先弄清楚概念。 基站是移動通信中組成蜂窩小區(qū)的基本單元,主要完成移動通信網和移動通信用戶之間的通信和管理功能,從狹義上就可以把基站理解成一種無線電收發(fā)信電臺。換句話說,你的手機信號從哪里來,手機能上網、打電話都是因為你的手機(專業(yè)術語稱為終端UE)駐留在一個基站上,在基站信號的覆蓋范圍內。
基站不是孤立存在的,它僅僅屬于網絡架構中的一部分,它是連接移動通信網和用戶終端的橋梁
基站一般由機房,信號處理設備,室外的射頻模塊、收發(fā)信號的天線、GPS、各種傳輸線纜等等組成。 下面將以基站接收信號,從室外到室內這樣的順序給大家介紹一下基站。 1 基站室外設備 (1)首先需要通過室外的天線接收信號,天線也是我們在室外判斷是否周圍有基站最明顯的標志。天線的形狀如下圖所示,類似扁平的長方體。
天線有很多不同的安裝方式,下面列舉了一些天線安裝在不同地方的照片,當你看見這些天線,那么這個天線附近就應該有我們的基站了。 ▲天線的各種安裝場景 (2)天線接收的信號送往射頻單元進行處理,遠端射頻模塊(Remote Radio Unit),簡稱RRU。接收信號時,RRU將天線傳來的射頻信號(射頻信號就是經過調制的,擁有一定發(fā)射頻率的電波)轉化成光信號,傳輸給室內處理設備;發(fā)送信號時,RRU將從機房傳來的光信號轉成射頻信號通過天線放大發(fā)送出去。當然這只是簡單地解釋了RRU功能,其實RRU對收發(fā)信號還有很多其他處理,在后面的模塊介紹里會介紹。 RRU有很多類型,在后面的模塊介紹里會詳細給大家列舉。
(3)接收的信號經過射頻模塊RRU處理后,通過光纜傳入機房內的信號處理模塊。
(4)室外還有用于系統(tǒng)定位和提供時鐘同步的信號的GPS模塊,因為長的像蘑菇,也稱GPS蘑菇頭。
2 基站室內設備 (1)基站設備普通情況下,除了天線、射頻處理單元RRU、GPS蘑菇頭等設備安裝在鐵塔、抱桿等室外環(huán)境,其他的設備是安裝在特定的機房內的,如果當前建站的地方處在野外或沒有合適的建筑作為機房,則使用一體化機柜,下面通過照片給大家展示一下機房和一體化機柜。 (2)機房內一般包括:基站設備、安裝設備的機柜、電源柜、蓄電池、空調、走線架、接地排、各種線纜等。電源柜負責給機房設備供電,蓄電池在斷電時,給電源柜供電,空調用來降溫,室內走線架用于線纜走線,接地排作用:室內所有設備的接地線最終都要接到室內接地排,對設備起到保護作用。 室外接收的信號通過線纜傳入室內機柜的信號處理模塊,對信號進行處理等。機房內照片展示如
(3)如果基站建站地點沒有合適的機房,則一般采用一體化機柜。
LTE基站類型根據不同的劃分方式,有不同的分類。根據基站覆蓋的環(huán)境和模型不同,可以分為宏站和室分站;根據LTE采用的雙工方式不同,又分為TDD站點和FDD站點,下面將針對不同的分類進行介紹。 1 宏站和室分站區(qū)別 根據環(huán)境、覆蓋模型不同將站點分為宏站與室分站。宏站一般指室外大范圍的覆蓋站點,由于天線覆蓋無法做到無縫覆蓋,宏站天線無法完全覆蓋至室內,或室內覆蓋信號很差,環(huán)境復雜,針對樓宇需要做室分覆蓋。簡單來說宏站是大范圍室外覆蓋的站點,針對高樓層,覆蓋差的室內而設的站點為室分站點。 宏站和室分站點區(qū)分也很簡單,宏站在室外有明顯的天線,而室分的天線多為在樓道的天花板里的吸頂天線。
同時宏站和室分站的設備也略有不同,在下面的章節(jié)里會做出詳細介紹。 2 TDD和FDD區(qū)別 LTE根據雙工方式,分為兩類:TDD和FDD,TDD代表時分復用,FDD代表頻分復用,FDD系統(tǒng)是指系統(tǒng)的發(fā)送和接收數據使用不同的頻率;時分雙工系統(tǒng)則是系統(tǒng)的發(fā)送和接收使用相同的頻段,上下行數據發(fā)送在時間上錯開,通過在不同時隙發(fā)送上下行數據,可有效避免上下行干擾,至于具體含義屬于理論范疇,這里就不多解釋了,但要知道中國移動使用的是TDD。電信聯(lián)通使用的是FDD。 移動TDD又根據劃分頻段的不同,分為D、F、E三種頻段,各頻段范圍如下: D 2570—2620MHz F 1880—1920MHz E 2300—2400MHz
其中D/F頻段供宏站使用,E頻段供室分使用。頻段劃分的含義是,在劃分的這些頻段區(qū)間,供LTE業(yè)務使用
由于LTE基站來自不同廠家,下面只針對某一廠家介紹,大致模塊差不多,舉一反三而已。 上面介紹了基站的分類,不同類型的基站需要的設備各不相同,下面將對所有設備進行介紹,下表列舉了不同類型基站設備配置?;驹O備一般包括:主系統(tǒng)模塊FSMF,系統(tǒng)拓展模塊FBBA,電源模塊DCDU,傳輸模塊FTIF,時鐘盒,RRU,GPS,天線等。本節(jié)將對這些模塊做出詳細介紹。
1 室內基帶處理單元 BBU 室內基帶處理單元,也稱BBU(Building Base band Unite)。 BBU主要功能簡介:BBU是基站的基帶處理單元,提供對外接口,完成系統(tǒng)的資源管理、操作維護和環(huán)境監(jiān)測功能等。 BBU包括主控單元FSMF模塊、基帶擴展單元FBBA和傳輸擴展單元FTIF。
下面將介紹BBU包含的三個模塊: 1)主系統(tǒng)模塊FSMF FSMF是TD-LTE 室外型基站的Flexi Multiradio 10 Base Station系統(tǒng)模塊。包含所支持無線接入技術的所有控制和基帶功能。主要功能包括: ●基帶信號處理 ●內置以太網和IP V4/V6傳輸功能(可簡單理解為信號的傳輸方式); ●基站時鐘生成和分發(fā)功能; ●基站管理和維護功能; ●傳輸控制功能; ●無線接口集中控制功能。 簡單來說,接收或者發(fā)送出去的信號都是在FSMF模塊中進行相關處理操作的。 FSMF接口如下圖所示:BBU機框中,中間一排接口最多的模塊即為FSMF模塊,模塊的各個接口的功能已經在圖中標出。
2)基帶擴展單元FBBA 基帶擴展單元,簡稱FBBA。一般基站包含的小區(qū)數不會只有一個,一個室外宏站(宏站的概念后面會介紹)包括3個小區(qū)(基站一般包含3個扇區(qū),完成360度覆蓋,這三個扇區(qū)也稱為3個小區(qū)),而主系統(tǒng)模塊FSMF帶動的小區(qū)數有限,最多只能帶動一個小區(qū),所以需要增加基帶擴展單元FBBA帶動更多的小區(qū),每增加一個FBBA就可以多帶動一個小區(qū)。FBBA有與FSMF模塊通信的接口,通過一根BUS線連接,完成兩者的數據通信。 FBBA模塊和接口如下圖所示:
3)傳輸擴展單元FTIF 傳輸擴展單元FTIF,也稱傳輸板。因為基站不是孤立存在的,需要進行組網,基站利用這個模塊的第四個光口(從左往右數),通過光纖與傳輸設備相連,實現傳輸。這地方說的傳輸設備,主要的作用是使眾多基站組網的設備,后臺網管可以通過這個設備提取基站數據,或對基站進行相關操作,每個機房都會有,一般使用華為或中興生產的傳輸設備。 FTIF如下圖所示:
華為的傳輸設備如下圖所示:
2 電源模塊 DCDU 電源分配單元(Direction Current Distribution Unit ),簡稱DCDU,負責給LTE設備供電,如BBU,室外的射頻單元RRU等。DCDU和BBU一起都是安裝在機柜里的。
電源接口如下圖所示:
DCDU給其他設備供電,那DCDU的電又是從什么地方取的呢?在上節(jié)里已經介紹過機房的設備,其中一個機柜是電源柜,DCDU的-48V直流電就是從電源柜取電的。電源柜里有接電牌、熔絲以及接電開關等。接電牌有兩個:一次下電牌和二次下電牌,如下面的右圖所示,一次下電牌接的是非重要負載(非重要負載指在電源柜供電不足的情況下首先斷電的設備),我們的設備接的就是一次下電牌;二次下電牌接的是重要負載,傳輸類設備接的是二次下電牌。停電時,由室內的蓄電池供電,當蓄電池的電消耗到一定程度時,就斷開非重要負載上的供電,保證傳輸。在電源柜里,熔絲只能選擇63A或100A的熔絲。 電源柜內照片如下圖所示:
3 時鐘盒 室外的GPS蘑菇頭是用來定位和提供時鐘同步的,GPS蘑菇頭也有很多類型,當室外的GPS蘑菇頭傳下來的是模擬信號時,室內就需要一個時鐘盒,時鐘盒的作用是將模擬的GPS信號轉換成數字信號,然后送入FSMF模塊。當室外的GPS蘑菇頭傳下來的是數字信號時,室內就不需要時鐘盒。因為使用的GPS型號不同,移動的基站是需要時鐘盒的,電信和聯(lián)通的基站不需要時鐘盒。 時鐘盒的接口如下圖所示:
室外的GPS信號進入室內不是直接接到時鐘盒上的,需要經過GPS避雷器。GPS避雷器的作用是對室內的時鐘盒等設備提供保護。
4 GPS 大家對GPS定位可能都比較熟悉,LTE的室外設備中就包含GPS蘑菇頭,GPS蘑菇頭是用來定位和提供時鐘同步信號的。從GPS輸出的信號有兩類:模擬信號和數字信號,GPS也有很多種型號,這里就不一一列舉了,目前電信用的是FYGB 472748A,移動用的是CS930219。移動用的GPS蘑菇頭輸出的是模擬信號,電信和聯(lián)通用的GPS蘑菇頭輸出的是數字信號,所以移動站點的室內設備需要時鐘盒對信號進行轉換,而電信和聯(lián)通不需要。
5 遠端射頻模塊RRU 遠端射頻模塊(Remote Radio Unit),簡稱RRU。室外天線接收和發(fā)送的都是射頻信號,室內BBU接收和發(fā)送的都是光信號,那么BBU和天線就不能直接相連,需要通過RRU作為中間橋梁,對信號做相應處理。 接收信號時,RRU將天線傳來的射頻信號經濾波、低噪聲放大、轉化成光信號,傳輸給室內處理設備; 發(fā)送信號時,RRU將從機房傳來的光信號,經光電轉換、變頻、濾波、線性功率放大等操作,轉換成射頻信號,最后通過天線發(fā)送出去。 RRU有很多種型號,每種型號的接口數目有所不同,但大致有幾種接口:電源接口,DCDU通過這個接口給RRU供電;光口,BBU與RRU就是通過這些光口相連的;與天線的接口等。下面將給出幾種類型RRU的照片: 移動項目使用的RRU,包括:電源接口,光口、9個天線接口,前8個接口用來與天線傳遞信號,其中9號天線接口為校準口,作校準使用。
▲移動基站的FHEB型號RRU
▲移動基站的FZFF型號RRU
電信項目使用的RRU,包括:電源接口,光口、6個天線接口,用來與天線傳遞信號。電信基站FXEB型號RRU如下圖所示:
6 天線 天線是信號的收發(fā)單元,天線也有很多類型。下面通過圖片給大家展示一下。 電信的使用的天線與移動有所不同,在天線下端還有兩個電調,用來調整下傾角(就是天線的俯仰角)的,電信的天線下端通過4根饋線(連接天線與RRU的線纜稱為饋線)與下端的RRU相連,傳遞信號,兩個電調通過串聯(lián)的方式與下端的RRU相連。連接示意圖在后面的FDD宏站會詳細介紹。
移動使用的天線,其下端與RRU的饋線接口有9個,所以從外觀,線纜的多少就可以區(qū)分出移動和電信的天線。
天線的類型很多,這里就不一一講解了,下圖是LTE各類天線接口匯總圖
本章將根據LTE站點雙工方式的不同,對TDD和FDD站點配置進行分類介紹。 1 TDD站點介紹 移動TDD又根據劃分頻段的不同,分為D、F、E三種頻段,下面將對各個頻段配置進行詳細介紹。 1)D頻段宏站介紹 D頻段室內設備:DCDU、主系統(tǒng)模塊FSMF、系統(tǒng)拓展模塊FBBA、傳輸模塊(FTIF)、時鐘盒。室外包括RRU、GPS、天線等。
D頻段設備部分連線如下面兩個圖,實物圖與連線示意圖:
▲D頻段連線示意圖(a)
▲D頻段連線示意圖(b) 電源連線:DCDU通過FSMF的第二個接口給其供電,連線如黃色線所示。FSMF通過自身的第一個接口給左邊的第一塊FBBA供電,第一塊FBBA通過自身第二個接口給右邊的第二塊FBBA供電,連線如綠色線所示。 FSMF的兩個數據口通過兩根BUS線分別與兩個FBBA的數據口相連,連線如圖中藍色線所示。 時鐘盒左邊用紅色圓圈標出的金屬接口與GPS避雷器相連,時鐘盒通過一根高清線與FSMF的時鐘同步輸入接口相連,示意圖如圖中紅色線所示。 D頻段光口連接:FSMF上的1、2光口分別與室外1小區(qū)RRU的主、輔光口連接,3、6光口分別與室外2小區(qū)RRU的主、輔光口連接,4、5光口分別與室外3小區(qū)RRU的主、輔光口連接。 FTIF傳輸模塊的第四個接口(從左往右數)通過光模塊與PTN傳輸設備相連。 FSMF的第三個接口為調測網口,我們正是通過這個接口將數據做到設備中去的,調測時用網線與電腦相連,將做好的數據通過網線輸入到設備中去。 避雷器和功分器如下圖所示,注意避雷器需要接地:
D頻段天線端跳線1234端口接RRU端1357通道接口,天線端跳線5678接RRU端2468通道接口。其中9號口是校準口。
2)F頻段宏站介紹 F頻段宏站又分為F升級站點(雙模)和F新建站點(單模)。 ①F升級站點 F升級站點是在3G TD-S基站設備上升級而來,也就是說F升級站點不僅包含TD-L(TDD-LTE)設備,還包含TD-S(TD-SCDMA)設備。 F升級站點室內設備:DCDU、主系統(tǒng)模塊FSMF、系統(tǒng)拓展模塊FBBA、傳輸模塊(FTIF)、TD-S的BBU(BBP530)。室外包括RRU、GPS、天線等。
F升級站點設備的電源連線、FTIF連線、BUS線接法同D頻段。F升級站點沒有時鐘盒,因為其與TD-S設備共用時鐘信號。 F頻段增加了TD-S的BBU BBP30,如下圖所示:BBP530上有8個槽位,槽位編號是0到7,其中2、3號槽位插入了UBBP板。
每個UBBP上有6個光口,在此為了方便大家理解,我將接口做了編號,每個UBBP板左邊的3個接口是與室外的RRU 相連的,右邊的三個接口與TD-L 的 BBU的光口相連。 TD-L BBU光口與TD-S BBU光口連接示意圖如下圖所示, 1、2為1小區(qū),3、4為2小區(qū),5、6為3小區(qū)。 2個UBBP板左邊的接口與室外RRU相連:1、2光口分別與室外1小區(qū)RRU的主、輔光口連接,3、4光口分別與室外2小區(qū)RRU的主、輔光口連接,5、6光口分別與室外3小區(qū)RRU的主、輔光口連接。
F頻段天線端跳線1234接RRU端1234通道接口, 天線端跳線5678接RRU端5678通道接口
②F新建站點 F新建站即F頻段單模基站,只存在LTE一種模式。F頻段新建站的基站側硬件配置需求可以是TD-S BBU(BBP530)和LTE設備組成,也可以是只由LTE設備組成。 ●TD-S BBU(BBP530)+LTE設備 具體說一下BBP530+FSMF這種配置的F頻段新建站點,這種站點TD-S的主設備BBP530是處于假開狀態(tài),是不開通傳輸的,但是需要做一些鏈路數據,BBP530只是充當一個轉接設備。如下圖,TD-S主設備的傳輸口是沒有插傳輸光纖的,但FSMF可以使用BBP530的時鐘同步信號。這種配置的站點只存在于LTE發(fā)展前期,目前在這種配置已經慢慢被替代。 ●僅由LTE設備組成 F新建站點還可以沒有TD-S的設備,僅由LTE設備組成,它的設備與D頻段設備相同,如下圖所示,F新建站點的光口分配與F升級站點一樣,1、2光口與室外1小區(qū)RRU主輔光口連接,3、4光口與室外2小區(qū)RRU主輔光口連接,5、6光口與室外3小區(qū)RRU主輔光口連接。
F新建站點室外RRU與天線連接方式與F升級站點一樣,不再贅述。 3)TDD室分站點 室分站除了使用的小天線、RRU,其他的硬件和宏站基本相同,室分站也需要時鐘盒。室分站分為合并小區(qū)(多個小區(qū)使用一個RRU)和不合并小區(qū)(一個小區(qū)配一個RRU)。在不合并小區(qū)的情況下,小區(qū)級聯(lián)數在1-2時,只需要FSMF,小區(qū)級聯(lián)數為3-4時需要一塊FBBA板,小區(qū)級聯(lián)數為5-6時需要兩塊FBBA板。
2 FDD站點介紹 1)FDD宏站介紹 FDD室內設備:DCDU、主系統(tǒng)模塊FSMF、系統(tǒng)拓展模塊FBBA(一塊)。室外包括RRU、GPS、天線等。
FDD光口分配:當室外有3個RRU時,FSMF上的1、2、3光口分別與室外1、2、3小區(qū)的RRU的主光口連接。6號光口當傳輸光口使用,與傳輸設備連接,故FDD站點不需要傳輸模塊FTIF。由于室外GPS傳輸進機房的信號是數字信號,所以FDD設備不需要時鐘盒。 室外天線與RRU連接示意圖:
2)FDD室分站點 FDD室分站點除了使用的小天線、RRU,其他的硬件和宏站也基本相同,根據RRU型號不同,一塊FSMF和一塊FBBA所帶小區(qū)數也不同,一般最多能帶6個小區(qū),這地方就不做詳細介紹了。 |
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