基站维护人员培训手册.docx
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基站维护人员培训手册
基站维护人员培训手册
基站爱护人员培训手册
〔北电设备〕
河北移动通信有限责任公司
二○○六年三月
一、移动通信的演变及趋势
第一代
第二代
第三代
模拟
数字
数字
话音
话音、数据
话音、高速数据
FDMA
TDMA
CDMA
AMPS
CDMA
CDMA2000
TACS
GSM/TDMAGPRS
W_CDMA
80年代
19921999
20012003
多址方式的差不多类型有频分多址〔FDMA〕、时分多址〔TDMA〕、码分多址〔CDMA
频分多址是把通信系统的总频段划分成假设干个等间隔的互不重叠的频道分配给不同的用户使用。
这些频道互不重叠，其宽度能传输一路话音信息，而在相邻频道之间无明显的干扰。
模拟移动通信系统中使用了频分多址技术，其优点是技术比较成熟，设备简单，容易实现。
缺点是抗干扰性差，保密性差
时分多址（TDMA）方式。
每一个载频上有8个时隙，每一个时隙相当于模拟系统中的一个信道，可提供一个移动台通话，最多可有8个移动用户使用同一频点，他们使用不同的时隙。
如下图，8个移动台分别工作在一个载频上的8个不同的时隙上时分多址移动通信系统是数字移动通信系统，它比模拟移动通信系统有抗干扰能力强，频率利用率高等优点。
缺点是时分多址移动通信系统需要全网同步，技术比较复杂。
码分多址是发送端用各不相同的、相互〔准〕正交的地址码调制其所发信号。
在接收端利用码型的〔准〕正交性，通过地址识别〔相关检测〕从混合信号中选出相应的信号
二、GSM网络系统介绍
（一）GSM网络构成
图1-1
GSM移动通信系统要紧是由交换网路子系统〔NSS〕、无线基站子系统（BSS）、移动台〔MS〕、操作爱护子系统四大部分组成，如图1－1所示。
其中NSS与BSS之间的接口为〝A〞接口，BSS与MS之间的接口为〝Um〞接口，BSC与BTS之间的接口为〝Abis〞接口。
1、交换网路子系统〔NSS〕要紧完成交换功能和客户数据与移动性治理、安全性治理所需的数据库功能。
NSS由一系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下：
MSC：
移动业务交换中心〔MSC〕是GSM系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行操纵和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。
它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源治理、移动性治理等。
另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个MS、还应能完成入口MSC〔GMSC〕的功能，即查询位置信息的功能。
VLR：
拜望位置寄存器〔VLR〕是一个数据库，是储备MSC为了处理所管辖区域中MS〔统称拜望客户〕的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。
HLR：
归属位置寄存器〔HLR〕也是一个数据库，是储备治理部门用于移动客户治理的数据。
每个移动客户都应在其归属位置寄存器〔HLR〕注册登记，它要紧储备两类信息：
一是有关客户的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。
AUC：
鉴权中心〔AUC〕用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数〔随机号码RAND，符合响应SRES，密钥Kc〕的功能实体。
EIR：
移动设备识别寄存器〔EIR〕也是一个数据库，储备有关移动台设备参数。
要紧完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。
2、BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC操纵，与MS进行通信的系统设备，它要紧负责完成无线发送接收和无线资源治理等功能。
功能实体可分为基站操纵器〔BSC〕和基站收发信台〔BTS〕。
BSC：
具有对一个或多个BTS进行操纵的功能，它要紧负责无线网路资源的治理、小区配置数据治理、功率操纵、定位和切换等，是个专门强的业务操纵点。
BTS：
无线接口设备，它完全由BSC操纵，要紧负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。
3、GSM系统还有个操作爱护子系统〔OMC〕，它要紧是对整个GSM网路进行治理和监控。
通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。
4、移动台确实是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端（MS）和客户识别卡〔SIM〕。
移动终端确实是〝手机〞，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。
SIM卡确实是〝身份卡〞，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网络，SIM卡还储备有网络和客户有关的治理数据。
另外，作为GSM的重要进展GPRS〔无线分组服务〕能够提供最大速率达170kb/s的数据业务。
GPRS网包括以下几部分：
◆SGSNGPRS服务结点被联向一个或几个BSS。
◆GGSNGPRS汇接结点被联向一个或几个数据网。
◆PCU设备包操纵单元，BSS系统通过PCU与SGSN互联。
（二）GSM工作频段划分
1、我国GSM网络的工作频段
我国陆地蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采纳900MHz与1800MHz频段。
GSM900MHz频段为：
890~915（移动台发,基站收）,935~960（基站发,移动台收）;
DCS1800MHz频段为：
1710~1785（移动台发,基站收）,1805~1880（基站发,移动台收）;
GSM系统
上行频段
下行频段
带宽
双工间隔
双工信道数
GSM900
890~915
935~960
2×25
45
124
GSM900E
880~915
925~960
2×35
45
174
GSM1800
1710~1785
1805~1880
2×75
95
374
GSM1900
1850~1910
1930~1990
2×60
80
299
2、频道间隔
相邻两频点间隔为200kHz，每个频点采纳时分多址〔TDMA〕方式，分为8个时隙，既8个信道〔全速率〕，如GSM采纳半速率话音编码后，每个频点可容纳16个半速率信道，可使系统容量扩大一倍，但其代价必定是导致语音质量的降低。
3、频道配置
绝对频点号和频道标称中心频率的关系为：
GSM900MHz频段为:
fl（n）=890.2MHz+（n-1）×0.2MHz（移动台发,基站收）；
fh（n）=fl（n）+45MHz（基站发,移动台收）;n∈[1，124]
GSM1800MHz频段为：
fl（n）=1710.2MHz+（n-512）×0.2MHz（移动台发,基站收〕；
fh（n）=fl（n）+95MHz（基站发,移动台收）；n∈[512，885]
其中：
fl（n）为上行信道频率、fh（n）为下行信道频率,n为绝对频点号〔ARFCN〕。
注：
◆由于模拟退网，在我国GSM900使用的频段为上行频率890~915
MHz下行频率，935~960MHz频道号为1~124,共25M带宽。
中国移动：
890~909MH〔上行〕，935~954MHz〔下行〕，共
19M带宽，95个频道，频道号为1~95。
中国联通：
909~915MH〔上行〕，954~960MHz〔下行〕，共
6M带宽，29个频道，频道号为96~124。
◆目前中国移动公司拥有1800网络的移动分公司大多申请10M的带宽，频道号为512~562。
（三）相关概念介绍
1、小区划分与天馈线：
北
一扇区全向两扇区定向三扇区定向
基站按其所覆盖的方一直分，分为全向基站与定向基站。
全向基站覆盖方向为360°，标准的定向基站按朝向分为A、B、C三个不同的扇区，如上图所示。
天线，简单的来讲确实是指传导电流与空间电磁场间的置换装置，它是在空间上和频率上具有选择性的能量接收器与发射器。
天线按覆盖要求来分，分为定向天线与全向天线；按极化方式来分，分为单极化天线与双极化天线。
馈线是指天线与基站设备间用于传电流的线缆，我们日常使用的馈线要紧有7/8与1/2两种。
2、分集接收
无线信号在空间中传播，存在着多径衰落、阴影效应、多普勒频移等损耗，因此引入了分集接收的概念。
分集方法即在假设干支路上接收相互间相关性专门小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路的信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。
由于衰落具有频率、时刻和空间的选择性，因此分集技术包括空间分集、时刻分集、频率分集和极化分集四种。
◆空间分集：
假设在空间设立两副接收天线，独立接收同一信号，由于其传播环境及衰落各不相同，具有不相干或相干性专门小的特点，采纳分集合并技术并使输出较强的有用信号，降低了传播因素的阻碍。
在移动通信中，空间的间距越大，多径传播的差异就越大，所收场强的相关性就越小。
天线间隔能够是垂直间隔也能够是水平间隔。
◆时刻分集：
可采纳通过一定的时延来发送同一消息，或在系统所能承担的时延范畴以内在不同时刻内的各发送消息的一部分。
在GSM中采纳交错技术来实现时刻分集的。
◆频率分集：
这种分集技术在GSM中是通过跳频来实现的，
◆极化分集：
它是通过采纳垂直电子天线、垂直磁性天线和环状天线来实现。
3、跳频
跳频可分为快速跳频和慢速跳频,在GSM中采纳的是慢速跳频,其特点是按照固定的间隔改变一个信道使用的频率.GSM中的跳频可分为基带跳频和射频跳频两种。
在北电系统中采纳的是射频跳频。
4、重选与切换
◆重选当移动台开机后，它会试图与SIM卡承诺的GSMPLMN取得联系，因此移动台将选择一个合适的小区，并从中提取操纵信道的参数和其它系统信息，这种选择过程被称为〝小区选择〞。
当移动台选择某小区为当前服务小区后，在各种条件变化不大的情形下，移动台将驻留在所选的小区中，当满足一定条件时移动台将重新选择其中一个邻小区作为服务小区，那个过程被称为小区重选。
重选是在移动台在待机状态下进行的。
◆切换在移动用户通话过程中为了使呼叫建立在最好的小区中以及为了使呼叫不至于掉话，就引入了切换的概念。
换句话说切换确实是为了坚持移动台从一个小区移动到另一个小区使通话能连续进行，以及满足网络治理的需要。
触发切换的缘故有以下几种：
预防性功率预算切换、救援性电平切换、救援性质量切换、距离切换、话务切换等。
三、规划和基站选址体会
1、基站初始布局
基站布局要紧受场强覆盖、话务密度分布和建站条件三方面因素的制约，关于一样大中都市来说，场强覆盖的制约因素差不多专门小，要紧受话务密度分布和建站条件两个因素的制约较大。
基站布局的疏密要对应于话务密度分布情形。
然而，目前对大中都市市区还作不到按街区推测话务密度，因此，对市区可按照：
（a）繁华商业区；
（b）宾馆、写字楼、娱乐场所集中区；
（c）经济技术开发区、住宅区；
（d）工业区及文教区；等进行分类。
一样来说：
（a）（b）类地区应设最大配置的定向基站，如8/8/8站型，站间距在0.6～1.6km；
（c）类地区也应设较大配置的定向基站，如6/6/6站型或4/4/4站型，基站站间距取1.6～3km；
（d）类地区一样可设小规模定向基站，如2/2/2站型，站间距为3～5km；假设基站位于都市边缘或近郊区，且站间距在5km以上，可设以全向基站。
上几类地区内都按用户平均分布要求设站。
郊县和要紧公路、铁路覆盖一样可设全向或二小区基站，站间距离5km-20km左右。
结合当地地势和都市进展规划进行基站布局：
a.基站布局要结合都市进展规划，能够适度超前；
b.有重要用户的地点应有基站覆盖；
c.市内话务量"热点"地段增设微蜂窝站或增加载频配置；
d.大型商场宾馆、地铁、地下商场、体育场馆如有必要用微蜂窝或室内分布解决；
e．在基站容量饱和前，可考虑采纳GSM900/1800双频解决方案。
2、站址选择与勘察
在完成基站初始布局以后，网络规划工程师要与建设单位以及相关工程设计单位一起，依照站点布局图进行站址的选择与勘察。
市区站址在初选中应作到房主差不多同意用作基站。
初选完成之后，由网络规划工程师、工程设计单位与建设单位进行现场查勘，确定站址条件是否满足建站要求，并确定站址方案，最后由建设单位与房主落实站址。
选址要求如下：
---交通方便、市电可靠、环境安全及占地面积小。
---在建网初期设站较少时，选择的站址应保证重要用户和用户密度大的市区有良好的覆盖。
---在不阻碍基站布局的前提下，应尽量选择现有电信枢纽楼、邮电局或微波站作为站址，并利用其机房、电源及铁塔等设施。
---幸免在大功率无线发射台邻近设站，如雷达站、电视台等，如要设站应核实是否存在相互干扰，并采取措施防止相互干扰。
---幸免在高山上设站。
高山站干扰范畴大，阻碍频率复用。
在农村高山设站往往对处于小盆地的乡镇覆盖不行。
---幸免在树林中设站。
如要设站，应保持天线高于树顶。
---市区基站中，关于蜂窝区（R=1～3km）基站宜选高于建筑物平均高度但低于最高建筑物的楼房作为站址，关于微蜂窝区基站那么选低于建筑物平均高度的楼房设站且四周建筑物屏蔽较好。
---市区基站应幸免天线前方近处有高大楼房而造成障碍或反射后干扰其后方的同频基站。
---幸免选择今后可能有新建筑物阻碍覆盖区或同频干扰的站址。
---市区两个网络系统的基站尽量共址或靠近选址。
---选择机房改造费低、租金少的楼房作为站址。
如有可能应选择本部门的局、站机房、办公楼作为站址。
3、天线知识简要介绍
天线方向
发射天线的差不多功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，差不多功能之二是把大部
分能量朝所需的方向辐射。
垂直放置的半波对称振子具有平放的〝面包圈〞形的立体方向图〔图1.3.1a〕。
立体方向图尽管立体感强，但绘制困难，图1.3.1b与图1.3.1c给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。
从图1.3.1b能够看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1c能够看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。
假设干个对称振子组阵，能够操纵辐射，产生〝扁平的面包圈〞，把信号进一步集中到在水平面方向上。
以下图是4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向图和垂直面方向图。
也能够利用反射板可把辐射能操纵到单侧方向
平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。
下面的水平面方向图说明了反射面的作用--反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。
天线的差不多知识全向阵〔垂直阵列不带平面反射板〕。
抛物反射面的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得专门高的增益。
不言而喻，抛物面天线的构成包括两个差不多要素：
抛物反射面和放置在抛物面焦点上的辐射源。
天线增益
增益是指：
在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信
号的功率密度之比。
它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。
增益明显与天线方向图有紧密的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。
能够如此来明白得增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号。
假如用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为G=13dB=20的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需100/20=5W.换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射成效来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。
半波对称振子的增益为G=2.15dBi;4个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直
四元阵，其增益约为G=8.15dBi（dBi那个单位表示比较对象是各向平均辐射的理想点源）。
假如以半波对称振子作比较对象，那么增益的单位是dBd。
半波对称振子的增益为G=0dBd〔因为是自己跟自己比，比值为1，取对数得零值。
〕；
垂直四元阵，其增益约为G=8.15–2.15=6dB。
.
波瓣宽度
方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。
参见图1.3.4a,在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB〔功率密度降低一半〕的两点间的夹角定义为波瓣宽度〔又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角〕。
波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。
还有一种波瓣宽度，即10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低10dB〔功率密
度降至十分之一〕的两个点间的夹角，见图1.3.4b.
前后比
方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为F/B。
前后比越大，天线的后向辐射
〔或接收〕越小。
前后比F/B的运算十分简单---F/B=10Lg{〔前向功率密度〕/〔后向功率密度〕}
对天线的前后比F/B有要求时，其典型值为〔18---30〕dB，专门情形下那么要求达
〔35---40〕dB。
上旁瓣抑制
关于基站天线，人们常常要求它的垂直面〔即俯仰面〕方向图中，主瓣上方第一旁瓣
尽可能弱一些。
这确实是所谓的上旁瓣抑制。
基站的服务对象是地面上的移动用户，指向天空的辐射是毫无意义的。
天线的下倾
为使主波瓣指向地面，安置时需要将天线适度下倾。
天线的极化
天线向周围空间辐射电磁波。
电磁波由电场和磁场构成。
人们规定：
电场的方向确实是
天线极化方向。
一样使用的天线为单极化的。
以下图示出了两种差不多的单极化的情形：
垂直极化---是最常用的；水平极化---也是要被用到的。
以下图示出了另两种单极化的情形：
+45°极化与-45°极化，它们仅仅在专门场合下使用。
如此，共有四种单极化了，见以下图。
把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起，或
者，把+45°极化和-45°极化两种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线---双极化天线。
以下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天线有两个接
头.双极化天线辐射〔或接收〕两个极化在空间相互正交〔垂直〕的波。
4、移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线
1〕板状天线
不管是GSM依旧CDMA，板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。
这种天线的
优点是：
增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角操纵方便、密封性能可靠以及使用寿命长。
板状天线也常常被用作为直放站的用户天线，依照作用扇形区的范畴大小，应选择相应的天
线型号。
a基站板状天线差不多技术指标例如
b板状天线高增益的形成
B.在直线阵的一侧加一块反射板〔以带反射板的二半波振子垂直阵为例〕
C.为提高板状天线的增益，还能够进一步采纳八个半波振子排阵
前面已指出，四个半波振子排成一个垂直放置的直线阵的增益约为8dB；一侧加有一个反
射板的四元式直线阵，即常规板状天线，其增益约为14---17dB。
一侧加有一个反射板的八元式直线阵，即加长型板状天线，其增益约为16---19dB.不言而喻，加长型板状天线的长度，为常规板状天线的一倍，达2.4m左右。
2〕高增益栅状抛物面天线
从性能价格比动身，人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。
由于抛物面具有良
好的聚焦作用，因此抛物面天线集射能力强，直径为1.5m的栅状抛物面天线，在900兆频段，其增益即可达G=20dB.它专门适用于点对点的通信，例如它常常被选用为直放站的施主天线。
抛物面采纳栅状结构，一是为了减轻天线的重量，二是为了减少风的阻力。
抛物面天线一样都能给出不低于30dB的前后比，这也正是直放站系统防自激而对接收
天线所提出的必须满足的技术指标。
3〕八木定向天线
八木定向天线，具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格廉价等优点。
因此，它专门适用于点对点的通信，例如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。
八木定向天线的单元数越多，其增益越高，通常采纳6---12单元的八木定向天线，其增益
可达10---15dB。
4〕室内吸顶天线
室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内吸顶天线，外形花色专门多，但其内芯的购造几乎差不多上一样的。
这种吸顶
天线的内部结构，尽管尺寸专门小，但由因此在天线宽带理论的基础上，借助运算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，因此能专门好地满足在专门宽的工作频带内的驻波比要求，按照国家标准，在专门宽的频带内工作的天线其驻波比指标为VSWR≤2。
因此，能达到VSWR≤1.5更好。
顺便指出，室内吸顶天线属于低增益天线,一样为G=2dB。
5〕室内壁挂天线
室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内吸顶天线，外形花色专门多，但其内芯的购造几乎也差不多上一样的。
这种壁挂天线的内部结构，属于空气介质型微带天线。
由于采纳了展宽天线频宽的辅助结构，借助运算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，因此能较好地满足了工作宽频带的要求。
顺便指出，室内壁挂天线具有一定的增益，约为G=7dB。
四、呼叫的建立过程
移动台的呼入接续过程：
●寻呼
MSC/VLR在数据库中查出用户的资料并向相关的BSC发寻呼信息。
该信息包含用户所在区域的LAI和用户的IMSI或者TMSI。
●寻呼命令
BSC向LA区内的所有BTS发出寻呼命令。
该信息包含IMSI或TMSI。
收发信单元识别码、信道类型和时隙号。
●寻呼要求
BTS在PCH上向移动台发送寻呼信息。
信息包含用户的IMSI或TMSI。
●信道要求
被寻呼的移动台在RACH上发送一个短的接入脉冲串至BTS。
BTS接收
该寻呼响应信号后记录该突发脉冲串的迟滞值。
●信道要求
BTS向BSC发信道要求信息。
该信息还包含移动台接入系统的迟滞值
●信道激活。
SC选择一条闲暇的SDCCH并指示BTS激活该信道。
●信道激活证实。
TS激活SDCCH后向BSC发信道激活证实信息。
●赶忙分配
BSC透过BTS经由AGCH向移动台发出承诺接入系统信息。
该信息包含频率、时隙号、SDCCH信道号和移动台将要使用的时刻提早值TA等。
●寻呼响应
移动台通过SDCCH向BSC发寻呼响应信息。
该信息包含移动台的IMSI或TMSI和移动台的等级标记，BSC加入CGI后把信息送往MSC/VLR。
●鉴权要求
MSC/VLR透过BSC、BTS向移动台发鉴权要求，其中包含随机数RAND，用移动台的鉴权运算。
●鉴权响应
移动台经鉴权运算后向MSC/VLR发回鉴权响应信息，MSC/VLR检查用户全法性，如用户全法，那么开始启动加密程序。
●
加密模式命令
MSC/VLR通过BSC、BTS向移动用户发加密模式命令。
该命令在SDCCH上传送。
●加密模式完成
移动台
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