой (не показан), например один из описанных выше, может быть нанесен на кабель 410 для монтажа на обычную монтажную поверхность.
В другом альтернативном варианте осуществления изобретения широкополосные характеристики могут быть получены включением в конструкцию продольного слота в наружном проводнике/оболочке канала радиочастотного сигнала. Например, как показано на Фиг. 3С, альтернативный кабель 510 включает первый канал 30" со слотом 235, сформированным продольно в наружной оболочке и проводящем экране. Слот 235 имеет раскрытие от приблизительно 20 градусов до приблизительно 55 градусов, предпочтительно около 45 градусов, вдоль всей осевой длины канала 30" или по меньшей мере существенной части его осевой длины. Эта конфигурация изменяет индукционное сопротивление передающей линии (в одном примере с применением слота 45 градусов в канале с конструкцией, подобной традиционному LMR-400 коаксиальному кабелю Times Microwave (Amphenol), индукционное сопротивление при этом увеличивается с 50 до 50,6 Ом). Для этого альтернативного варианта осуществления изобретения для получения дополнительной механической прочности может быть использован материал наружного слоя корпуса или покрытия, например материал с низкой диэлектрической проницаемостью, упомянутый выше. Альтернативно, может применяться пленка или лента с низкой диэлектрической проницаемостью, покрывающая слот. Адгезивный слой (не показан), например один из описанных выше, может быть нанесен на кабель 510 для монтажа на обычную монтажную поверхность.
В другом варианте осуществления кабель с адгезивным покрытием настоящего изобретения может включать множество излучающих каналов. Например, как показано на Фиг. 4, LMC кабель 610 включает излучающие каналы 30а и 30b, на каждом из которых сформировано несколько излучающих апертур 230. Излучающие каналы 30а и 30b могут использовать расположенные на периодическом расстоянии апертуры или расположенные на случайном расстоянии апертуры. В этом варианте осуществления изобретения каналы 30а и 30b могут быть оба принимающими каналами. В альтернативных вариантах, канал 30а может быть принимающим каналом, а канал 30b может быть передающим каналом, или каналы 30а и 30b могут быть оба принимающими каналами, или каналы 30а и 30b могут быть оба передающими и принимающими каналами.
В этой конфигурации каналы 30а и 30b разделены сигнальными каналами 25а и 25b. В этом варианте осуществления изобретения каналы 25а и 25b включают оптические волокна, каждый с сердцевиной/оболочкой 405, окруженной буфером 408. Наружная металлическая оболочка 220 может быть ламинирована на кабель 610, подобно тому, как описано выше. Альтернативно, излучающие каналы могут быть соседними. В следующем альтернативном варианте несколько излучающих каналов могут каждый быть разделены неизлучающим каналом.
Кроме того, излучающие каналы могут каждый иметь различную структуру апертуры, например, случайная структура апертуры показана на Фиг. 3В, структура с продольным слотом показана на Фиг. 3С.
Вышеописанные конфигурации кабеля с адгезивным покрытием могут применяться в гибридной архитектуре беспроводной сети внутри здания. В одном примере реализации, как показано на Фиг. 5А, кабелепровод с адгезивным покрытием 710 может быть сформирован подобно кабелепроводу с двумя трубопроводными частями 210, показанному выше на Фиг. 2, чтобы обеспечить гибридное кабельное решение.
Кабелепровод 710 включает основной корпус 712 с множественными трубопроводными частями, в данном случае трактами 713а и 713b, на всю длину. Тракт 713а имеет такие размеры, чтобы вмещать первый канал радиочастотного сигнала 30, который включает излучающий коаксиальный кабель. В этом варианте осуществления изобретения тракт 713а имеет внутренней диаметр, соответствующий наружному диаметру коаксиального кабеля, тем самым обеспечивая плотную посадку, которая фиксирует радиальную ориентацию канала сигнала 30 во время и после установки. Тракт 713b имеет такие размеры, чтобы вмещать множество каналов радиочастотного сигнала, которые здесь показаны как каналы радиочастотного сигнала 25а-25с. В этом варианте осуществления изобретения каналы радиочастотного сигнала 25а-25с включают каждый оптическое волокно, оптимизированное для переноса RoF.
В этом варианте осуществления изобретения канал радиочастотного сигнала 30 включает излучающий коаксиальный кабель с продольным слотом, подобный конструкции канала сигнала 30", показанной на Фиг. 3С, где в наружной оболочке / проводящем экране сформирован продольный слот с раскрытием около 45 градусов вдоль существенной части осевой длины канала 30".
В этом варианте осуществления изобретения кабелепровод 710 сформирован из полимерного материала, например, из одного из описанных выше и может быть непосредственно экструдирован поверх каналов радиочастотного сигнала с применением экструзионного процесса. Кабелепровод 710 также включает фланцевую структуру 715а, 715b, чтобы обеспечить поддержку для кабелепровода при монтаже на стену 5 при помощи адгезивного слоя 718. Опционально кабелепровод 710 может включать один или более усиливающий элемент, например, из числа описанных выше. В предпочитаемом варианте осуществления изобретения адгезивный слой 718 включает клей, например эпоксидный клей, двустороннюю клейкую ленту с контактным клеем, акриловую ленту или удаляемый клей, например, из числа описанных выше.
В этом варианте осуществления изобретения кабелепровод 710 монтируется на стену 5 в положении чуть ниже потолка 8. Когда канал сигнала 30 зафиксирован в его радиальной ориентации по всей длине кабелепровода, кабелепровод 710 обращен к центру помещения, коридора или другого местонахождения и работает как антенна, чтобы обеспечить надлежащее покрытие в помещении (как изображено в виде поля приема 50) для приема сигналов обратнонаправленного канала. Кроме того, каналы радиочастотного сигнала 25а-25с обеспечивают множество отдельных РЧ путей, которые могут быть выделены для различных передающих антенных узлов.
Хотя кабелепровод 710 показан установленным на стене 5 в положении чуть ниже потолка, кабелепровод 710 (или любые из кабелей с адгезивным покрытием, описанных в настоящем документе) может также быть установлен на другой высоте на стене 5, на потолке 8, на полу помещения или коридора или на других монтажных структурах.
В другом варианте осуществления, как показано на Фиг. 5В, кабелепровод с адгезивным покрытием 710' может быть сформирован подобно кабелепроводу с двумя трубопроводными частями, показанному на Фиг. 5А, но с металлическим корпусом, чтобы обеспечить гибридное кабельное решение. Кабелепровод 710' включает основной корпус 712' с множественными трубопроводными частями, здесь трактами 713а и 713b. Тракт 713а имеет такие размеры, чтобы вмещать первый канал радиочастотного сигнала 30, который включает излучающий коаксиальный кабель. В этом варианте осуществления изобретения тракт 713а имеет внутренней диаметр, соответствующий наружному диаметру коаксиального кабеля, тем самым обеспечивая плотную посадку, которая фиксирует радиальную ориентацию канала сигнала 30 по всей длине кабелепровода во время и после установки. Тракт 713b имеет такие размеры, чтобы вмещать множество каналов радиочастотного сигнала, которые здесь показаны как каналы 25а-25с. В этом варианте осуществления изобретения каналы радиочастотного сигнала 25а-25с включают каждый оптическое волокно, оптимизированное для переноса RoF.
В этом варианте осуществления изобретения канал радиочастотного сигнала 30 включает излучающий коаксиальный кабель с продольным слотом, подобный конструкции канала сигнала 30", показанной на Фиг. 3С, где в наружной оболочке / проводящем экране сформирован продольный слот с раскрытием около 45 градусов вдоль существенной части осевой длины канала 30". Альтернативно, канал радиочастотного сигнала 30 может включать излучающий коаксиальный кабель со случайным расположением перфорированных апертур, сформированных по всей длине канала сигнала.
В этом варианте осуществления изобретения кабелепровод 710' сформирован из металлического материала, например меди, и включает тонкий ламинат полимера (не показано) как наружную оболочку. Кабелепровод 710' также включает фланцевую структуру 715а, 715b, чтобы обеспечить поддержку для кабелепровода при монтаже на стену 5 при помощи адгезивного слоя 718. В предпочитаемом варианте осуществления изобретения адгезивный слой 718 включает клей, например эпоксидный клей, двустороннюю клейкую ленту с контактным клеем, акриловый клей или удаляемый клей, например, из числа описанных выше.
Подобно варианту осуществления изобретения на Фиг. 5А, кабелепровод 710' монтируется на стену 5 в положении чуть ниже потолка 8. Канал сигнала 30 зафиксирован в его радиальной ориентации внутри тракта 813 так, что кабелепровод 710' обеспечивает поле приема 50, которое может работать как антенна, чтобы обеспечить надлежащее покрытие в помещении, коридоре или другом местонахождении для подключения сигналов обратнонаправленного канала. Кроме того, кабелепровод 710' включает каналы радиочастотного сигнала 25а-25с, обеспечивающие множество отдельных РЧ путей.
Гибридная сеть, описанная в настоящем документе, обеспечивает путь впереднаправленного канала и путь обратнонаправленного канала, каждый на отдельном носителе. Отдельный впереднаправленный канал может включать оптические волокна, чтобы обеспечить RoF, тем самым делая возможными низкие потери РЧ сигнала при распределении. Отдельный путь обратнонаправленного канала может включать коаксиальный кабель со слотом. Таким способом, на обратном канале может быть обеспечено усиление без эффектов обратной связи. Кроме того, удаленное питание может быть доставлено по обратнонаправленному каналу на многосервисный передающий антенный узел впереднаправленного канала. Кроме того, путь обратнонаправленного канала может использовать меньший диаметр коаксиальных кабелей для значительной экономии средств, легкости установки и эстетически более привлекательного внешнего вида. Таким образом, гибридная архитектура обеспечивает отдельные бюджеты впереднаправленного и обратнонаправленного каналов.
Кроме того, гибридное сетевое решение, описанное выше, может устранить потребность в применении дуплексеров, так как данная сетевая архитектура обеспечивает раздельные антенны.
Гибридное сетевое решение и система кабелепроводки с адгезивным покрытием, описанные выше, могут быть использованы в зданиях, где нет оборудованных горизонтальных путей для обеспечения покрытия беспроводной сети внутри здания. Кроме того, для зданий с потолками из сухой штукатурки и малым числом или отсутствием панелей доступа система кабелепроводки с адгезивным покрытием настоящего изобретения может быть установлена без необходимости проникать в имеющийся потолок из сухой штукатурки. Система кабелепроводки с адгезивным покрытием помогает минимизировать или устранить потребность в нарушении имеющегося декора. Кроме того, можно избежать создания участков строительных работ.
Введение в конструкцию металлической ленты поверх выбранных излучающих апертур позволяет создать программируемое на объекте место излучения по мере необходимости для конкретной установки. Кроме того, введение в конструкцию металлической ленты поверх выбранных излучающих апертур позволяет применять относительно небольшой диаметр коаксиальных кабелей для множества сигнальных каналов. Этот меньший форм-фактор изделия может облегчить установку. Потерями можно управлять путем отправки отдельных сигналов на участки, которые расположены дальше от передатчика, оставляя отверстия закрытыми, с применением отдельного канала принимающего коаксиального кабеля, излучения мощности только там, где это необходимо, и с применением усилителей по мере необходимости.
Настоящее изобретение не следует рассматривать как ограниченное конкретными примерами, описанными выше, но как покрывающее все варианты осуществления изобретения, как установлено в пунктах формулы изобретения. Различные модификации, эквивалентные процессы, а также многочисленные структуры, к которым настоящее изобретение может быть применимо, можно уяснить из настоящего описания. Пункты формулы изобретения распространяются на эти модификации и устройства.