移动通信工程设计简介-无线专业

1移动通信工程设计入门长春电信工程设计院2007年12月2/51目录三、配套电源专业设计简介一、移动通信工程简介二、无线专业设计简介3/51移动通信系指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交换的通信方式。•广义的移动通信是由信源、信宿、收发信机等组成的。•狭义的GSM移动通信系统，一般是交换网路子系统(NSS)、无线基站子系统(BSS)和移动台(MS)三大部分组成实体部分。4/51MSMSCBSCBTSBTSMSCHLRVLREIRVLRABCDEFGAuCHNSSBSSUmAbisGSM系统结构与相关接口5/51移动台（MS）•移动台的类型有车载台、便携台和手持台，手持台的用户将占领整个用户的极大部分。•移动台能通过无线方式接入通信网络，为主叫和被叫提供通信，完成各种控制和处理。MS还具备与使用者之间的接口，如完成通话呼叫所需要的话筒、扬声器、按键和显示屏。•移动台的一个重要组成部分是用户识别模块（SIM），提供信息存储和安全保密功能。6/51基站子系统（BSS）•基站子系统是移动台与交换机之间的桥梁，它一方面通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送、接收和无线资源管理。另一方面，BSS与网络子系统的交换机相连，处理与交换业务中心的接口信令。•根据功能不同，BSS可分为基站控制器（BSC）和无线基站（BTS）两大部分。•无线基站提供无线接入功能，而基站控制器则提供无线资源的控制功能。7/51基站子系统（BSS）•BTS：是无线基站内所有设备的总称，主要包括向移动台提供空中接口的收发信机、天线馈线等，它由BSC控制，完成BSC与无线信道之间的转化，实现BTS与MS之间的无线传输。•BSC：监视无线基站的性能，为每个小区配置业务及控制信道，建立及管理与MSC的连接，定位及切换，BSS的操作维护，完成无线信号到有线信号的码型变换。8/51网络子系统（NSS）•网络子系统具有系统交换功能和数据库功能，是整个蜂窝移动通信系统的控制和交换中心，负责所有与移动用户有关的呼叫接续处理、移动性管理、用户设备及保密管理等功能，并提供移动通信系统与其他网络之间的连接。•NSS包括移动业务交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、设备识别寄存器（EIR）、鉴权中心（AUC）和操作维护中心（OMC）。•NSS中各功能实体之间、NSS与BSS之间采用No.7信令协议，通过移动通信网的7号信令网相互通信。9/51网络子系统（NSS）•MSC：无线移动通信系统与其他移动通信系统及固定通信系统之间的接口，主要功能有交换、呼叫控制、路由选择管理、计费、业务量管理、以及向归属位置寄存器HLR发送有关计费和业务量信息。•HLR：用于对移动台的数据库进行管理，主要功能有对HLR中登记的移动台的所有用户参数进行管理和修改、计费管理、VLR的更新。•VLR：是漫游用户的定位和管理的动态数据库，主要进行移动台漫游号的管理、临时移动台的识别管理、HLR的更新、通信覆盖区域的管理、无线信道的管理。10/51网络子系统（NSS）•EIR：存储有关移动台设备的设备码，确保系统内使用的移动用户设备的唯一性和安全性。•AUC：存储用户的鉴权信息和加密密钥，用于防止无权用户进入系统，AUC属于HLR的一个功能单元。•OMC的作用是完成BSS和NSS的网络运行和维护管理。11/51设计院所涉及到的移动通信工程设计，一般指2G\3G的移动通信项目中，涉及BTS部分以及BSC（含码速变换器）的设计，同时也包含相应电源、配线设备等各类配套设备的设计。一般意义上，会把BTS部分划入到无线专业，把BSC（含码速变换器）划入到交换专业。本次只是针对BTS等无线专业部分进行介绍。12/51目录三、配套电源专业设计简介一、移动通信工程简介二、无线专业设计简介13/51（一）无线设备的安装布局，需要注意以下方面：•设备的安装空间•设备的摆放位置•走线架的布局安装•各类线缆的走线布放（各类线缆尽量短，且布线顺畅；交流、直流电源线尽量避免在同一走线架布放，如果无法避免，则应共路由应尽量短）。•部分设备（包括空调）安装时可能会使用机架底座。14/5115/51（二）天馈线系统的设计1、天线的选择2、馈线的选择3、天馈线系统配套设备16/51有关功率的几个概念：•1、dBm用于表达功率的绝对值：10lg(P/1mw);•2、dBi、dBd用于表达功率增益（天线增益方面用的较多）其中：dBi表示天线增益是定向天线相对全向辐射器的参考值；dBd相对于半波振子无线参考值dBi=dBd+2.15；•3、dB用于表征相对值：10lg(P1/P2)•4、dBc与dB一致，主要相对于载波而言。17/51防雷保护器主馈线（7/8“）馈线卡走线架接地装置接头密封件绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带天线调节支架GSM板状天线抱杆（50~114mm）室外馈线（1/2‘）室内超柔馈线（1/2‘）馈线过线窗基站主设备18/51天线一般表示为XX-XX,例如65-18天线，指的是半功率角为65°，天线增益为18dBi。一般来说，基站采用的天线为：市区定向基站采用的是65°定向双极化天线，天线增益为15dBi；乡镇定向基站采用的是65°定向双极化天线，天线增益为18.0dBi；或90°定向双极化天线，天线增益为16.5dBi。1、天线的选择19/51天线方向图20/51西安海天90－17天线波瓣图21/51天线波瓣形状无下倾电下倾机械下倾建议结合相关网优部门，确认所需下倾角，并在天线定货阶段预置相应电下倾角。（缺点：天线通用性差，优点：小区覆盖区域较规整）22/51（二）天馈线系统的设计1、天线的选择2、馈线的选择3、天馈线系统配套设备23/51馈线线径主要分三种:1/2”，7/8”，1-5/8”。1/2”馈线主要是用来与无线BTS设备以及天线联接，其它两种馈线主要是用于射频信号的长距离传输（7/8”一般用于100米以内的传输距离，1-5/8”用于100米以上距离传输，但实际上用哪一种馈线能满足系统要求，也在于设备、天线、馈线等各项指标的要求。2、馈线的选择24/51馈线接头：互连的一端均为7/16”,与线缆相连的一端根据需要适配的馈线线径而定。1/2”馈线接头对外连接的是7/16”MALE型；7/8”和1-5/8”馈线接头对外连接的是7/16”FEMALE型，可以与MALE型接头匹配使用，以保证各类馈线能够互相连接。2、馈线的选择25/51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和自溶胶带。接地装置（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泻放电流的方向。馈线卡子:用于固定主馈线，每间隔1.5米固定一次。常用的馈线卡子有两种；双联和三联。双联卡子可固定两根馈线；三联卡子可固定三根馈线。3、天馈线系统配套设备26/51走线架:用于布放主馈线、传输线、电源线及安装馈线卡子。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,工程中通常选取6孔或9孔的馈线过窗器。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，其接地线应就近接入地网。3、天馈线系统配套设备27/51DIN连接器是专门为移动通信（GSM、DCS、CDMA）系统基站设计，有良好的防水性能和可靠的螺纹连接系统，结合了最好的力学和射频特性，适合各种不利环境条件下的安装要求，被认为是非常稳定的同轴连接器。28/51N型连接器是常见的同轴连接器之一，主要标准部件镀金或镀银，具有损耗低、易安装等特点。29/51目录三、配套电源专业设计简介一、移动通信工程简介二、无线专业设计简介30/51•（一）电源交流部分•（二）电源直流部分•（三）接地系统31/51（一）电源交流部分基站交流电源部分包括交流电源的引入、交流配电箱的选择、安装。交流部分需要考虑的负荷（即基站终局设备的电力负荷）有：1、基站设备（可能直流或交流供电）；2、传输设备；3、蓄电池组；4、机房内的空调等其它有源设备。32/51（一）电源交流部分P=Q*SQ：功率因数；S：以VA为单位的无功功率S＝sqrt(3)*U*IImax=S/(sqrt(3)*U)=P/(Q*sqrt(3)*U)33/51例如：某基站为3＊5板房，拟安装2组500AH蓄电池，3P空调，终局可以安装4架BTS设备（ALCATEL的MBI5，单架最大功率为2450W），使用华为METRO1000传输设备，最大功率90W），则：1、高频开关电源容量选择：其模块整流能力直流设备耗电流量＋蓄电池充电电流==((4＊2450+90)/48＋0.1＊2*500)=304A.如果该电源整流模块单位为50A，则应配置7＊50A的整流模块如果采用N＋1备份，则需要配置8＊50A整流模块。34/512、UPS后备电源配置：无线设备如果要求交流供电，则需要配备相应的UPS后备电源，同时配置一定容量的蓄电池，电池容量的大小仍与局方所要求的后备时间长短有关。电池容量=UPS额定容量X后备时间（小时）/UPS启动电压（W=Pt=UIt=Pt/U=It=C)35/513、交流配电箱的空开输出选择：高频开关电源的输入电流（三相）约为Imax=S/(sqrt(3)*U)=P/(Q*sqrt(3)*U)=(304*48)/(0.8*sqrt(3)*380)=27.71A3P三相空调的工作电流约为：Imax=(3＊667)/(0.8*sqrt(3)*380)=6.33A一般交流配电箱的输出分路可配置为：三相63A*2，三相25A*2，三相16A*2，单相16A*3，单相6A*2如果采用BTS设备为交流供电(如部分厂家的1800M设备)，则可以调整相应输出分路配置。36/514、交流电力电缆线径的选择：（1）高频开关电源的输入电力电缆线径取定：高频开关电源的满配输入电流（三相）约为Imax=S/(sqrt(3)*U)=P/(Q*sqrt(3)*U)=(600*48)/(0.8*sqrt(3)*380)=54.70A查交流电缆载流量表，最后取定采用RVVZ电力电缆的规格为4＊25+1＊1637/511、高频开关电源的整流模块配置；2、蓄电池组的配置：容量的大小与局方所要求的后备时间长短有关。电池容量的计算公式如下：（二）电源直流部分设计38/51)(*251AHCItKITQQ——蓄电池容量（Ah）；K——安全系数，取1.25；I——负荷电流（A）；T——放电小时数（h）；η——放电容量系数(与放电时间有关)；t——实际电池所在地最低环境温度数值。所在地有采暖设备时，按15°C考虑，无采暖设备时，按5°C考虑；α——电池温度系数（1/°C），当放电小时率≥10时，取α=0.006；当10＞放电小时率≥1时，取α=0.008；当放电小时率＜1时，取α=0.01。电池放电小时数（h)0.512346810≥20放电终止电压（V）1.71.751.751.81.81.81.81.81.81.8≥1.85放电容量系数η防酸电池0.350.30.50.40.610.750.790.880.9411阀控电池0.450.40.550.450.610.750.790.880.941139/513、直流电力电缆的选择：S=（2L•I）/(57•△V)－48V直流回路全程允许压降为3.2V：40/51（三）防雷接地系统1、交流引入防雷；2、等电位连接；3、馈线防雷；41/51几个概念①联合接地（CommonEarthing)：使局（站）内各建筑物的基础接地体和其他专设接地体相互连通形成一个共用地网，并将电子设备的工作接地、保护接地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电接地以及建筑物防雷接地等共用一组接地系统的接地方式。②等电位连接：将不同的电气装置、导电物体等，用接地导体或浪涌保护器以某种方式连接起来，以减小雷电流在它们之间产生的电位差。42/511、交流引入的防雷43