无线传输设备维护(无线通信系统基站维护).ppt

无线传输设备维护 梁洪卫gubeichun 基站设备维护 1 3 交流提纲 无线传输技术基础 无线通信系统网络结构 2 内容介绍 3 1基站设备介绍3 2天馈系统安装与维护 第3讲基站设备维护 3 1基站设备介绍 3 1基站设备介绍 3 1基站设备介绍 3 1基站设备介绍 UMTS网络结构 UMTS系统由用户设备 UserEquipment UE 域 无线接入网 RAN 域和核心网 CN 域组成 UMTS网络结构 UTRAN基本结构 UTRAN由基站控制器RNC和基站NodeB组成 UTRAN基本结构 CN通过Iu接口与UTRAN的RNC相连 其中Iu接口又被分为连接到电路交换域的Iu CS 分组交换域的Iu PS 广播控制域的Iu BC UTRAN基本结构 无线网络控制器 RNC 无线网络控制器 RNC 是UTRAN的交换和控制元素 RNC位于Iub和Iu接口之间 RNC的整个功能可以分为两部分 UTRAN无线资源管理 RadioResourceManagement RRM 和控制功能 机房设备摆布 机房整体效果图 基站主设备 基站机房中的核心设备就是基站收发信机 NodeB NodeB的发信部分接收来自RNC的数字基带信号 进行射频调制 功放 合路 经双工器由天线发射信号 收信部分将从天线接收信号 经相反过程处理后送至RNC 基站分为宏蜂窝基站和微蜂窝基站 宏蜂窝基站具有较大的配置 提供较大的系统容量 可满足室外覆盖要求 主要用于室外广覆盖 微蜂窝基站的配置较小 主要用于局部覆盖和室内覆盖 基于TD的技术特点 中兴通讯提出了 BBU RRU 建网解决方案 其核心思想是将基站的基带部分和中频 射频部分分开 使基带共享资源池 即BBU 基带处理单元 集中放置 通过光纤与远端单元 即RRU 远端射频单元 相连 从而实现经济 灵活 快速建网 B328 R04 R08宏基站 ZXTRB328 ZXTRR04 室内BBU单元 室外RRU单元 光纤 B322 R01微基站 ZXTRB322 ZXTRR01 光纤 NodeB机柜顶端走线图 通信电源设备 交流供电 空调 网络设备 直流供电 BBU RRU 传输设备 交流配电箱 交流配电箱的主要功能是实现交流市电的接入 并完成人工 或自动 转换 同时为基站内的电源设备 空调设备 照明设备等提供配电 爱默生PS48300 1A 30PS48300 1B 30中小容量电源系统此系统包括2个系列产品 PS48300 2B 30为2米机柜 PS48300 2A 30为1 6米机柜 包括10个整流器 总容量达300A 开关电源 开关电源是一个直流供电系统 用于为直流供电的通信设备提供电源 SNS系列密封铅酸蓄电池 蓄电池 蓄电池是通信电源系统中直流及UPS供电系统的重要组成部分 当市电异常或在整流器不工作的情况下 由蓄电池单独供电 负担起全部负荷供电的任务 起到荷电备用作用 华为metro100 光传输设备 在移动基站子系统中 RNC与NodeB大多数情况下安装在相距较远的不同地点的机房中 传输设备是RNC与NodeB间远距离传输信号的关键 16系统DDF端子板 48芯ODF单元框 配线架 配线架有DDF 数字配线架 和ODF 光纤配线架 在移动基站中所有信号线缆均要通过配线架进行连接 其他 走线架 馈线窗 电源线的走线实例 走线架上各类线缆的固定 机柜内线路走线 机柜外至走线架线路 室外天线 天馈 系统 GPS天线 基站设备工作的时钟必须与整个移动通信网络同步 最常见的是使用GPS天线来获取时钟信号 交流配电箱 开关电源 蓄电池组 ODF metro100 DDF BBU RRU GPS 天线 进户光缆 市电 地线排 室内 室外 33 3 2天馈系统安装与维护 33 天线基本知识及原理 一 二 天线的波束成型简介 34 3 2天馈系统安装与维护 天线基本知识及原理 目录 一 35 1 天馈系统简安装2 天线类型及各部件材质介绍3 天线原理及指标介绍 基站天馈系统 基站天馈系统是移动基站的重要组成部分 它主要完成下列功能 对来自发信机的射频信号进行传输 发射 建立基站到移动台的下行链路 对来自移动台的上行信号进行接收 传输 建立移动台到基站的上行链路 基站天线在整个网络建设中占经费比例不到3 但它对网络性能的影响却超过60 在实际网优工作中 通过天线的选择与调整是简单但收效最大的方法 强化天线的性能和品质起着四两拨千斤的作用 天线 1 天馈系统简介 1天线调节支架用于调整天线的俯仰角度 范围为 0 15 2室外跳线用于天线与7 8 主馈线之间的连接 常用的跳线采用1 2 馈线 长度一般为3米 3接头密封件用于室外跳线两端接头 与天线和主馈线相接 的密封 常用的材料有绝缘防水胶带 3M2228 和PVC绝缘胶带3M33 4接地装置 7 8 馈线接地件 主要是用来防雷和泄流 安装时与主馈线的外导体直接连接在一起 一般每根馈线装三套 分别装在馈线的上 中 下部位 接地点方向必须顺着电流方向 GSM CDMA基站天馈系统 57 8 馈线卡子用于固定主馈线 在垂直方向 每间隔1 5米装一个 水平方向每间隔1米安装一个 在室内的主馈线部分 不需要安装卡子 一般用尼龙白扎带捆扎固定 常用的7 8 卡子有两种 双联和三联 7 8 双联卡子可固定两根馈线 三联卡子可固定三根馈线 6走线架用于布放主馈线 传输线 电源线及安装馈线卡子 7馈线过窗器主要用来穿过各类线缆 并可用来防止雨水 鸟类 鼠类及灰尘的进入 8防雷保护器 避雷器 主要用来防雷和泄流 装在主馈线与室内超柔跳线之间 其接地线穿过过线窗引出室外 与塔体相连或直接接入地网 GSM CDMA基站天馈系统 9室内超柔跳线用于主馈线 经避雷器 与基站主设备之间的连接 常用的跳线采用1 2 超柔馈线 长度一般为2 3米 由于各公司基站主设备的接口及接口位置有所不同 因此室内超柔跳线与主设备连接的接头规格亦有所不同 常用的接头有7 16DIN型 有N型 有直头 亦有弯头 10尼龙黑扎带主要有两个作用 1 安装主馈线时 临时捆扎固定主馈线 待馈线卡子装好后 再将尼龙扎带剪断去掉 2 在主馈线的拐弯处 由于不便使用馈线卡子 故用尼龙扎带固定 室外跳线亦用尼龙黑扎带捆扎固定 11尼龙白扎带用于捆扎固定室内部分的主馈线及室内超柔跳线 GSM CDMA基站天馈系统 天线 室外天线在抱杆上的固定方式 主馈线位于与机柜相连的1 2 跳线和与天线相连的1 2 跳线之间 用于连接NodeB到天线之间信号传输的主电缆 主馈线 天馈系统使用的同轴电缆和软跳线 制作7 8英寸的馈线接头 1 将馈线外表皮剥离 2 用馈线刀将一段馈线割断 3 剥掉外皮形成可以安装的端面 4 去除毛刺和残渣 馈线接地卡 室内接地卡 馈线接地卡分为室内接地卡和室外接地卡 室内接地卡用途 主要用于室内馈线接头的防雷接地 室外馈线接地卡用途 主要用于室外防雷接地 馈线接地卡的安装 接地线和接地排 馈线固定夹 馈线固定卡用于固定馈线 以坚固的抗紫外线及耐低温材料制成 根据所固定的的电缆的数目的不同 可以分为单联卡 双联卡 三联卡等 其孔径与所固定的电缆的直径相同 外形结构图 馈线密封窗 主要用来穿过各类线缆 并可用来防止雨水 鸟类 鼠类及灰尘的进入 避雷器 主要用来防雷和泄流 装在主馈线与室内超柔跳线之间 其接地线穿过过线窗引出室外 与塔体相连或直接接入地网 室内避雷器 杜绝雷电从主馈线上的入侵 从基站天线引入机房的主馈线都要并联一种避雷器至接地线 这样 当远处落雷产生的过电压波沿馈线入侵时 避雷器可将这种过电压脉冲波分流入地 把雷电流的所有入侵危害化解掉 室外铁塔式天线 室外馈线窗及馈线架 馈线接地排 塔放 TMA TowerMountedAmplifier 全称为塔顶放大器 简称塔放 是一种安装在塔上的低噪声放大器模块 TMA将天线接收下来的微弱信号在塔上直接放大 以提高基站系统的接收灵敏度 提高系统的上行覆盖范围 同时扩大小区覆盖面积 注意 安装塔放 TMA 时 接天线的一侧应朝上 接馈管一侧应朝下 塔放应安装在离天线较近的地方 图6 46R04 RRU 在抱杆上的安装示意图 室外天线 天馈 系统 图6 21基站天线系统安装示意图 GPS天线 基站设备工作的时钟必须与整个移动通信网络同步 最常见的是使用GPS天线来获取时钟信号 天线基本特性 whatisantenna 传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波 有效的接收或发射电磁波 能量转换 有效定向辐射 或接收 2 天线类型及各部件材质介绍 天线是如何形成的 2019 12 27 天线是如何形成的 2019 12 27 半波振子 Dipoles 2019 12 27 Cable50ohms Antenna50ohms 多个半波振子组成天线阵 基站天线案例 2019 12 27 移动基站天线基本理论 1 基本概念2 方向图和增益3 极化方式 天线带宽 阻抗 驻波比4 分集接收 下倾角 无源交调 交叉极化5 天线在结构上的考虑 环境试验6 天线在无线组网中的作用 1 天线基本概念 在天线的包装盒里都有一份技术参数的说明书 上面详细描述了这副天线的性能指标 如频带 1895 1920增益 10dBi驻波比 1 5下倾角 20度极化方式 垂直极化电缆长度 1 5米阻抗 50欧姆 2019 12 27 2 天线的方向性 方向图与增益 天线功能之一就是有效的定向辐射或接收 而天线是无源 本身并没有增加所辐射信号的能量 它只是起着在空间重新分配能量的作用 即把能量集中在所要的方向 在不需要的方向抑制 天线的方向性 2019 12 27 方向图的定义是 用垂直平面和水平平面上表示不同方向辐射电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性 理想点源 无耗均匀辐射器 2019 12 27 和我们的全向天线方向图相比可以看出全向天线在水平方向上突出了一部分 正的增益 在垂直方向上少了一部分 负的增益 由此得出我们使用的10dbi全向天线是把一个方向的能量贴补到另一个方向上来实现无源增益的 2019 12 27 对称振子组阵能够控制辐射 构成 扁平的面包圈 全向阵 例如在接收机中为4mW功率 顶视 天线 反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线 在我们的 扇形覆盖天线 中 反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益 这里 扇形覆盖天线 与单个对称振子相比的增益为10log 8mW 1mW 9dBd 形成定向辐射的原理 方向图 RadiationPattern 通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射 或接收 电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性 天线方向图 方向图特性 波束宽度 前后比 旁瓣抑制 垂直面方向图 水平面方向图 立体方向图 波束宽度 Beamwidth 在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣 其中最大的瓣称为主瓣 其余的瓣称为副瓣 主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度 称为半功率 角 瓣宽 主瓣瓣宽越窄 则方向性越好 抗干扰能力越强 前向功率 后向功率 方向图中 前后瓣最大电平之比称为前后比 它大 天线定向接收性能就好 基本半波振子天线的前后比为 所以对来自振子前后的相同信号电波具有相同的接收能力 前后比 旁瓣 Sidelobes 2019 12 27 旁瓣抑制与零点填充 ElevationUpperSidelobes NullFill 增益 Gain 天线通常是无源器件 它并不放大电磁信号 天线的增益是将天线辐射电磁波进行聚束以后比起理想的参考天线 在输入功率相同条件下 在同一点上接收功率的比值 显然增益与天线的方向图有关 方向图中主波束越窄 副瓣尾瓣越小 增益就越高 可以看出高的增益是以减小天线波束的照射范围为代价的 一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射 一个各向同性的辐射器在所有方向具有相同的辐射 一个天线与对称振子相比较的增益用 dBd 表示一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用 dBi 表示例如 3dBd 5 17dBi 2 17dB 对称振子的增益为2 17dB dBd和dBi的区别 2019 12 27 全向天线的垂直波束宽度和增益 3 极化方式 驻波比 天线带宽 阻抗 在天线的各项参数里有一个很重要的参数就是极化方式 天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度 图中红箭头 方向 当电场强度方向垂直于地面时 此电波就称为垂直极化波 当电场强度方向平行于地面时 此电波就称为水平极化波 天线的极化 Polarization Vertical Horizontal 45degreeslant 45degreeslant 天线极化方向定义为天线辐射电磁波中电场的方向 在远场 振子的指向就是电场方向 双极化天线 在一副天线罩下水平线极化与垂直线极化 或者是 45 极化 两副天线做在一起的天线 天线和馈线的连接端 即馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比 称为天线的输入阻抗 输入阻抗有电阻分量和电抗分量 输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率 因此 必须使电抗分量尽可能为零 使天线的输入阻抗为纯电阻 PCS GSM CDMA系统目前使用的天线阻抗全部是50欧姆 1 天线的输入阻抗 无限长传输线上各点电压与电流的比值等于特性阻抗 馈线特性阻抗与导体直径 导体间距和导体间介质的介电常数有关 与馈线长短 工作频率以及馈线终端所接负载阻抗大小无关 2 传输线的特性阻抗 9 5W 80ohms 50ohms 朝前 10W 返回 0 5W 这里的反射损耗为10log 10 0 5 13dBVSWR是反射损耗的另一种计量 馈线中电压最大最小值之比为驻波比 小于1 5即可 3 反射系数 驻波系数与回波损耗 当馈线和天线匹配时 高频能量全部被负载吸收 馈线上只有入射波 没有反射波 馈线上传输的是行波 馈线上各处的电压幅度相等 馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗 而当天线和馈线不匹配时 也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时 负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收 而只能吸收部分能量 入射波的一部分能量反射回来形成反射波 定义 为传输线上的电压最大值与电压最小值之比 当天线端口没有反射时 就是理想匹配 驻波比为1 当天线端口全反射时 驻波比为无穷大 88 3 天线原理及指标介绍 驻波比 VSWR测试测试条件 仪表 矢量网络分析仪及校准配件测试注意事项 仪表误差校准件误差测试条件 场地 微波暗室或开阔空间驻波比典型值 1 5 3 天线原理及指标介绍 驻波比测试 2019 12 27 带宽 方向图带宽 方向图的变化 最大辐射方向偏离预定方向 主瓣展宽 副瓣电平增高等 不超过允许值的频率范围 方向性 或增益 系数带宽 方向性系数 或增益 降到允许值的频率范围 阻抗带宽 VSWR不超过某一限额的频率范围 极化带宽 主极化方向上交叉极化不超过某一限额的频率范围 用于控制覆盖减小交调两种方法 机械的电的 波束下倾 电下倾情况下的波束覆盖 无下倾 电下倾 机械下倾情况下的波束覆盖 无下倾 机械下倾 2019 12 27 下倾天线 10 电下倾 10 机械下倾 6 电下倾 4 机械下倾 下倾角对网络设计的影响 在WCDMA系统中 天线的下倾角对小区的覆盖范围 邻区干扰 以及软切换比例都有着重要的影响 下倾角如果设置的太大 小区边缘的用户难以接入 而且会引起天线波瓣变形 重叠覆盖区域变大 增大了软切换开销 降低了系统容量 下倾角如果设置的太小 可能会出现严重的越区覆盖现象 使得邻区干扰以及软切换比例增大 降低系统的容量 因此需要设置合适的下倾角 2019 12 27 下倾角的设计方法 tan 2 HANT RCELL 天线结构上的考虑 原则 希望天线体积小 重量轻 安装方便 制造简单 成本低廉 使用寿命长 结构稳固 环境适应性好 外表美观 由于长期工作在恶劣环境下 天线的密封性要求高 要有排水通风孔的设计 2019 12 27 天线参数在无线组网中的作用 天线辐射的水平波束宽度决定了天线辐射的电磁波水平覆盖的范围 天线垂直波束宽度决定了传输距离及纵向覆盖 2019 12 27 改变天线倾角 合理进行容量控制 对高话务量区也可通过调整基站天线的俯仰角改善照射区的范围 使