基站硬件与逻辑结构.ppt

监控人员技能鉴定培训基站硬件及逻辑结构部分 一基本概念的建立 1 BSS BaseStationSystem 基站系统 由BSC和BTS两部分组成 2 BSC BaseStationController 基站控制器 处理同无线相关的功能3 BTS BaseTransceiverStation 基本收发信机单元4 RBS RadioBaseStation RBS是爱立信GSM基站产品的英文缩写 GSM 2系列 W CDMA 3系列 5 AntennaSystem 天线系统6 BasicCongfiguration 基本结构 7CabinetConfiguration 机柜结构 机架类型 CABINETTYPE 22022301等电源系统 POWERSYSTEM 220V 48V 24等温度调节系统 CLIMATESYSTEM FAN FILTER配置IDB的基本选项 8SCC Site CellConfiguration 基站 小区结构 描述环绕一个RBS基站的区域如何被分成几个无线话务区域 全向基站 使用1套BTS 在一个区域 实现360度的无线覆盖 3扇区的定向基站 使用3套BTS 在3个不同的区域实现无线覆盖 例如SCC表示为1 1 表示全向1个载频的基站配置 SCC1 4 4表示3个小区 各小区分别有1 4 4个载频的基站配置 SCC3 4表示3个小区 每个小区4个载频的基站配置 需要注意的是SCC表示的一般是满配置的情况 9SEC SiteEquipmentConfiguration 基站设备结构 SEC是由构成一个指定的SCC所需要的收发信机 耦合器 过滤器的完整一套设备 一个SCC可以由一个或几个SEC来实现 一个SEC是由一个或几个BasicCongfiguration 基本结构 来组建 例如SEC表示为A 3 2 表示使用CDUA 3个小区 每小区2个载频的配置 SECA 1x2 C 1x4表示使用1个CDUA 2个CDUC 两个小区 每小区各有2 4载频的配置 对一个基站的配置可用SCC SEC BasicCongfiguration分别或组合进行描述 例如SCC 2 4 SEC A 1x2 C 1x4 BasicCongfiguration A9d 2 2 C9d 2 4 表示此基站配置为2个900M小区 每小区各有2 4载频 1个CDUA连接2个TRU构成一个小区 2个CDUC连接4个TRU构成另一个小区 二RBS2202基站 ERICSSON公司的基站产品GSM有两大系列 RBS200和RBS2000 200基站目前基本被淘汰 2000基站主要有RBS2101 2102 2103 2202 2206 2301 2302 MAXITE等型号 我省目前主要采用RBS2202机型 RBS2202支持RBS2000系列产品的所有标准功能 例如跳频 动态功率控制 分集接收 双向滤波 不连续发射等 RBS2202被设计为可支持常用的电源电压类型 如220V交流 48V直流 24直流 同其它室外型基站不同的是 RBS220机架内不包括备用蓄电池 传输设备 它的机架包括无线设备 电源供给和气候控制设备 RBS2202 产品特征 RBS2202包含的可替换单元有CDU DXU ECU PSU TRU 尺寸为400 600 1900 包括顶部通风罩 满载重量226kg 正常运行温度范围 5 40 低温高温均退服 电源供给方式有如下几种 交流电 200 220 230 240VAC 10 50Hz 10 单相电346 200 380 220 400 230 415 240VAC 10 50Hz 10 三相电 48V直流电 48 60VDC电压范围 39to 72VDC 24V直流电 24VDC电压范围 20to 29VDC 二 RBS2202工作原理 由外及内 本地总线Localbus提供DXU TRU和ECU单元的内部通信连接时间总路线定时总路线从DXU单元至TRU单元间传送无线空间的时钟信息 X总线X总线在各个TRU单元间以一个时隙为基础传送话音 数据信息 它用于基带跳频 CDU总线CDU总线连接CDU单元至各个TRU单元 帮助实现O M功能 该总线在CDU单元和TRU单元之间传送告警和RU单元的特殊信息 两个TRU并接至一个CDU 加上YCable时扩展至两个CDU CDU C 时一定要按要求加Y cable电源通信环路电源通信环路在ECU单元 各个PSU单元和各个BFU单元之间传送控制和管理信息 多模光纤 机柜结构图 一 DXU 一 DXU DISTRIBUTIONSWITCHUNIT 分配交换单元DXU是RBS的中心控制单元 有3种型号 其中我省目前使用的是DXU 01 DXU 11 DXU 01 具有E1 2Mbit s PCM传输接口DXU 03 具有T1 1 544Mbit s PCM传输接口DXU 11 具有E1 2Mbit s T1 1 544Mbit s 两种传输接口 E1和T1通过面板上的开关进行选择 DXU 11支持TG同步技术功能和longhaul功能 longhaul仅对E1 T1的120Ohm阻抗有效 DXU 11 DXU具有下面的几个功能 1 分配交换 SWITCH的功能 2 面向BSC的接口 3 定时单元 与外部时钟同步或与内部参考信号同步 4 外部告警的连接 所有机架外的告警信号接口 5 本地总线控制 6 物理接口G 703 处理物理层与链路层 7 OMT接口 提供用于外接终端的RS232串口 8 处理A BIS链路资源 如安装软件先存贮于刷新存贮器后向DRAM下载 9 信令链的解压与压缩 CONCENTRATES 及以TEI来分配DXU信令与TRU信令 10 保存一份机架设备的数据库 第一 机架安装的硬件单元即所有RU单元的识别 物理位置 配置能数 第二 硬件单元的产品编号 版本号 系列号等 定时单元 Watchdog 看门狗 INTERFACES DRAM BOOTFLASH CPU SRAM INDICATORS G703 G703 SWITCH SWITCH RS485 RS485 HDLCCON 75欧100120 LOCALBUSALOCALBUSB DXU原理图 C3C7 注 C3 C7口的PCM为上发下收 发接光端机 DXX 的收 收接光端机 DXX 的发 只要DXX一接上电源 便可用发光二极管看通断 其它情况看不到 上述的通断是指传输的最近基站某个节点 如DXX 至基站这一段而已 并不代表整个传输段 含有基本软件与下载软件 含有下载软件与IDB数据 OMT EXTANALALARM 指示LED 处理LAPD信令 时分工作总线 动态存储区 信令缓存 实时交换模块 控制CPU工作 PCM部分 CPU部分 逻辑对应关系 DXU的配置数据通过LAPD链由BSC进行 不必一个独立的时隙及专门的硬件设备 DXU共分成下面的四个功能块 1 脉码调制PCM 即DIP 以后定义为MODIP 2 中央处理器单元CPU 以后定义为MOCF 3 中央定时单元CTU 以后定义为MOTF 4 高级数据链路处理 以后定义为MOCON 另外还有一个完全由BSC配置的纯软件模块 即MOIS DXU中的MO示意图 DXU中的四个功能块 BSC的管理对象 至M架 时分格式 至E架 时分格式 M E架公共 1 MOCF 用于支持BTS的O M总线 2 MOTF 用于提供TRU的时钟信号 用于产生TDMA帧号与无线频率参考信号 3 MOIS 用于对BSC与TRU之间的PCM时隙进行交换 标准是16Kb S 4 MOCON 用于对LAPD信令进行集中与分解 可选 5 MODP 用于执行PCM的传输质量与故障监测 可选 DCP的解释 MOIS 相应硬件是由EPIC电路来实现的 每一个64K时隙相对于一个IS中的DCP点 EPIC本来可以对6对2M口进行连接 但实际上有一对不用 所以共分成下面5组 PCMA DCP1to31 PCMB DCP33to63 Munichinterface DCP64to95 LocalBusA DCP128to159 LocalBusB DCP160to191 其中96至127这一组不用 二 TRU TRANSCEIVERUNIT 载频单元 TRU是发射机 接收机和信号处理单元 同移动台间进行无线电频率信号的发射和接收通信 根据频段的不同 TRU分为几种不同的版本 一个TRU可以提供8个全速率双工信道 或16个半速率双工信道 一个TRU具有一个发射天线接口 两个接收接口 TRU支持分集接收功能 TRU 结构原理图 TRU的特点 将TRUD RRX RTX三位一体化 TRUD功能可看作是TRU的控制器 它经由本地总线 CDU总线 定时总线和X总线与其它的RBS单元相连接 TRUD执行例如信道编码 插入 加密 突发脉冲串格式和Viterbi均衡等上行和下行链路的数字信令的处理作用 RRT发信机板执行下行链路的信号的调制和放大 附加的发信模块执行VSWR的监视功能 RRX接收机板执行上行链路的信号的解调 并把解调后的信号送至TRUD部分 与RBS200比较 接收模块相当于RRX的功能 无线环路是在TX和RX之间形成环路来测试整个TRU的 它是通过产生一个测试信号并将它环回来测试其误码率 BER 来实现的 三 CDU COMBINING DISTRIBUTIONUNIT 耦合分配单元 CDU是TRU和天线系统间的接口 可实现几个TRU在同一根天线上发射 CDU有如下几种类型 CDU A 连接1 2个TRU 用于低容量 大范围覆盖的小区 有两个独立的天线接口 因为没有耦合器 所以每根天线上仅能发射一个载频的射频信号 正是因为没有耦合衰耗 在天线上会以更高的功率发射 覆盖更广CDU C 连接1 2个TRU 有一个天线接口 一个CDU C能够耦合两个载频的信号到一根天线上 但相应的会对射频信号有3 5dB左右的衰耗 相对比CDU A 覆盖范围将减小 CDUC ANDCDUD CDU C 与CDU C是相兼容的 是CDU C的改进型产品 CDU C 可以当作CDU C使用 CDU C 比CDU C多出了一个单独用做接收的天线接口 能够耦合两个载频的信号到一根天线上 但相应的会对射频信号有3 5dB左右的衰耗 相对比CDU A 覆盖范围将减小 CDU C 支持E GSM CDU D 尺寸上相当于3个CDU A 3个CDU C或CDU C 组合使用时的尺寸 由FU DU CU三部分组成 连接1 6个TRU 用于高容量解决方案 相对于CDU C和CDU C 可明显减少使用天线的数量 四 ECU ENERGYCONTROLUNIT 电源控制单元 ECU控制和监测电源设备 PSU BFU battery ACCU 气候设备 风扇 加热器 冷却器 热交换器 ECU观察电源和气候系统的告警情况 ECU就是为了保护RBS内的设备免遭过压 过温等异常情况下的损害 避免缩短使用寿命 降低稳定性 控制电源设备 PSU BFU battery ACCU 气候设备 风扇 加热器 冷却器 热交换器 冷启动功能确保RBS在指定的气候范围内启动对监测的设备进行告警处理 检测处理模拟传感器的信号通过本地总线与DXU进行通信PSU的负荷共享 仅适用PSU230 调整系统电压防止蓄电池过温 仅适用PSU230 五 PSU PowerSupplyUnit 电源供给单元 PSU有两个版本 PSU230和PSU 48 PSU230是将230V交流电转换成机架内部使用的 24V的电源供应模块PSU 48V是将 48V直流电转换成机架内部使用的 24V的电源供应模块PSU的简要功能描述 经过光纤与ECU进行通信 接受ECU的监测和控制告警处理输出电压调整 负载共享输出过压保护功率限制 第三节逻辑结构简介 MO是BTS中软件和硬件单元的逻辑表现 是BSC中指令的操作对象 每一种MO实现一定的功能 TG TransceiverGroup收发信组CF CentralFunction中心单元DP DigitalPath数字路径TRXC TransceiverController收发信控制器TX Transmitter发射机RX Receiver接收机IS InterfaceSwitch接口交换TF TimingFunction定时单元TS timeslots时隙 MO为分级控制 MO与BTS硬件单元的对应关系比较复杂 部分MO集成在同一硬件单元中 DXU中包含 CF TF IS DP CON 可选 TRU中包含 TRXC TX RX TS 第七章 网络运行主要性能指标 为了提高县公司人员维护水平 提高网络运行质量 需要县公司维护人员了解以下无线性能指标 信令信道拥塞率 忙时SDCCH溢出总次数 忙时SDCCH试呼总次数 100 信令信道掉话率 忙时SDCCH掉话总次数 忙时SDCCH试呼总次数 忙时SDCCH溢出总次数 100 话音信道可用率 忙时话音信道可用总数 话音信道总数 100 话音信道拥塞率 忙时话音信道溢出总次数 忙时话音信道试呼总次数 忙时越区切换请求总次数 100 话音信道掉话率 忙时话音信道掉话总次数 忙时话音信道占用总次数 100 无线接通率 1 忙时SDCCH溢出总次数 忙时SDCCH试呼总次数 1 忙时话音信道溢出总次数 忙时话音信道试呼总次数 忙时越区切换请求总次数 100 无线信道利用率 忙时话音信道总话务量 F 话音信道总数 小区总数 小区总数 100 其中F X 为在呼损为0 02时 查爱尔兰表计算得到的设计平均话务量 CDU A 内部结构 CDU C CDU C内部结构 CDU C CDC C 内部结构 CDU D CDU D的内部结构 ECU ECU的内部结构 PSU PSU230 PSU 48 PSU的内部结构 RBS基站基本结构 d 表示CDU的类型 范围是A C C D M表示频段范围 范围是9 18 19 分别代表9 GSM900 18 GSM1800 19 GSM1900d表示CDU内有双工器 可选表示修正的频段 范围是e 代表e E GSM表示可连接的天线数表示可连接的最多载频数表示使用的载频数 注意t表示变量数 以小写字母a z表示 可选 举例说明 基本结构A9d 2 2表示 CDUA数量为1 2个天线接口 连接TRU的数量最多为2个 双工器 P GSM频段 基本结构C9d 2 4CDUC必须成对使用表示 CDUC数量为2 2个天线接口 连接TRU的数量最多为4个 双工器 P GSM频段 BSS基站系统简图 二 基带跳频与合成器跳频 发信机的数量在合成器跳频系统中 需要的发信机数量可少于频率数量 在基带跳频系统中 每个频率需专用的发信机 合跳器类型1 在合成器跳频系统中 需要混合型合路器 基带跳频出可以使用混合路器 如果合路器是滤波型的 窄带 必须使用基带跳频 2 对于RBS200基站混合型合路器需要带宽间隔至少为400kHz 而滤波型合路器需要带宽间隔至少为600kHz 900M 和1200kHz 1800M 3 RBS2000基站最小频率间隔CDU A CDU C C 是400kHz CDU D是600kHz 900M 和1000kHz 1800 1900M 发射机出错在合成器跳频系统中 TX出错将影响到这个TX所带的8个BPC 在基带跳频系统中 一个TX错误将影响到使用此TX所在频点的每一个BPC 基带跳频 基带跳频 在基带跳频中每一个发射机固定的频率 一个连接中 不同的脉冲经总线送到不同的发射机发射优点 可使用窄带调谐滤波器合路器 在合成损耗不大于3dB时 最多可合成16TRX 这使在不用多级合路器的条件下合成很多TRX缺点 频率数不可多于发射机个数 如果频率充足可不考虑 合成器跳频 合成器跳频 合成器跳频是由一个发射机使用不同的频率 发射一个连接中的所有突发脉冲序列 优点 频率个数不依赖于发射机的数量缺点 必须使用宽带合成器 这种合成器大约有3dB的插入损耗 多次级联损耗将递增 C0填充 在小区配置中 一个小区可以指定一个或多个信道组 此小区的可用频率被分配到特定信道组中 每个信道组中可通过参数HOP单独定义是否在信道组定义的频率上跳频 无论是SDCCH还是TCH都可以跳频 BCCH载频上的TS0不跳频 即使它属于一个被指定为跳频的信道组 在下行 BCCH载频 所有TS 总是连续发射 即使没有话务脉冲 也要发射dummyburst 称为C0 carrier0filling 填充 用于手机在ACTIVE和IDEL状态测量相邻小区 C0填充功能由发射机本身提供 在基带跳频中信道配置 一个基站如有四个收发信机被配置用于基带跳频 在这种情况下 只能指定四个频率 如果只定义一个信道组 其中一个发射机只在f0上发射 该发射机被自动设定用于C0填充 在TS0 BCCH不跳频而只能在f0频率上发射 其他三个在TS0上的话务信道 在f1到f3三个频率上跳频 在TS1上的所有的信道 包括一个SDCCH 8和三个TCH 在f0到f3四个频率上跳频 在其余的时隙中 有四个TCH在四个频率上跳频 共30个信道 在基带跳频中的C0填充 合成器跳频信道配置 在合成器跳频中 如果不采取任何措施 用于BCCH频率发射机上的TS1 TS7将不使用 因此 总的基本物理信道减少7个 下面两种方法能消除这种局限性1 定义两个信道组 一个只包含BCCH频率另一个包含其它频率 CHGR0 BCCH和7个TCH不跳频 CHGR1 物理信道在定义的频率上跳频 2 增加额外的硬件两种配置方式 1 增加1个BSC支持的额外的发射机 2 增加1个BSC支持的额外的收发信机 如果f0包含在跳频组中 根据硬件的具体情况 系统可自动采用这两种配置中的一种 合成器跳频中的C0填充 两信道组 小区被设置成两个信道组 一个信道组 信道组0 必须被设置成包含频率f0 而且跳频参数HOP设置成 关 另一信道包括其余的频率f1到fn 而且跳频参数HOP设置成 开 在这种情况下 跳频频率少一个 话音信道的总数为30 为7个信道不跳频而23个信道跳频 如果一个小区中定义了两个信道组 这种配置就会自动获得如果定义了两个信道组 每一个都包含了两个或两个以上的频率 则按下述包含BCCH频率的方式进行跳频 合成器跳频中的C0填充 两信道组 合成跳频中的C0填充 包含BCCH频率配置一 这种方式需要额外的一个发射机 transmitter 来单独作c0填充 所有应在f0频率上发射的话务脉冲都传送到此发射机 如无业务脉冲 则发送dummybursts作为c0填充 其他脉冲在发射f1到f7频率的发射机上发射 这种方式为合成器跳频与基带跳频的混合 综合跳频 在RBS200基站中 如果用三个TRX和一个额外的发射机 当HOP为开的时候 在TS1到TS7 使用在跳频序列中定义的从f0到fn所有频率 在TS0使用从f1到fn的频率注意在跳频序列中使用的频率数目不受TRX数量的限制 这样话务信道的数量是22个 配置一 额外的发射机 BCCH包含在跳频序列时的c0填充 合成跳频中的C0填充 包含BCCH频率配置二 加上一个完全额外的收发信机 transceiver 这个收发信机的时隙控制器仅仅用于BCCH载频的TS0和填充 不承载话务 比如一个4个收发信机的基站 其中3个收发信机用于话务 而第4个用于BCCH填充 在这种情况下同配置一相比 在4个时隙TS0中获得了一个附加的TCH信道 如果一个小区被配置用于合成跳频 而且f0包含在跳频频率中 根据硬件的具体情况 就可自动采用这两种配置中的一种 配置二 额外的收发信机 三 跳频序列 循环跳频HSN 0跳频序列从所设定的低频率到高频率依次循环随机跳频HSN 1 64随机跳频序列实际上是伪随机序列 共定义63个独立序列 储藏在手机 基站查询表中 这不同的63个序列由不同的HSN指定 既规定好HSN 频率顺序也是一样的 每一个突发脉冲序列所用跳频频率最多可到64个 周期为6分钟随机跳频模式可以得到更好的载干比 并能减少同频干扰 随机跳频是高容量网络的跳频选择模式 如果使用随机跳频 同频小区 有相同频点跳频序列的小区 应该尽可能使用不同的跳频序列号HSN 正交序列 对于同小区同信道组的每个收发信机 有相同的跳频序列号 HSN 为避免非正交在小区中相互引起同频干扰 注 在配置时 每个收发信机被自动分配给唯一跳频序列的偏移MAIO 通过这种方式 收发信机使用相同HSN 不同MAIO 因此在相同TDMA帧使用不同频率 独立序列 频率组中频率一样的小区必须指定不同的HSN 这样这些小区使用相同的频率 但不是同时使用 如果这些频率是独立的 它们只是碰巧在频率上相同时 两个 或更多 突发脉冲序列相互干扰 每秒冲突的个数决定于信道组中的频率数 干扰次数是可控的 三个同频小区的三个连接序列如下图所示 每小区有4个频率 产生的频率冲突 如同频干扰 如下粗体所示 每个小区载频数量 跳频选择根据频率使用环境和业务量及周围频率数量等 频率配置越多 载干比越大 根据 递减回归原则 lawofdiminshingreturns 将频率组中频率由7个增加到8个的效果 不如由2个增加到3个的效果明显 三载频的小区系统就有一定的增益 四载频的小区可以工作得更好 开跳频的三或四载频小区系统可支持比4 12更紧密的频率复用 低速运动的移动台的频率分集取决于无线带宽的 如果两频率间超过一定带宽 一个两载频的小区也可以实现频率分集 在市区环境中 存在大量的反射 如果频率间隔为IM或更多 就会产生稳定的增益 控制跳调频主要参数 HOP是用来控制跳频开关的参数 它在每个信道组中定义 HOP OFF不使用跳频HOP TCH在话音信道上使用跳频HOP ON除BCCH外 在TCH SDCCH使用跳频HSN是跳频序列号 它在每个信道组中定义 在一个信道群中的所有时隙配置相同的HSN HSN 0表示循环跳频 HSN 1 63表示随机跳频 FHOP用来选择跳频方式 它在每个TG中定义 基带跳频 FHOP BB 合成器跳频 FHOP SY COMB HYB表示宽带混合合成器 COMB FLT表示窄带滤波合成器 参数设置05 02 天线辐射的方向图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 并称为天线辐射的方向图 同时用半功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂直波束宽度 波瓣宽度B 是指从最大辐射方向向两侧功率下降至半功率的两点之间的夹角 天线的增益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 源天线是辐射各向同性的天线 由于实际天线的辐射总有一定的方向 因此 源天线只是数学上的一种概念 半波振子天线也可用做实际天线增益的参考 半波振子天线是一段长度是电磁波波长一半的导体 由中间馈电 源天线的三维辐射模式是球形 而偶极子天线的辐射模式是环形 天线增益的概念可以定义为在距离天线相同距离 相同方向的某一点 在得到相同场强的情况下 作用于该种天线和作用于源天线或半波振子天线上的能量的比值 称为该天线在这个方向上的增益 与源天线进行比较得出的增益称为dBi于半波振子天线的增益单位叫做dBd 当分别给源天线和半波偶极天线馈入同样能量时 在垂直于振子并且位于振子中间方向上 偶极子比源天线多2 15dB的增益 天线的驻波比 天线驻波比表示天馈线与基站 收发信机 匹配程度的指标 驻波比的定义 Umax 馈线上波腹电压 Umin 馈线上波节电压 驻波比的产生 是由于入射波能量传输到天线输入端B未被全部吸收 辐射 产生反射波 迭加而形成的 VSWR越大 反射越大 匹配越差 1 VSWR 1 说明输进天线的功率有一部分被反射回来 从而降低了天线的辐射功率 2 增大了馈线的损耗 7 8 电缆损耗4dB 100m 是在VSWR 1 全匹配 情况下测的 有了反射功率 就增大了能量损耗 从而降低了馈线向天线的输入功率 天线的极化 天线辐射电磁波中电场的方向就是天线的极化方向 由于电磁波在自由空间传播时电场的取向有垂直线极化的水平线极化的圆极化等 因而天线也就相应分为垂直线极化天线 水平线极化天线 垂直极化 水平极化 45度倾斜的极化 45度倾斜的极化 双极化天线 它是在一副天线罩下水平线极化与垂直线极化两副天线做在一起的天线 天线的俯仰角 波束倾角 计算公式 式中是波束倾角 h为基站天线高度 r为站间距离 谢谢