PART1基站子系统、天线、电源系统ppt课件.ppt

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1、培训内容,1、基站子系统各系统原理（1）无线子系统 （2）电源系统 （3）各配套系统 （4）防雷接地系统,2、目前在网设备简介（1）无线主设备 （2）电源系统 （3）动环监控,3、机房工艺及勘查注意事项,GSM基站子系统,中国移动通信集团设计院有限公司无线所2009年7月,移动通信是指通信双方或至少有一方在运动中所进行的信息交换，如移动体（车辆、船舶、飞行物或行人）与固定体之间，移动体与移动体之间的通信，均属于移动通信范畴。,移动通信的定义,1、GSM基站子系统,追求更高的频率利用率提供更大的用户容量提供个性化、智能化的服务提供更高速率的新业务降低对人体的危害性提供更高的通信质量,移动通信的发

2、展目标,1、GSM基站子系统,GSM：（Global System for Mobile Communications ）全球移动通讯系统,BSS,GSM无线网络结构,1、GSM基站子系统,中国移动GSM900使用无线频段： 上行（MSBTS）：890-909MHZ 下行（BTSMS）：935-954MHZ 双工间隔：45MHz 载频间隔：200KHz 考虑到与其它数字移动网的保护频带（400kHz）的要求，中国移动900M的可用的频点95个，可使用其中的94个频点，第95频点作为隔离频点。,1、GSM基站子系统,中国移动GSM无线频段,移动系统中的固定站台，用来和移动台进行无线通信。基站建在

3、覆盖区域中的中央和边缘，包含收发信机和架在塔上的天线。,1、GSM基站子系统,基站,基站收发信台（BTS）包括基带单元、载频单元和控制单元三部分，属于基站系统的无线部分，是由基站控制器控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与MS之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。,1、GSM基站子系统,基站收发信机-BTS,载频是无线网基站的一个功能模块，主要负责调制和解调，将信号调制到预先配置好的频点上单载频可承载的同时通话用户数不超过8个无线网基站配置的载频数越多，可承载的用户数越多，可承载的话务量越大。在网络配置时，应根据对网络话务量的预测，进行无线网载

4、频数的配置。由于频点是有限的，为保证同频/邻频干扰比，单扇区的载频配置一般不大于12,载频的概念,1、GSM基站子系统,合路器的作用是将几个发射机（载频功放）的发射合成一路，以便连接天线。单载波的小区可以不经合路器的。耦合器将接收到的无线信号分为几路给不同的接收机，用于接收端。双工器是两个不同频率的滤波器，主要是分离发射和接收信号，将发射和接收用一根天线来实现。我们所定义的基站收发信机的合路器包含了合路、耦合或双工器的组合功能。,合路器、耦合器、双工器的概念,1、GSM基站子系统,宽带合路器插损较大，成本相对较低；现网使用的有西门子的DUAMCO，FDUAMCO，爱立信的CDU-G，华为的DC

5、OM，阿尔卡特的ANC。空腔合路器插损相对较小，成本高。现网使用的有西门子的FICOM，华为的DFCU，爱立信的CDUF。,合路器的分类1,1、GSM基站子系统,4：2合路器能实现将4个载频合路到1付天线（双极化1付，单极化2付）进行收发。现网使用的有西门子的DUAMCO 4：2，FDUAMCO，爱立信的CDU-G，华为的DCOM，阿尔卡特的ANC。8：2合路器能实现将8个载频合路到1付天线（双极化1付，单极化2付）进行收发。现网使用的有西门子的FICOM，华为的DFCU，爱立信的CDUF。,合路器的分类2,1、GSM基站子系统,机柜举例,1、GSM基站子系统,合路器层，一层4个4：2合路器插

6、槽,载频层，每层4载频插槽,连接举例,1、GSM基站子系统,天线基础知识,主要内容,1、天线的基本概念2、天线的主要性能指标3、天线的选择及安装4、基站天馈系统,从实质上讲天线是一种转换器，在移动通信系统中使用的基站天线一般多为由基本单元振子组成的天线阵列。,1、天线的基本概念,1、天线的基本概念,天线的基本功能：辐射和接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。,1、天线的基本概念,天线可视为一个四端网络,1、天线的基本概念,电磁波传播,1、天线的基本概念,天线方向性,天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传

7、来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示。 方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。,1、天线的基本概念,全向辐射原理,一个单一的对称振子具有“面包圈” 形的方向图,顶视,侧视,全向天线的方向图,1、天线的基本概念,在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要求把“面包圈” 压成扁平的,1、天线的基本概念,反射板放在阵列的一边构成扇形覆盖天线,定向辐射原理,在“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。,“全向阵” 例如在接收机中为4mW功率,(顶视),天线,上旁瓣抑制,下旁瓣抑制,定向天线的方向图,1、天线的基本概念,

8、2、天线的主要性能指标,增益是天线的主要指标之一，是天线辐射或接收电波大小的表现。天线增益是指天线主瓣中心功率是各向均匀传播天线功率的倍数，单位为dBi。如采用半波振子功率的倍数来表示则为dBd。1 dBd=2.15 dBi,增益,半波振子天线的方向图,2、天线主要性能指标,半功率角：3dB天线波瓣宽度,俯仰面即垂直面方向图,定向天线垂直方向的方向图：本天线半功率张角为13（垂直方向）。,2、天线主要性能指标,2、天线主要性能指标,垂直面方向图,水平面方向图,2、天线的主要性能指标,极化,无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。 无线电波的电场方向称

9、为电波的极化方向。 如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。 如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波。,2、天线的主要性能指标,极化（续）,+/- 45双极化,垂直极化,水平极化,天线对外辐射的电磁波，其电场强度的方向定义为极化方向,2、天线的主要性能指标,下倾角,无下倾时在馈电网络中路径长度相等,有下倾时在馈电网络中路径长度不相等,2、天线的主要性能指标,2、天线的主要性能指标,2、天线的主要性能指标,2、天线的主要性能指标,天线尺寸： - 满足电气指标情况下，尺寸尽可能小天线重量： - 满足各项电气指标情况下，尽可能轻风荷载： - 天线在36m/s时正常工作，在55

10、m/s时不被破坏工作温度 - -40+65,3、天线的选择及安装,水平波瓣宽度和方位角：用于控制覆盖范围 增益：用于控制覆盖距离。 下倾角：用于控制主覆盖区域的覆盖距离,天线辐射特性对网络覆盖的影响,3、天线的选择及安装,繁华城区：65、15dBi、双极化天线,市区电波多径效应强，双极化天线分集作用明显。市区多数基站房子能承受负荷有限，铁塔小，天线挂位资源紧张。使用双极化天线，可减小风荷、减轻房子的负荷、减少挂位，分集接收效果良好。,3、天线的选择及安装,市郊：65、18dBi、单极化天线,市郊基站覆盖面积较大，故采用高增益天线。电波多径效应较弱，用空间分集比用极化分集要稍好一些。市郊征地较易

11、，往往可建落地塔，天线挂位资源较不紧张。采用单极化天线问题不大。,3、天线的选择及安装,乡镇：90、16.5dBi、单极化天线,乡镇基站覆盖面积大，宜使用高增益天线。电波多径效应差，只能采用空间分集。不能使用极化分集。使用天线可以提高小区交界处的信号强度乡镇征地易，多为落地塔，天线挂位资源不缺，天线数量多一些没有问题。,3、天线的选择及安装,天线隔离度要求,同一平台上相同频段相同方向：34。同一平台上相同频段不同方向： 1。同一平台上不同频段相同方向：1。两平台上相同频段相同方向：1（上天线的下部至下天线的顶部）。,3、天线的选择及安装,其他安装要求,全向天线只准安装在铁塔的顶部。安装在下面铁

12、塔对其场强会有影响。天线的前方较近的范围内不应有障碍物。采用抱杆的基站，抱杆一般布置在大楼的边缘，不宜放在大楼中间，如不得已安装在大楼中间时，天线应有足够的高度。,4、基站天馈系统,基站天馈系统示意图,8防雷保护器,主馈线（7/8“）,5馈线卡,6走线架,4接地装置,3接头密封件绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带,1天线调节支架,GSM/CDMA板状天线,抱杆（50114mm）,2室外馈线,9室内超柔馈线,7馈线过线窗,基站主设备,基站电源系统,主要内容,1、通信基站电源系统的组成2、通信基站交流供电系统3、通信基站直流供电系统,一、通信基站电源系统的组成,通信基站电源系统的组成,新建基站均配置1套

13、交直流供电系统，分别由1台交流配电箱/屏、1套-48V高频开关组合电源（含交流配电单元、高频开关整流模块、监控模块、直流配电单元）和2组（或1组）阀控式蓄电池组组成。 通信基站电源系统必须保证稳定、可靠、安全地供电。,一、通信基站电源系统的组成,通信基站供电系统图,基站要求引入一路三类以上（含三类）的市电电源。乡镇及农村基站交流电源引入容量建议为15kW（自建变压器的基站，变压器容量建议按照20KVA选定），一般市区、城郊及县城基站交流市电引入容量建议为20kW，特大城市密集市区基站，交流市电引入容量建议为25 kW30kW。 基站交流供电系统由一路380V交流市电引入、防雷箱、交流配电箱和开

14、关电源架中的交流配电单元组成。 基站内所有交流用电设备：开关电源、空调、照明、插座、铁塔的航空警示灯等供电电源，均从交流配电箱的输出分路引接。,二、通信基站交流供电系统,基站交流供电系统组成,一、通信基站电源系统的组成,防雷箱接线示意图（凯文接法）,1、“S”至“P”导线长度应大于5米，否则需加退耦电感。2、“D”至“d1”导线长度应小于1米(70软线)。3、D至d3导线长度应尽量短，否则需用较粗的导线(软线),二、通信基站交流供电系统,通信基站交流配电系统图,交流配电箱标准配置：输入：100A/3P 1路(市电) 100A/3P 1路(油机)输出：63A/3P 2路(开关电源1路，预留1路)

15、 25A/3P 2路(空调1路，预留1路) 16A/1P 2路(插座) 10A/1P 2路(照明),交流配电箱内需配置市电/油机切换开关、移动油机应急接口。 市电正常时，市电作为主用交流电源为基站提供交流电源；市电故障时，将移动油机运至市电故障基站，为站内设备供电。在油机尚未启动前，通信设备由蓄电池组供电。,二、通信基站交流供电系统,通信基站交流配电系统运行方式,高频开关电源（AC/DC变换器） 蓄电池 直流配电箱,三、通信基站直流供电系统,通信基站直流配电系统组成,高频开关电源一般由交流配电单元、直流配电单元、高频整流模块和监控模块组成。完成从交流配电箱引入交流电，将交流电通过整流模块整流为

16、直流电后，输出到直流配电单元与负载及蓄电池连接，为负载供电，给电池充电。同时监控模块实现对电流、电压、电池充电状态进行监控。 高频开关电源的直流配电单元要求具有二次下载功能，以优先保证蓄电池组对传输设备的供电时间及达到对电池的保护。在市电故障中断供电时，高频开关电源停止工作，由蓄电池组放电，对基站内所有通信设备供电。当电池放电电压达到设定的一次下载电压时，自动断开对基站设备供电的直流分路，仅保证对传输设备和监控设备的继续供电；当电池放电电压达到设定的终止电压时，自动断开电池供电的直流分路，避免电池组深度放电发生损坏。,三、通信基站直流供电系统,三、通信基站直流供电系统,高频开关电源,蓄电池是直

17、流供电系统的重要组成部分。在市电正常时，蓄电池与整流器并联运行，用来改善整流器的供电质量，起平滑滤波作用；当市电异常时，向负载提供直流电，是直流系统不间断供电的基础条件。 通信基站一般采用固定阀控密封铅酸蓄电池（GFM-XXX），这种电池在使用中无酸雾排出，不会污染环境和腐蚀设备，可以和通信设备安装在同一机房；维护简单；电池中无流动电解液，体积小，可立放或卧放工作，节省占用空间。,三、通信基站直流供电系统,三、通信基站直流供电系统,蓄电池,直流配电箱 一般情况下，当高频开关电源柜内直流配电单元直流分路不够用时，配置直流配电箱为通信设备供电。 为不同容量的负载分配电能，当直流供电异常时要产生告警

18、或保护。如熔断器断告警、电池欠压告警、电池过放电保护等。,三、通信基站直流供电系统,三、通信基站直流供电系统,直流配电箱,市电正常时，站内引入的380V交流市电电源经交流配电屏、组合开关电源的交流配电单元、整流模块整流后变换为直流电源。该直流电源通过组合开关电源的直流配电单元，向通信设备供电，同时对蓄电池组浮充充电。 在市电故障时，开关电源整流模块自动停止工作，监控模块远程告警，蓄电池组放电，保证通信设备的直流用电；同时，开关电源系统要监测电池放电情况。当市电恢复时，开关电源整流模块自启动恢复工作，对通信设备供电，并根据开关电源系统的预先设定，自动选择浮充或均充工作方式。,通信基站直流配电系统

19、运行方式,三、通信基站直流供电系统,基站防雷接地系统,中国移动通信集团设计院有限公司无线所2009年7月,主要内容,1、基站防雷接地系统概述2、地网3、基站机房防雷接地4、铁塔和抱杆防雷接地5、天馈线系统防雷6、电源系统防雷7、信号线系统防雷,1、概述,1.1 综合防雷系统构成,1、概述,外部防雷就是防直击雷，不包括防止防雷装置受到直接雷击时向其它物体的反击。 内部防雷就是防防雷电感应，防反击，防雷电波侵入，即外部防雷装置以外，所有能减少需防雷空间内雷电流电磁效应的措施。 按直击雷防护拦截效率将雷电防护分为A、B、C、D四级。,1、概述,1.2 基站防雷接地系统 基站防雷接地系统包含以下几个方

20、面： 1. 地网 2. 基站机房防雷接地 3. 铁塔和抱杆防雷接地 4. 天馈线系统防雷 5. 电源系统防雷 6. 信号线系统防雷,2、地网,根据移动通信基站防雷与接地设计规范，移动通信基站应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网。站内各类接地线应从接地汇集线或地网上分别引入。 基站地网由机房地网、铁塔地网和变压器地网组成。铁塔地网与机房地网之间应每隔35m相互焊接连通一次，连接点不应少于两点。变压器地网与机房地网相距30m以内时，两地网之间应每隔35m相互焊接连通一次，连接点不应少于两点。当铁塔设在机房房顶，电力变压器设在机房楼内时，其地网可合用机房地网。对于租用房

21、屋的机房，应尽量找出建筑防雷接地网或其他专用地网，并就近再设一组地网，三者相互在地下焊接连通。找不到原有地网时，应就近设一组地网作为机房工作地、保护地和防雷地。工作地及防雷地在地网上的引接点相互距离应大于5米。 铁塔位于机房屋顶时，铁塔四角应与楼顶避雷带就近不少于两处焊接连通。,2、地网,接地体 接地体宜采用热镀锌钢材，垂直接地体长度宜为1.52.5m，间距为其长度的1.52倍。接地体所有焊接点均要进行防腐处理。接地体上端距地面不应小于0.7m。接地线和接地引入线 接地线宜短、直，截面积为3595mm2，材料为多股铜线。 接地引入线长度不宜超过30m，材料为截面积不小于40mm4mm的热镀锌扁

22、钢或不小于95mm2的多股铜线。接地引入线由地网中心部位就近引出与机房内接地汇集线或接地铜排连通，接地引入线不宜少于2根。接地电阻 基站接地电阻应小于5欧姆。,3、基站机房防雷接地,基站防雷接地系统图,3、基站机房防雷接地,基站室内总接地铜排（IGB）由2根接地引入线单独引入，IGB在地网的引入点应与室外防雷引下线在地网的引入点相互距离大于5m。IGB应安装在绝缘的墙面或支架上。防雷接地铜排安装在基站馈线窗附近，由40mm4mm的热镀锌扁钢或截面积不小于95mm2的电力电缆与基站联合接地体连通。当接地引入线为热镀锌扁钢时，接地铜排和接地引入点之间应加装铜铁焊接转换排。,3、基站机房防雷接地,移

23、动机房内开关电源工作地应按单点接地方式，工作地和设备保护地均直接接入IGB。基站供电设备正常不带电的金属部分，避雷器的接地端，均应作保护接地，严禁作接零保护。 机房内走线架、吊挂铁件、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应作保护接地。保护接地引线一般宜采用截面积不小于35mm2的多股铜导线。每段走线架之间均应可靠连接。,4、铁塔和抱杆防雷接地,基站铁塔应有完善的防直击雷及二次感应雷的防雷措施。塔顶接闪器采用40mm4mm的热镀锌扁钢作为专用的雷电流引下线。铁塔的航标灯电源线应采用具有金属外护层的电缆，金属外护层应在塔顶及机房入口处外侧就近接地。,4、铁塔和抱杆防雷接地,铁塔为落地塔时，铁塔地

24、网应延伸到塔基四脚外1.5米远的范围，网格尺寸不应大于3m3m,周围为封闭式，同时利用塔基地桩内两根以上主钢筋作为其垂直接地体。铁塔为楼顶塔时，塔四脚应在屋顶与避雷带就近不少于2处焊接连通，以利于雷电流散流。 铁塔上抱杆的接地，抱杆与铁塔间用镀锌螺栓连接，利用铁塔本身作防雷引下线。,塔下屋防雷接地示意图,4、铁塔和抱杆防雷接地,平顶式屋顶防雷接地示意图,当采用抱杆安装天线时，每根抱杆应分别就近接至楼顶避雷带。 室外走线架每隔10米左右与避雷带做一次就近可靠焊接连通，且需要将每段走线架用截面积不小于35mm2的多股铜导线连接起来。 当楼顶避雷带无严重锈蚀和损坏，接地电阻符合条件时，可以作为室外设

25、施的防雷接地使用，若不符合条件，应重新做防雷引下线。,5、天馈线系统防雷地,基站天线应在接闪器保护范围内，接闪器应设置专用雷电引下线，材料宜采用40mm4mm的热镀锌扁钢。 同轴馈线的金属外层，应在上部、下部和经走线架进机房入口处就近接地，在机房入口处的接地应就近与地网引出的接地线妥善连通。当馈线长度大于60m时，应该在铁塔中部增加一个接地点。室外走线架始末两端均应作接地连接。 架设在建筑物顶部的天线及其金属支撑杆塔、避雷引下线，应与建筑物顶部的避雷带就近可靠连接。凸出建筑物顶部的天线杆塔的避雷泻流引下线，至少应有2个不同方向的主干路由。,5、天馈线系统防雷地,楼顶抱杆基站天馈线接地,6、电源

26、系统防雷,基站电源系统防雷接地,6、电源系统防雷,进入基站的低压电力电缆宜全程埋地引入，其电缆埋地长度不宜小于15m。埋地电缆宜采用铠装电缆或敷设在金属护套内。铠装层或金属护套两端应可靠接地。如用架空明线进入机房，线缆入户处必须安装避雷器。如果市电引入较远，从配电箱引出后，室外下线应就近制作接地体，接地电阻不大于4欧姆。,6、电源系统防雷,电源系统防雷应采用多级防护措施，使雷电压和能量合理分配，最终使过电压值限制在设备承受范围内。安徽移动基站机房的防雷主要采取两级防护：过压保护器SPD（防雷箱，B级防雷器）和开关电源内SPD（C级防雷器）。要使两级SPD正确、及时响应，SPD间导线长度应大于5

27、m或加装退耦器。根据安徽移动省公司要求，采用两级SPD间导线长度大于5m的方法，交流配电箱至开关电源之间的线缆可在走线架上打U型弯来满足距离要求。,6、电源系统防雷,SPD接地线长度和线径也是防雷效果的关键。SPD接地线应尽可能短，长度应小于1m。SPD接地线材料应采用多股铜线，截面积应满足规范要求。本期工程B级防雷器接地线采用截面积为95mm2的多股铜线，C级防雷器接地线采用截面积为35mm2的多股铜线。SPD地线应就近接地。机房交流配电箱和开关电源尽量靠近IGB安装，达到防雷地线的要求。,7、信号线系统防雷,引入基站的信号线应采用地埋方式引入。入户端头处光缆金属外皮应就近可靠接地，光缆内芯线在进站处加装相应的信号避雷器，避雷器和光缆内的空线对均应作保护接地。,