移动通信基站维护与优化爱立信.docx
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移动通信基站维护与优化爱立信
移动通信基站维护与优化
在GSM移动网络系统中，数量最多的是移动基站BTS（爱立信系统中称之为RBS），在平时的网络维护工作中，处理故障最多的也是移动基站。
而移动基站工作性能的好坏，出现故障的频率直接影响到整个网络的整体质量。
移动基站的各种软硬件故障将直接影响多项网络指标，比如掉话率、接通率、信道完整率以及最坏小区数量等，同时还可导致话音质量降低，影响用户通话效果和运营商的网络质量。
网络优化是在整个网络相对稳定的情况下进行的，因此保证数目众多的移动基站工作稳定，消除隐患是网络优化的前提。
在日常的整个网络优化流程中，排除移动基站硬件故障是首先必须进行的，同时也是日常性工作之一。
在我国使用最多的基站设备是爱立信的RBS2000（RadioBaseStation）系列，因此下面就介绍一下移动基站的维护和故障排除。
7.1基站系统结构
在GSM系统中，基站系统负责所有和无线系统相关的功能。
基站系统可以分为两个功能实体：
基站控制器（BSC）和无线基站（RBS）。
爱立信GSM基站分为RBS200和RBS2000系列，下面以RBS2202为例向大家介绍GSM中的移动基站。
RBS2000是爱立信公司的第二代无线基站收发信系统，包括适用与GSM900、GSM1800、GSM1900的室内和室外机。
GSM基站分为全向站和定向站：
全向站是指整个基站只有一个小区，进行360°范围内的覆盖。
而定向站是把整个基站分成几个小区，GSM系统中一般分为A、B、C3个小区，每个小区只覆盖其中的120°范围，3个小区一起完成360°范围内的覆盖。
图7-1定向站的小区
7.1.1硬件结构
爱立信RBS2202基站主要由不同的RU单元组成，下面几个部分是日常维护中最常接触到的：
图7-2RBS2000基站主要部件
1．DXU（DistributionSwitchUnit）——分配交换单元
DXU是RBS2000的中央控制单元，它具有分配交换的功能；也是BTS面向BSC的接口，提供2/1.5Mbit/s链路接口，物理接口G.703，处理物理层与链路层，信令链的解压与压缩（CONCENTRATES），根据TEI来分配DXU信令与TRU信令；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，其中保存一份机架设备的数据库，包括机架安装的硬件单元即所有RU单元的识别，物理位置，配置参数；硬件单元的产品编号、版本号、系列号等；负责与外部时钟同步或与内部参考信号同步，时钟的提取和产生；对本地总线进行控制，是外部告警、OMT的连接口，提供用于外接终端的RS232串口，通过OMT提供基站上的操作与维护。
2．TRU（TransceiverUnit）——无线收发单元
TRU包含处理8个时隙的所有功能：
信号处理，电压驻波比VSWR的计算，无线接收，无线环路测试，无线发射，功率放大等。
同时RBS2000还附加有这样的功能，TRU上执行多种多样的监视，这些监视功能监视各种信道之间的信号强度的差异。
通过定时发检测脉冲，监视总线的连接及故障。
3．CDU（CombiningandDistributingUnit）——合成和分配单元
CDU是TRU和天线系统的接口，它允许几个TRU连接到同一天线。
它合成几部发信机来的发射信号和分配接收信号到所有的收信机，根据不同的CDU类型，可使基站配置灵活。
在发射前和接收后所有的信号都必须经过滤波器的滤波，它还包括一对测量单元，为了VSWR的计算，它必须保证能对前向和反向的功率进行测量，然后把测量信号送至TRU进行VSWR的计算。
CDU的硬件功能包括：
——发信机的功率合成；
——收信信号的前置放大和分配；
——天线系统的管理支持；
——RF的滤波；
——天线低噪声放大器的功率供给和监视；
——内设的RF内部环行器用于防止RF的反射功率对CDU安全的威胁。
接收信号分配：
接收分配放大器（RXDA）放大和分配接收到的RF信号至每个接收分配器（RXD）（CDU-C）或直接至TRU（CDU-A）。
RXD是一个无源分配器，它完成接收信号的分配并把信号送至TRU，一个RXD能够提供四个TRU的信号。
为了支持不同的配置，厂家已经生产了多种类型的CDU。
图7-3CDU内部结构
由于CDU由TRU控制，通过CDU-BUS来执行，一个整体的CDU起码必须有一个TRU来执行控制，所以CDU-A最少需要配置1个TRU。
图7-4CDU-A连接图
4．总线系统
RBS2000总共包括下面几种总线类型：
本地总线：
Localbus提供DXU、TRU和ECU单元的内部通信连接；
时间总线：
Timingbus提供从DXU单元至TRU单元间的时钟同步信号。
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。
Y-CABLE是CDU-BUS的扩展CABLE（即O&MBUS的扩展）目的使一个TRU能够对两个CDU-C、C+进行操作和维护。
图7-5Y-cable
电源通信环路：
PowerCommunicationLoop由光纤组成，在ECU单元和各个PSU单元之间传送控制和管理信息。
7.1.2Managedobject结构
为了从软件上对应基站上的各部分硬件，引入了Managedobject的概念，也就是常说的MO结构，每一个MO单元对应基站上的特定RU单位，这样就可以从软件上对硬件进行操作控制。
MO可以分为两个级：
1．控制级（ControlMOs）
用于软件安装，故障扫描，Abis2、3层信令处理，在RBS2000基站中，控制级MO是指：
CF，TRXC，前者用于处理TF，IS，CON，DP，后者用于处理TS，RX，TX。
2．应用级（TrafficMOs）
用于处理Abis的业务（比如IS，CON，DP），无线业务（比如TF，TS，RX，TX）。
由于操作需要，必须接受BSC的参数配置，比如发射功率、频率、信道组合方式等，RBS2000中称为应用级MO。
MO结构可分为下面几个单元，如下图所示：
图7-6MANAGEDOBJECTS结构
1．TG
TG（TransceiverGroup）：
代表BTS的一组MO，并没有相应的物理实体相对应，在RBS200中，一个TG最多可以包含16个TRXs和一个TF。
RBS2000中，一个TG最多可以包含12个TRUs、1个TF、1个IS、1个CON和2个DPs。
2．CF
CF（CentralFunctions）：
代表DXU中的CPU，处理BTS的操作和维护，除了TRU的软件下载、硬件扫描外，还负责与BSC之间的2层、3层通信。
3．IS
IS（InterfaceSwitch）：
BSC与TRU之间的接口，可以处理2对PCM与2对LOCAL-BUS之间的连接。
IS内部连接由BSC通过OML链中的ISCONFIGURERequest来自动定义，基本的连接点是16K，每1个DCP相对于4个ICP（IS的连接点）或4个CCP（CON的连接点），ICP的数目从4至711，且ICP=DCP×4+0~3，ISCONFIGURERequest信息中包含有一份连接组的清单，用于表示PCM侧的ICP与LOCAL-BUS侧的ICP的对应关系以及连续系数，如果此系数为1，表示连接信道为16K，2为32K，4为64K。
如果有两个连续的PCMTS连接到LOCAL-BUS的两个连续的TS，则此时的系数应是8，依此类推。
也可能会有12或更大。
4．CON
CON（Concentrator）：
用于执行上行信号的解压与下行链路信号的压缩。
CON用于对上下行的LAPD信令进行解压与压缩，最大的压缩比例是4（CONFACT=4），CON中共有24个DCP点，64-87，其中8个对应于压缩的DCP，16个对应于解压的DCP。
CON的硬件是由MUNICH电路来实现的，此种电路除了压缩与解压功能外，还有下面几个功能：
1、处理OML至CF链路的功能。
依TEI地址分配DXU信令与TRU信令。
2、处理ISL（基站内部信令链）。
这是一条点对多点的信令链，用于DXU与ECU、TRU之间的通信。
CON的连接由BSC通过OML链发送CONconfigurationrequest来进行控制的。
5．DP
DP（DigitalPath）：
用于对PCM的质量扫描和故障检测，并发送DIPQUALITYREPORTS与DIPALARMREPORTS至BSC（通过OML至CF链路）以便通知BSC有关PCM的状态。
启用此功能后，允许BSC去监视传输网络与基站（DXU）之间的传输质量。
BSC侧用指令DTIDC来执行，基站侧用OMT。
如果不启动此功能，则DXX至DXU、DXU至DXU之间的这部分传输质量是不能监视的。
图7-7DP
DP是针对于传输设备（用RXODPI-z来表示）而言的，图示前一段；而DIP是针对于DXU而言的，（用xODPy来表示，y指TG编号，x是DXU的DP编号。
图7-8DP和DIP
DP硬件是由PRACT与ACFA电路来实现的，PRACT和ACFA电路除了PCM质量监视外，还有下面两个功能：
1、处理G703接口，如当采用T1传输标准时，可以将1.5M转换成2M.
2、提取TS0中的8KHz参考信号用于内部时钟的参考用。
图7-9DXU内部组成
6．TRX
TRX/TRXC（TransceiverController）：
代表TRU/TRX中的CPU，处理收发器的操作和维护，包括TRU的软件装载、硬件扫描外，还负责与BSC之间的2层、3层通信，及BSC和TSs之间的通信连接。
7．TS
TS（TimeSlot）：
处理LAPDm信号，每个TRU中包含8个TSs。
8．TX
TX（Transmitter）：
负责发送信号，对下行发射信号进行调制。
9．RX
RX（Receiver）：
负责接收信号，对上行信号进行解调。
10．TF
TF（TimingFunction）：
负责同步。
CDU、ECU等不包含在MO模型中，其操作与维护由本地进行（由TRX、CF执行）。
图7-10MO与基站硬件的对应关系
7.1.3基站硬件和MO的对应关系
1．DXU
DXU（MOCF、MOTF、MOIS、MOCON、MODP）
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.
5）、MODP：
用于执行PCM的传输质量与故障监测。
后两个MO是可以选择的。
图7-11DXU对应的MO结构
2．TRU
TRU（MOTRX、MOTS、MOTX、MORX）
1）MOTRX：
TRU中的CPU；
2）MOTX：
TRU中的发信单元；
3）MORX：
TRU中的收信单元；
4）MOTS：
TRU中的时隙。
3．MOIS
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，共分成下面5组：
PCMA（DCP1to31）
PCMB（DCP33to63）
复用组合接口（DCP64to95）
LocalBusA（DCP128to159）
LocalBusB（DCP160to191）
其中96至127这一组不用。
TS0、TS32用于时钟，且有进入IS之前已被提取，所以没有0、32这两个DCP点。
146——159这组DCP是不用的。
图7-12DXU中的IS
4．DCP
DXU进行A-BIS口与LOCAL--BUS之间的连接，A-BIS口的PCM信号由G703模块处理后分时隙与SWITCH（MOIS）左侧的连接点DCP相接，具体接法由开站时定义，一个DCP对应于一个PCM时隙。
右侧为LOCALBUS它也与IS的连接点DCP相接，此BUS接所有的TRU单元，每一个TRU单元对应于3个DCP，具体也由开站时来定义。
左右侧DCP之间的连接由IS功能块来进行，IS并非硬件，而是由BSC配置的一组动态数据，总之这一组数据便是决定连接的数据，所以IS的连接，没有半永久性，只有实时性与动态性，但在一般情况下，IS的配置数据还是相对稳定的，在某一路TS故障时，去掉相应时隙，连接数据才有所改动，所以IS的正常状态是DISABLE状态，而ENABLE才是非一般状态。
在TRAU中把一个64K的TS解开成4路16K的SubTS，所以IS的连接也要对应于这些子时隙，每一个DCP都对应于4个ICP或CCP，实际上的IS配置数据是ICP之间的连接信息。
图7-13DCP分配
而TRU与DCP间有固定对应关系：
图7-14DCP与RBLT对应关系
LocalbusA传送的数据是BSC和主架TRU之间的，而LocalbusB传送的数据是BSC和从架TRU之间的。
ISL内部信令链之在LocalbusA上传送。
表7.1PCM时隙与DCP对应关系
TS
LocalBusA
LocalBusB
0-2
ISL内部信令链
NoISL
3
LAPDTRU0（DCP1=128）
LAPDTRU6（DCP1=160）
4
LAPDTRU1（DCP1=131）
LAPDTRU7（DCP1=163）
5
LAPDTRU2（DCP1=134）
LAPDTRU8（DCP1=166）
6
LAPDTRU3（DCP1=137）
LAPDTRU9（DCP1=169）
7
LAPDTRU4（DCP1=140）
LAPDTRU10（DCP1=172）
8
LAPDTRU5（DCP1=143）
LAPDTRU11（DCP1=175）
9-14
其他内部用途
其他内部用途
15-16
话音TRU0（DCP2=129&130）
话音TRU0（DCP2=161&162）
17-18
话音TRU1（DCP2=132&133）
话音TRU0（DCP2=164&165）
19-20
话音TRU2（DCP2=135&136）
话音TRU0（DCP2=167&168）
21-22
话音TRU3（DCP2=138&139）
话音TRU0（DCP2=170&171）
23-24
话音TRU4（DCP2=141&142）
话音TRU0（DCP2=173&174）
25-26
话音TRU5（DCP2=144&145）
话音TRU0（DCP2=176&177）
27-31
其他内部用途
其他内部用途
7.1.4基站软件
在基站的DXU中，存储了本基站的所有软硬件信息，硬件信息需要用OMT进行IDB数据配置，而软件信息就需要从BSC中定义
软件在工厂中已经加载进设备中的单元，如刷新存贮器中。
如果要更新软件版本，RBS能够立即修改，否则必须从BSC中下载过来。
当RBS承载业务时，BSC能够向RBS中的刷新存贮器单元下载软件。
当软件加载进入DXU后，DXU从BSC处获得一个用于改变软件的命令。
大约20秒后，根据新加载的软件，RBS的各单元将会重新被启动。
所有的RBS的应用软件程序都以一定的格式贮存在DXU模块中的刷新存贮器中。
因此，如果要更换一个TRU或ECU单元，而这个单元包含旧的软件版本，这对RBS来说是没有关系的，因为DXU单元会比较新的TRU单元中的新软件和寄存在刷新存贮器中的TRU单元的软件。
如果它们不相同，DXU单元将会向TRU单元的FLASH进行刷新，之后是TRU、ECU单元中的刷新存贮器进一步对DRAM进行操作，而这个过程不会影响到TRU的正常操作。
图7-15基站的软件系统
当下载软件时突然掉电，基站很可能会处于闭塞状态，CF通信连接不上，对DXU和基站复位重启也不能让基站重新工作，这时，很就是DXU中软件错误，需要重新下载程序，如果不行，将DXU从基站上取出，放置一段时间后，待存储器中信息清零后，重新插入基站中，下载程序即可正常工作。
升版操作注意事项：
升版分两种；第一种是BSC对DXU的升版，当做完本地操作并把DXU置REMOTE，BSC将检查DXUFLASH中的软件，若版本不对将自动升版，不必进行任何BSC操作。
基站方面要注意第一点是传输应OK。
此时会发现DXU上红绿灯交替闪、红黄灯交替闪、只有绿灯闪。
大约20-30分钟升级完成。
注意：
在升版过程中，千万注意传输线和电源线不要断。
若断，则升版不能进行下去，也容易造成DXU损坏。
出现这种情况时，一般用较老的版本将升了一半的DXU刷新，再重新升版。
在正常情况下，DXU、TRU、ECU将运行装载的应用软件，如果这些装载的应用软件出现乱码，则用基本的应用软件来执行重启动（自动复位），并提供下次下载BSC软件所必要的功能。
（这种情况多出现于BSC本身的升版软件包中有错时，或者传输质量太差、中断等情况）但连续三次之后，还不成功，则DXU自锁并出现故障FAULT，此时所有的TRU、ECU也将因失去控制而出现FAULT灯闪。
7.1.5基站信令
1．Layer3
BTS操作与维护部分，此协议只用在BSC-BTS间的接口，用于对基站的操作与维护。
包括：
SWdownload，TRXconfiguration，faultsupervision，CPUreset，hardwaretesting，用于替代基站的本地操作（远程维护）。
对于BTS的操作维护协议，GSM规范并没有作规定，因此各个系统不能混用。
业务管理部分，此协议用于所有接口，用于处理呼叫。
2．Layer2
LAPD，此层用于OML、RSL链路，确保无差错传输，此协议只用在A-BIS接口上。
BTS操作维护使用OML链路，业务管理使用RSL链路。
LAPDm用于BTS-MS之间的无线链路协议。
3．Layer1
G.703，A、A-BIS接口使用该协议。
信令采用3层协议，而业务只采用第1层。
图7-16基站三层结构
7.2基站天线系统
无线技术是移动通信技术基础，基站天线是移动通信网络与用户手机终端空中无线联结的设备。
天线是能量置换设备，是无源器件，其主要作用是辐射或接收无线电波，辐射时将高频电流转换为电磁波，将电能转换电磁能；接收时将电磁波转换为高频电流，将磁能转换为电能。
天线的性能质量直接影响移动通信网络的覆盖和服务质量；不同的地理环境，不同服务要求需要选用不同类型，不同规格的天线。
天线调整在移动通信网络优化工作中有很大的作用。
图7-17移动基站天线
移动通信系统是有线与无线的综合体，它是移动网络在其覆盖范围内，通过空中接口（无线）将移动台与基站联系起来，并进而与移动交换机相联系（有线）的一个综合的复合体。
而在移动通信系统中，空间无线信号的发射和接收都是依靠移动天线来实现的。
因此，天线对于移动通信网络来说，起着举足轻重的作用，如果天线的选择不好，或者天线的参数设置不当，都会直接影响到整个移动通信网络的运行质量。
尤其在基站数量多，站距小，载频数量多的高话务量地区，天线选择及参数设置是否合适，对移动通信网络的干扰，覆盖率，接通率及全网服务质量有很大影响。
7.2.1天线性能指标
表征天线性能的主要参数包括电性能参数和机械性能参数。
电性能参数（Electricalproperties）：
工作频段、输入阻抗、驻波比、极化方式、增益、方向图、水平、垂直波瓣3dB宽、、下倾角、前后比、旁瓣抑制与零点填充、功率容量、三阶互调、天线口隔离。
机械参数（Mechanicalproperties）：
尺寸、重量、天线罩材料、外观颜色、工作温度、存储温度、风载、迎风面积、接头型式、包装尺寸、天线抱杆、防雷。
1．天线增益
增益是用来表示天线集中辐射的程度。
天线在某一方向的增益定义为：
在相同的输入功率下，天线在某一方向某一位置产生的电场强度的平方与无耗理想点源天线在同一方向同一位置产生的电场强度的平方的比值，通常以G表示。
同样，增益也可以这样来确定：
在某一方向向某一位置产生相同电场强度的条件下，无耗理想点源天线的输入功率（Pino）与天线的输入功率（Pin）的比值，即称为该天线在该点方向的增益。
通常是以天线在最大辐射方向的增益作为这一天线的增益。
增益通常用分贝表示。
天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。
一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。
天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。
增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。
任何GSM系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。
由于天线是无源的，这说明在任意方向上得到增益的唯一办法是减少在其它方向上的功率。
天线在主方向上（水平和垂直）辐射越集中，达到的增益越高。
增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数，但两者又不尽相同。
增益是在同一输出功率条件下加以讨论的，方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的。
由于天线各方向的辐射强度并不相等，天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化，但其变化趋势是一致的。
一般地，在实际应用中，取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的方向性系数和增益。
另外，表征天线增益的参数有dBd和dBi。
Dbi是天线增益相对于理想各向同性天线的参考值，在各方向的辐射是均匀的；Dbd是天线增益相对于半波振子的参考值；dbi=dbd+2.15。
相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。
2．方向图
天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。
以发射天线为例，从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。
一般地，用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图，分为水平面方向图和垂直面方向图。
平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图；垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。
3．半功率宽度
描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度，在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧，功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗）的两个方向的夹角，表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。
一般地，GSM定向基站水平面半功率波瓣宽度为65°，在120°的小区边沿，天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB。
波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数，天线垂直的波瓣宽度一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关。
因此，在一定范围内通过对天线垂直度（俯仰角）的调节，可以达到改善小区覆盖质量的目的，这也是网络优化中经常采用的一种手段。
图7-18半功率3dB宽度
4．水平平面的半功率角（H－PlaneHalfPowerbeamwidth）
定义了天线水平平面的波束宽度。
角度越大，在扇区交界处的覆盖越好，但当提高天线倾角时，也越容易发生波束畸变，形成越区覆盖。
角度越小，在扇区交界处覆盖越差。
提高天线倾角可以在移动程度上改善扇
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