通信主设备基本知识综述.docx
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通信主设备基本知识综述
一、爱立信基站设备基本介绍
1、RBS2000系列基站设备的具体分类
爱立信基站主要类型:
RBS2202系列、RBS2206系列、微峰窝系列、室外站系列。
RBS2101~RBS2103系列
这种设备属于室外安装类型的设备,这个类型的基站设备主要为室外的环境使用而设计的,除了主设备以外,还有空调,温度控制,供电等附属设备,通常采用独立供电进行工作,可以防雨水、防霜冻等。
但受外界干扰较大,不利网络的稳定。
在我国GSM运营商几乎不使用该系列的机型。
RBS2202系列
这种类型的设备属于室内安装的设备,结构较RBS2100系列的设备简单,没有独立的外部环境系统,不可独立供电(但可以自带整流模块)等,必须在室内安装使用。
这种系列是我国GSM运营商所采用的主要Ericsson设备类型。
RBS2301、RBS2302、RBS2402、MAXITE系列
这种类型的设备属微蜂窝设备,可以在室内和户外安装,可以独立供电使用,体积较小,安装灵活方便。
主要用在街道覆盖、室内覆盖等。
RBS2206系列
这种类型的设备属于室内安装的设备。
RBS2206是一种室内型宏蜂窝基站设备,每个机柜可支撑最多12个收发信机。
其机柜与RBS2202占地面积相同,略高,由于采用新型两倍容量的收发信机和合路器,机柜的载波容量也是RBS2202的两倍。
。
其“双收发信机”—dTRU—与目前的单个TRU体积相同,却在一个单元里包含有两个收发信机
2、RBS2000系列基站组成:
下图是RBS2000在网络中的位置及结构:
●移动台(MS):
移动用户使用的便携终端。
由收发信机、天线、人机介面、电池等构成;
●基站(BS):
基站收发信机、控制设备、天馈系统等组成,提供MS与BSC间的无线信道;
●基站控制器(BSC):
为MSC接口,经管BS。
●移动交换中心(MSC):
网络的核心,提供交换、网络控制与经管、互连接口等功能。
基站经管控制关系简化图:
(1)主要硬件组成
RBS2202机柜外型:
RBS2206机柜图:
●DXU(DistributionswitchUnit)分配交换单元。
型号有DXU-11,DXU-21,DXU-23
●TRU(TRansceiverUnit)收发信单元。
型号有TRU(CTRU)、STRU、DTRU
●CDU(CombingandDistributionUnit)合成与分路单元。
型号有CDU:
A、C,C+,D,F、G、J
●ECU(EnergyControlUnit)能源环境控制单元
●PSU(PowerSupplyUnit)电源侍服单元。
型号有:
+24V,-48V,220V
●IDM(InternalDistributionModule)内部分配模块
(2)总线系统
●本地总线
●:
Localbus提供DXU、TRU和ECU单元的内部通信连接
●时间总线:
⏹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Y-Cable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经管信息。
RBS2202信号处理逻辑图:
在上图中,基站内部的主要经管层次为:
DXU经管TRU和ECU,TRU经管CDU。
(3)基站中信号处理流程
●上行信号
接收天线接收到的信号经馈线送至CDU,经过RXBP滤波和RXDA放大及RXD分路到TRU的接收机RRX,在RRX中信号被抽样和解调以进行进一步的数字处理;数字信息送往信号处理器中执行均衡、解密、去交织和韦特比解码。
解码后的信号与BSC中TRAU的同步信息一起插入LOCAL-BUS上指定的1/4时隙,然后送到DXU,最后送到BSC中。
上行信号流程简单如下:
用户上行信号(MS)->接收天线->室外跳线/馈线/室内跳线->CDU(RXBP->RXAD->RXD)->(CXU)->TRU->DXU->BSC->MSC
●下行信号
话音信息来自DXU,经过LOCAL-BUS总线到达TRU中。
话音信息在BSC中的TRAU单元已经过话音编码,且话音信息被放在LOCAL-BUS总线的TS1和TS2两个时隙中,所以在TRU中,信息透明地交换到8个不同的TS单元,分为13Kbit/s的编码话音和3Kbit/s的同步信息。
由信号处理器对话音信息进行信道编码、交织、加密和突发脉冲序列的形成用以构成空中接口时隙,并送到无线发射机,并把已处理的信息放到TX射频线上,经过CDU合成两路信号,最后通过MCU、TXBP最后一路经过天线发射出去,在RTX中信号被调制成发射频率且被放大,最后通过发射天线发射出去。
下行信号流程简单如下:
MSC->BSC->DXU->TRU->CDU->室内跳线/馈线/室外跳线->天线->用户(MS)
3、基站各主要器件功能
(1)DXU
DXU是RBS2000的中央控制单元,它具有下面的几个功能:
●分配交换,SWITCH的功能
●面向BSC的接口
●定时单元,与外部时钟同步或与内部参考信号同步
●外部告警的连接,所有机架外的告警信号接口
●本地总线控制
●物理接口G.703,处理物理层与链路层
●OMT接口,提供用于外接终端的RS232串口
●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
●信令链的解压与压缩(CONCENTRATES),及依TEI来分配DXU信令与TRU信令
●保存一份机架设备的数据库。
一是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;二是硬件单元的产品编号、版本号、系列号等
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:
●脉码调制PCM,即DIP(以后定义为MODIP)
●中央处理器单元CPU(以后定义为MOCF)
●中央定时单元CTU(以后定义为MOTF)
●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)
CPU功能块的作用是:
RUs的软件安装;支持OMT接口与提取时隙信息;操作与维护;内外部告警。
CTU功能块的作用是:
为TRU单元提供稳定的参考信号,
它可以与PCM同步,HDLC处理器功能块用于读出控制信息并分配至DXU、TRU等单元。
(2)TRU
TRU的主要功能:
●TRUD(TRXC,TS)连接的有LOCAL、X、TIMING、CDU等BUS,执行信号的各种处理过程。
●发信模块(TX)执行信号的调制与放大,有VSWR的监测功能。
●收信模块(RX)执行收信解调功能
●VSWR直接在载波内部计算,并在LAPD链上传送信息,同时也在OMT中可以监视。
●可以在TRU内部直接进行无线环路测试,见radioloop连线,可以测试收发信间的误码率。
TRU的类型有三类:
CTRU(普通TRU):
支持语音、GPRS,不支持EGPRS(EDGE),装在RBS2202系列机柜。
STRU:
支持语音、GPRS、EGPRS(EDGE),装在RBS2202系列机柜。
DTRU:
支持语音、GPRS、EGPRS(EDGE);装在RBS2206系列机柜;一个TRU包含2个载波,语音容量相当于2个CTRU或2个STRU。
下图为CTRU图:
(3)CDU
2)合成和分配单元(CDU)
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,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,为了电压驻波比(VSWR)的计算,它必须保证能对前向和反向的功率进行测量。
3)CDU的硬件功能:
●发信机的功率合成
●收信信号的前置放大和分配
●天线系统的经管支持
●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
4)COMB的作用和分类
COMB是在基站上的使几部发信机能连接到同一天线的功率合成设备,它能使每部发信机的RF能量送至天线而不会对其它的连接到同一天线的发信机产生串扰,有两种类型的功率合成器:
●混合型宽带功率合成器(H-COMB):
是一种宽带设备,它允许在发射带宽内所有前向的频率信号通过,每个H-COMB能把两部发信机的信号合成到同一天线。
但每个H-COMB都有3dB的插入损耗,如果有四部发信机分两级全成将有6dB的插入损耗。
典型的有CDUC、CDUC+、CDUG
●滤波型窄带功率合成器(F-COMB):
是一种窄带设备,它只允许选择在发射带宽内一个频率信号通过,这种合成器不管系统有多少部发信机它都有4dB的插入损耗,多用于多发信机的系统中。
这种合成器中有一个步进马达用于它的调谐,调谐时间大约需要5--7秒。
典型的有CDUD、CDUF。
●CDUA没有功率合成器,因此射频损耗最小。
注:
dB和dBm概念
dB是一个表征功率相对值的值,计算公式=10lg(甲功率/乙功率),如甲功率比乙功率大一倍,则=10lg(2/1)=10lg2=3dB。
dBm是一个表征功率绝对值的值,计算公式=10lg(功率值/1毫瓦),如40W折算等于=10lg(40W/1mW)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
5)接收信号放大和分配
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。
6)CDU结构简图:
CDU类型有CDU-A、CDU-C、CDU-C+、CDU-D、CDU-F、CDU-G、CDU-J,CDU-A不采用合成技术,CDU-C、CDU-C+、CDUG采用HCOMB,CDU-D、CDU-F采用FCOMB。
HCOMB的特点是只能进行两路信号的合成,损耗大约为3dB。
这种合成器的造价低。
但只能进行2路信号的合成,如果要将4路信号合成,则需要经过两级所以损耗加大至6dB,在大配置工程中,大部分采用CDU-D型合成器,它的特点是可以进行多至12路信号的合成,加上采用双极性天线,只用到两条馈线,施工特别简单。
对HCOMB在BSC中的数据定义:
COMB=HYB,而COMB=FLT适用于2000的CDU-D/CDU-F,错误定义会引起故障。
CDUA
CDUA实物图
CDUC
CDUC实物图
CDUC+
CDUC+实物图
CDUD
CDUD实物图
7)CDU使用特点及与TRU的联线
CDU连线的原则:
●确保每个TRU能经CDU收到来自两根不同天线的接收信号(确保不出分集接收告警),TRU的发射信号能经CDU从发射天线出去。
●一般在CDU上(机柜上),左边的天线称为A天线,右边的天线称为B天线。
一般将XXXA接头上传A天线信号,XXXB接头上传B天线信号。
CDUA:
一个CDUA只能带两个TRU,故用在用户较少的地方(容量小的地方),CDUA没有COMBINER,含两根天线(收发共用天线)。
由于CDU由TRU控制,通过CDU-BUS来执行,一个整体的CDUA起码必须有一个TRU来执行控制,所以CDU-A最少可以安装1个TRU。
实物图:
逻辑图:
CDUC:
只有一根TX/RX天线,采用HYBRIDCOMBINER,两个CDUC一齐使用时,可带4个TRU。
连接线在HLOUT口要加3dB衰减器,因为RX信号其中一路分成4路,另一路分成2路,所以加3dB损耗,以确保两路接收的平衡。
(在CDUC+进行连接时也需要)
因一个CDUC只连接一条收发天线,为分集接收的需要,至少要安装两个CDU-C,而CDU受TRU控制,所以至少要有2个TRU,且每个CDU各安装1个,即1、3或2、4。
A.自环接法:
在2个CDUC上接两个天线,两根天线均为收发共用,自环各自CDU的HLOUT和HLin口,RX1~6均为本CDU的接收信号,2个CDU分别从其中引1条线到同一个TRU,实现分集接收。
B.互环接法:
在2个CDUC上接两个天线,两根天线均为收发共用,通过相互接对方CDU的HLOUT和HLin口,将本CDU的接收信号送到对方CDU。
而RX1~4为本CDU的接收信号,RX5~6为对方CDU的接收信号。
从RX1和RX5,或RX2和RX6接到同一TRU,实现分集接收。
CDUC+:
CDU-C+的特点是:
增加了一路接收扩展接口,可以接多一路天线,并从HLOUTB输出,若启用这一路时为CDU-A型接法,不用时为CDU-C+型接法,IDB版本C+9D-2.2为A型接法,C+9D-3.6为C型接法。
A型接法且没有双工器时要三条天线但没有另外的IDB版本.
CDUC+作CDUA型接法(一个CDUC+为一个小区):
在该CDUC+上接两个天线,两根天线均为收发共用,从RX1和RX3,或RX2和RX4引线接到同一TRU,实现分集接收。
实物连线图:
CDUC+作CDUC型接法(2个CDUC+组成一个小区):
本例采用互环法。
在2个CDUC+上接两个天线,两根天线均为收发共用,通过HLOUT和HLin口将本CDU的接收信号送到对方CDU。
实物连接图:
思考:
请问CDUC+作CDUC型用(2个CDUC+组成一个小区)时,如采用自环法应如何连接相关连线?
注意:
使用互环接法并且CDUC与CDUC+共用组成一个小区时,注意CDUC+中自身输出的接收信号是3、4、5、6号接口,1、2口是CDUC过来的接收信号;而CDUC自身输出的接收信号是1、2、3、4号接口,5、6口是另外CDUC+过来的接收信号。
CDUC+型接法3:
(3个CDUC+组成一个小区):
CDUD:
CDUD型的接法1:
(一个机柜作一个小区)
CDUD型的接法2:
(2个机柜作一个小区,由主柜和副柜共2个机柜组成)
(4)ECU电源的控制单元
ECU控制和经管电源和与之相关的设备(PSU单元、电池、交流连接单元、风扇、加热器、冷气机和热交换设备),并调节机箱内的气候情况以保证设备的工作系统能够正常运作。
热交换机完成机箱内外的热气流的交换。
ECU能够在电源故障和突然变冷时对设备进行保护,它通过传送机箱内部、外部的温度和湿度并调节机箱内部的温度和湿度来控制热交换机、加热器、风扇和电源等设备,这样保证这些设备能够安全工作。
ECU单元通过温度传感器来经管机箱的温度,只有在正常的温度范围内设备的电源才能够接通。
机架上有2组温度计:
出风口与机架座,前者用于测外部温度,后者用于测内部温度,此两者用于比较并驱动风扇转速。
BFU单元为每一个电池提供一个电池电路断路器,并把电池输出连接至内部的+24伏直流电源接线板。
同时BFU单元还为ECU单元提供+24伏的直流电源。
BFU单元是在ECU单元的经管下控制作为基站上直流电源的后备设备的电池的工作,当输出的直流电压变得非常低时BFU单元将会断开与电池的连接。
直流电源的供给系统的电池也是按这样的规律被调节的。
电池是一个可选择的设备。
它被用于主电源设备故障时提供后备电源。
如果电源设备发生故障并且由畜电池供电,ECU将监视线电压值。
如果电池的电压低于危险电平,ECU将关闭电池以防止损坏电池。
电源设备恢复正常时,为避免电池的再充电电流太大,ECU将调低线电压值。
然后在保持PSU的电流在规定的范围内时再逐渐地调高线电压值至最大。
5、爱立信基站的主要硬件连线连接:
(1)机架顶连接域
A、D、H、J面连接室内跳线或CDU接收HL线。
J1、J2接CDU-A-1;J3、H3接CDU-A-2;H1、H2接CDU-A-3,如果使用CDU-C时,每一对接口仅用第一个,工程上一般上这样接,但实际上不按上述接法也可以当采用CDU-D时接在A、D两个口。
C平面为信号接线区。
C1、C2为RS232串口,C3、C7分别为G.703A口与B口,对应于DXU上的两个D型接座,C4为外部告警接口,用于接收16种外部告警信号,并通过DF连接。
C5、C6分别为三路总线的两个接口,功能相同,可用于接扩展机架,不用的接口要终接。
B面为电源连接区,连接到PSU。
(2)背板连接
1)DXU背板连接
DXU背板连接区域在DXU及风扇后面,需拆出DXU才能看见。
机柜顶分布
与DXU连接的背板连线主要有:
与TRU相连的localBUS,与机柜定C面的C1、C2口相连的RS232连线,与IDM相连的电源线,与机柜顶C面的C4相连的外部告警接线,还有温度感应器通信线、风扇通信线。
各插头连线如下表:
2)TRU背板连接
如下表,到TRU的连线主要有与DXU连接的Localbus,与CDU连接的CDUBus、CDUPF和CDUPR(前向功率和后向功率),与IDM连接的电源线。
注:
下表为安装CDUA、C、C+时的背板连线图:
从DXU背板的P10连接的LocalBUS,连接到TRU背板的P7位置,最终通过背板的电路板连接到各个TRU。
CDUBUS线一头在CDU面板上连接到CDUBUS接口,一头连接到TRU背板的P2、P4、P6的位置,最终接到相应的TRU。
对非CDUD型的机柜,前向(Pf)、后向(Pr)功率测量线一头连接着CDU面板,一头分别连接到TRU背板的J1、J2、J3、J4、J5、J6。
从IDM过来的电源线接到TRU背板上的T1、T2、T3、T4、T5、T6。
(3)主架与扩展架的连接
主架与扩展架的区别
下图为RBS2202M架与E架的DIPSWITCH接法,若接错时,则CF可以LOAD但不能成功解闭。
主扩架间的连线有:
●BUS线:
C5到C5的联线
●天线的跳线:
目的是为了主,扩架的接线更合理,方便
举例:
使用CDUD时的主扩架接法
(4)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CDUC+进行O&M(操作和维护)。
载频配置类型主要有两种:
A:
一个机架2个CDUC+
一个机架2个CDUC+(常见)
B:
两个机架,主副架结构,共6个CDUC+
3个CDUC+(主架)
3个CDUC+(扩展架,也叫副柜)
注意:
该基站由2个机柜组成,分为主柜(cabinet0)、副柜(cabinet01),主、副柜的各硬件模块均受主柜的DXU控制。
配置有DXU的叫主柜,没有DXU的叫副柜(或扩展柜)
(5)MULTIDROP(DXU级联)
级联问题。
DXU级联,意味着一个2M传输分别由一个或几个DXU共用。
网络拓扑主要用DXU级联方式表示,有两种:
1、cascade,有级联,表示该DXU有引出传输到下一级DXU共用;2、standalone,独立、无级联,表示该DXU没有引出传输到下一级DXU共用。
TEI问题。
DXU的TEI用来标识一个2M传输的DXU的编号,同一个2M传输各DXU的TEI不能相同(不同2M传输的DXUTEI可以相同),同一条传输链一般按到BSC侧的先后定为62、61、60,最先到BSC侧的为62,最后的为60。
传输同步源。
表示DXU获取同步信息的来源。
一般接入一条传输定义同步源PCMA,接入两条传输时(注意是引入而不是引出)定义为一般定义为PCMA和PCMB。
应用中主要有如下2大类:
类型1:
该基站中,一条2M传输由3个DXU共用,分别由A、B、C三小区的DXU共用。
因A、B柜均有传输引到下一个DXU,A、B柜中PCM必须定义为级联(cascade),而C区无下一级DXU级联,PCM定义为独立(standalone)。
DXU的TEI定义中,从BSC过来的传输先到A区,A区定为62,其次是B、C区,因此B、C区DXU定义为61、60。
因每个DXU只引入一路传输,所以均定义为PCMA。
这条传输线连接如下:
类型2:
该基站中,2条2M传输由3个DXU共用(其中A区为主、副柜结构),分别由A、B、C三小区的DXU共用。
因A、C柜均有传输引到下一个DXU,所以A、C柜中PCM必须定义为级联(cascade),而B区无下一级DXU级联,PCM定义为独立(standalone)。
DXU的TEI定义中,从BSC过来的两条传输分别先到A区、C区,A区、C区定为62,而B区分别从A、C区引入两路传输,所以B区DXU定义为61。
因A、C区每个DXU引入一路传输,所以同步源均定义为PCMA。
而B区分别从A、C区引入1路传输,因此同步源定义为PCMA和PCMB。
2条传输线连接如下:
控制关系简图:
概念解读:
DXU(CF)的TEI:
取值范围0~63,一般取60~62,为同一条2M传输中不同DXU的标识地址,目的是在信息传递寻址时区分不同的DXU。
TRU(TRX)的TEI:
取值TEI取值0~11,同一DXU管辖下不同TRU的标识地址,目的是该TG中进行信息传递寻址时区分不同的TRU。
思考问题:
(1)驻波比是如何从CDU取功率送到TRU计算的?
相关连线如何?
(2)请问3dB衰减头有什么作用?
(3)请检查以下C型CDU连线是否正确?
(两个CDUC组成一个小区,采用互环接法)
6、RBS2000软件处理过程
基站软件处理过程框图如下:
由上图可见,RBS2000的软件操作,分前台与后台两种工作模式,DRAM中的软件操作,属于前台工作模式,而FLASHMEMORY的软件操作属于一种后台工作模式。
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。
软件被贮存在刷新存贮器中,即使断电,也不会丢失。
这样在发生一个电源故障后,RBS能够快速地恢复工作。
下载TG时会出现MOBUSY,说明TG正由另一功能使用,不接受下载,几次后可能会成功。
下载TRXC(RXESI:
)会出现MONOTLOADABLEFROMTHEBSC说明TRXC是由CF下载的而不是由BSC下载的。
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。
这样,在一个电源故障后,它们能够快速恢复工作而不需要从BSC中重新
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