準能公司800兆無線系統(tǒng)運用狀況及改造方案

石磊

摘 要：該文主要對神華準能集團有限責任公司黑岱溝露天礦、哈爾烏素露天礦800兆無線通信系統(tǒng)現(xiàn)狀進行了分析，由于地形地貌的不斷變化給系統(tǒng)運行帶來諸多負面因素影響此系統(tǒng)正常運行，并針對這一狀況提出改造方案。

關鍵詞：基站 同頻干擾 漂移 鏈路 信道

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（a）-0023-03

1 神華準能公司800兆無線通信系統(tǒng)現(xiàn)狀

神華準能集團有限責任公司黑岱溝露天礦、哈爾烏素露天礦生產指揮調度的800兆無線通信系統(tǒng)使用摩托羅拉四載波基站，為單站集群模式運行。隨著露天采坑區(qū)的移動變化，黑岱溝露天礦坑已經遠離基站達4 km以上，礦坑內無線信號衰耗增加，出現(xiàn)掉線和無法呼出現(xiàn)象。哈爾烏素露天礦同樣存在這種現(xiàn)象。多年來兩礦一直采用直放站補盲方式，但此方法存在同頻干擾、信號漂移等現(xiàn)象，造成部分用戶終端無法正常使用。

根據(jù)對黑岱溝露天礦和哈爾烏素露天礦現(xiàn)場多次勘察、分析，需增加一套中心交換設備和兩套坑口基站。配置兩臺與既有基站同品牌、同型號2載頻基站，將現(xiàn)有兩臺4載頻與新購2載頻基站改造為4臺3載頻基站，基站間備品備件共用，另外在兩礦礦坑附近新建基站和鐵塔，可以明顯改善礦坑信號覆蓋較弱區(qū)域。

通過中心交換實現(xiàn)兩礦四基站信號聯(lián)網，當其中一個基站信號覆蓋較弱時，可利用其他基站信號進行交換呼叫，不同基站間用戶呼叫延時應小于500 ms。當個別區(qū)域需要采用直放站補盲時，可采用選頻直放站，能夠避免直放站之間的同頻干擾。同時實現(xiàn)統(tǒng)一管理、自動漫游等功能。

2 改造方案組網介紹

神華準能800兆無線系統(tǒng)擴容改造將準能公司整體無線系統(tǒng)形成一個中心四個基站的星形拓撲結構的網絡，中心配備網絡管理器，可以對網內用戶、網絡設備、遠端基站進行統(tǒng)一管理，功能上實現(xiàn)自動漫游。如果基站與中心交換機的傳輸發(fā)生故障，基站可以進入單站集群功能，終端可以在本站信號覆蓋區(qū)域內執(zhí)行基本功能，不會使系統(tǒng)處于完全癱瘓狀態(tài)。

根據(jù)實際電測報告數(shù)據(jù)，選取了黑岱溝露天礦和哈爾烏素露天礦坑口位置的兩個點作為實際基站位置。在黑岱溝露天礦坑口，建設一座50 m固定鐵塔、建造一間集裝箱式機房，采用E1協(xié)議與中心進行交換。在哈爾烏素露天礦坑口，利用原有卡調系統(tǒng)30 m塔架設天饋線系統(tǒng)、建造一間集裝箱式機房，采用E1協(xié)議與中心進行交換。

新建各基站聯(lián)網采用雙鏈路連接方式：第一鏈路架設2條24芯通信光纜，共計約3 km，結合現(xiàn)有的光纜線路將黑岱溝露天礦、哈爾烏素露天礦基站，與中心交換機連接形成一套數(shù)字集群廣域網。第二鏈路采用一套無線網橋方式，當光纖鏈路中斷時可自動啟動實現(xiàn)無損切換，保證800兆數(shù)字廣域集群系統(tǒng)正常運行。兩條鏈路互為主備用。準能公司800兆系統(tǒng)改造完成后，形成一套完整的摩托羅拉Dimetra_IP系統(tǒng)，系統(tǒng)可以進行再次擴容，增加基站、增加系統(tǒng)功能都可以進行平滑過渡，改造完成后，系統(tǒng)較之原有兩套單站集群在功能上更加豐富，系統(tǒng)具備以下功能。

（1）組呼。

組呼是集群通信最基本的呼叫，它允許移動臺與一組用戶進行一對多的通話，移動臺缺省是工作在組呼模式下，而且非常便于發(fā)起和接收組呼

（2）緊急呼叫。

緊急呼叫是一種具有最高優(yōu)先級（優(yōu)先級1）的組呼叫。當系統(tǒng)忙時，緊急呼叫將強拆正在進行中的最低優(yōu)先級的呼叫，把信道資源分配給緊急呼叫。

（3）優(yōu)先呼叫。

優(yōu)先呼叫即呼叫分優(yōu)先級別，Dimetra IP系統(tǒng)支持10個優(yōu)先級，1為最高級即緊急呼叫級，10為最低級即系統(tǒng)默認級別。

（4）自動重發(fā)。

當系統(tǒng)遇忙時，移動臺不用反復按PTT或撥號，系統(tǒng)會自動重發(fā)呼叫請求。

（5）遲后加入。

由于沒有開機，或正處于一個通話中，或處于信號盲區(qū)，一些通話組的成員可能在呼叫發(fā)起時不能加入通話。在組呼過程中，遲后加入的信令會不斷地在主控制信道上傳送，那些沒有在呼叫發(fā)起時加入呼叫的無線用戶機一旦回到控制信道檢測到這些信令，馬上進入所需業(yè)務信道進行通信。這樣允許通話組成員遲后加入正在進行的組呼。

（6）預占優(yōu)先呼叫。

被賦予預占優(yōu)先（PPC）能力的用戶、通話組、通播組在所處基站沒有空閑信道的情況下具備強拆功能，從而獲取信道通話。預占優(yōu)先的功能必須由系統(tǒng)網管員設置，不能通過無線用戶機自己的界面進行設置。當在具備空閑信道的情況下，預占優(yōu)先通話的發(fā)起過程如同普通的通話呼叫一樣，在沒有空閑信道可用的情況下，控制器會從低優(yōu)先級的普通通話中強拆獲得可用信道，并利用此信道進行預占優(yōu)先呼叫

（7）限時通話。

網絡管理系統(tǒng)可以設置組呼、私密呼叫和電話互聯(lián)的最大通話時間，當處于私密呼叫時，移動臺將預先收到系統(tǒng)提示，告訴用戶時間限制將到。如果用戶不理睬此限時提示，系統(tǒng)會在超時后將此次呼叫終止。

（8）呼叫顯示。

移動臺可顯示呼叫的類型（組呼、私密、電話、直通等），并可顯示組號（組名）、私密呼叫用戶號碼、電話號碼等信息，便于用戶識別。

（9）縮位尋址。

縮位尋址即縮位撥號，系統(tǒng)支持移動臺的縮位撥號，即當被叫用戶的前幾位號碼與主叫相同時，只需撥后面不同的號碼，系統(tǒng)會自動識別。

3 摩托羅拉 TETRA中心交換站設備

3.1 設備規(guī)格參數(shù)

3.1.1 節(jié)點控制器網絡管理服務器

節(jié)點控制器/網絡管理服務器是整個系統(tǒng)的中心處理設備，它采用新型的控制器平臺，并安裝在19英寸機架內。

主要功能包括：呼叫過程處理、系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫、用戶配置數(shù)據(jù)庫、故障管理、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、呼叫信息發(fā)布。

3.1.2 集線接口板

企業(yè)級LAN交換機是用來連接網內所有服務器、客戶端及路由器的主要以太網核心交換機，其由兩臺分立的以太網交換機組成，交換機之間采用千兆以太網冗余互聯(lián)，交換機至少提供24個10/100 M端口，2個10/100/1000 M端口和2個mini GBIC擴展插槽（用于異地交換機冗余的光纖互聯(lián)）。

3.1.3 核心/網關廣域網接口板

核心路由器功能模塊用于將IP數(shù)據(jù)包路由到遠端控制室和基站，并提供相應的物理接口。

網關路由器功能模塊用于過濾以太網上的所有業(yè)務信息，并將其路由到以太網上的相應設備（節(jié)點控制器、網絡管理服務器、分組數(shù)據(jù)網關、短數(shù)據(jù)路由器、電話互聯(lián)網關等）。

出口路由器功能模塊用于將IP數(shù)據(jù)包路由至其它節(jié)點交換機，并提供相應的鏈路物理接口。可實現(xiàn)交換機跨節(jié)點的系統(tǒng)互聯(lián)，以擴充網絡規(guī)模和系統(tǒng)容量。

以上三個路由功能被合并在一個路由器硬件中，硬件采用TETRA系列路由器，并在路由器中配置一塊12端口E1 WAN廣域網接口板，其用于連接CWR（廣域網路由中繼接口板），提供至遠端控制室和基站的E1互聯(lián)。

3.1.4 廣域網路由中繼接口設備

廣域網路由中繼接口設備需提供24個E1端口，與基站互聯(lián)。廣域網路由中繼接口設備采用無源中繼，即不需要加載電源就可維持交換狀態(tài)，交換所需的電能均來自路由器。所有E1連接和中繼控制信號均通過62針接口被送至中繼接口板。

3.1.5 網管設備

摩托羅拉TETRA系統(tǒng)網管終端可為網管用戶提供不同網管應用的圖形用戶界面，網管終端可以位于交換控制中心，也可以設在遠端控制室內。網管終端運行著TETRA網絡管理應用程序，采用工業(yè)標準，通過FCAPS模式將網絡管理工具分成不同的功能塊：故障管理、配置管理、統(tǒng)計管理、性能管理、安全管理，對TETRA系統(tǒng)實現(xiàn)資源管理和用戶控制。

3.2 基站設備

3.2.1 基站設備總體技術指標

摩托羅拉基站MTS4技術參數(shù)指標滿足國家有關標準和規(guī)范。主要技術參數(shù)指標如下：

MTS4基站由下列各模塊組成：基站控制器（TSC）、載頻收發(fā)信機（BR）、射頻分配系統(tǒng)（RFDS）、電源系統(tǒng)（PSU）

3.2.2 設備規(guī)格參數(shù)

（1）性能指標。

MTS4基站單機柜最大載波數(shù)量為4個。單個收發(fā)信機BR最大輸出功率可達80 W，至基站機柜頂部出口（合路器和雙工器后）每載波最大輸出功率為25 W，輸出功率連續(xù)可調。MTS4基站接收機靜態(tài)接收靈敏度為-120 dBm，動態(tài)接收靈敏度為-113.5 dBm。基站（MTS4）供電提供交流220 VAC和直流-48 VDC兩種方式。

MTS4的每個收發(fā)信機可提供3分集接收，以增強基站上行信號，提高覆蓋可靠性。

（2）基站控制器（TSC）。

MTS4的TSC通過E1協(xié)議與中心交換機進行通訊，通過基站以太網LAN控制收發(fā)信機的工作。TSC包括基站參考晶體振蕩器時間和頻率基準模塊，此模塊包含高穩(wěn)定度晶振（提供基站頻率參考）和GPS接收機（提供基站同步參考）。

當MTS4與中心交換機鏈路中斷后，TSC能夠提供基本的呼叫處理功能，以單站方式工作。

（3）射頻分配系統(tǒng)（RFDS）。

MTS4的射頻分配系統(tǒng)（RFDS）采用合路器將載波輸出信號進行合路，以便將多個發(fā)射機信號饋送到一付或兩付天線上去。同時射頻分配系統(tǒng)采用多個接收機多路耦合器（RMC）把多根分集接收天線接收到的信號分配到接收機單元。同時采用了雙工器把無線收發(fā)信號進行混合，減少了天線數(shù)量。MTS最多采用3根天線，支持3分集接收。

（4）供電單元（PSU）。

PSU可以在交流電源發(fā)生故障時，自動切換至備用電池，在交流電源正常運行期間，MTS將執(zhí)行備用電池充電。PSU提供MTS4內所有部件的供電，PSU接入220VAC或-48VDC兩種電源。

4 800兆無線通信系統(tǒng)改造方案實施

設備硬件安裝嚴格按照相關規(guī)范進行、從機架安裝位置、電纜布線、電源線及地線鋪設連接等方面嚴格控制安裝工藝。對既有終端設備手持機1 600臺、車載設備600臺進行編程及數(shù)據(jù)重新規(guī)劃。

設備安裝完畢后，技術人員按要求和網絡情況對設備進行功能測試。確保設備按技術要求安裝妥當，沒有損壞和缺陷，且所有的安裝都符合安裝標準和要求。對于發(fā)現(xiàn)的問題，技術人員將及時處理和解決。并開始進行對系統(tǒng)和設備的現(xiàn)場調試測試工作，目的是檢驗系統(tǒng)的功能是否滿足要求。

在現(xiàn)場安裝測試完成后首先進行單機調測，以確保各個單機設備在長途運輸和安裝后沒有損壞。通過單機調測和聯(lián)機調測后，對所供系統(tǒng)進行測試。系統(tǒng)測試是經過單機調試和聯(lián)機調試后將系統(tǒng)設備連接起來進行的部件鍛煉和功能測試。測試期間，800兆數(shù)字集群系統(tǒng)的功能將達到并滿足要求，調試過程記錄試驗數(shù)據(jù)。通過系統(tǒng)測試后，技術人員將進行系統(tǒng)聯(lián)調，調試系統(tǒng)間接口、總體功能和性能指標，滿足規(guī)定的功能和性能要求。

驗收階段包括試運行和最終驗收。根據(jù)所提供的設備/系統(tǒng)的標準進行驗收測試計劃的編寫。驗收測試計劃將包括測試數(shù)據(jù)資料表和活動時間表。

系統(tǒng)安裝調試完成開通之日起進入試運行，試運行為期3個月。試運行旨在把所有要求的設備、系統(tǒng)及材料放在實際負荷環(huán)境中作為一個不可分割的系統(tǒng)進行檢測，以查明是否滿足要求。在試運行開始前，整個系統(tǒng)應完全調試開通，并保持最佳狀態(tài)。

在試運行期間，所有設備、系統(tǒng)和材料均需按實際操作模式無故障連續(xù)運行。相關技術人員記錄試運行期間設備和系統(tǒng)出現(xiàn)的各種情況。出現(xiàn)問題及時解決或進行參數(shù)的調整。通過系統(tǒng)試運行后，在沒有任何問題的情況下，系統(tǒng)通過最終驗收，相關技術人員進行培訓工作。

5 800兆無線通信系統(tǒng)日常維護

800兆無線通信系統(tǒng)發(fā)射機工作頻段為806-821 MHz，信道間隔為25 MHz，射頻輸出阻抗50 Ω，輸出功率≥3 W，頻率精度可達到±0.2 ppm，鄰道功率-60 dBc。接收機工作頻段為851～866 MHz，信道間隔為25 MHz，射頻輸入阻抗50 Ω，天線增益≥0 dB，駐波比？<1.5，饋線損耗<12 dB/100 m。系統(tǒng)的穩(wěn)定運行需要對設備進行定期常規(guī)性的檢查，定期維護分為日、月、季、年，日維護檢查項目有機房溫度、濕度，告警箱狀態(tài)以及設備運行情況；月維護檢查鐵塔及天饋線連接情況；季度維護包括設備除塵、電源模塊狀態(tài)、操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份以及功率放大器輸出和風扇運行情況；年度維護需要進行接地電阻測試，鐵塔接地要求<1 Ω，工作接地<5 Ω。其他維護項目包括天饋系統(tǒng)的回波損耗是否正常，查看天線方向、位置是否有變化，射頻電纜接頭密封是否牢靠。測量主機供電電壓、穩(wěn)壓電源電壓，檢查鋰電池和備用蓄電池有無放電現(xiàn)象，測量系統(tǒng)的覆蓋效果是否符合要求，檢查監(jiān)控功能是否良好，各接地端子是否連接可靠，有無老化、松動等現(xiàn)象，檢查設備的工作狀態(tài)和主要性能參數(shù)如接收信號電平、輸出噪聲電平、下行輸出功率等，并做好維護記錄。

告警信息維護非常重要，及時處理避免給生產帶來影響是800兆系統(tǒng)維護的首要任務，告警故障維護分以下幾方面。

5.1 下行功放告警處理

檢查相應模塊的電源及信號線連接是否正確，如果無誤，則可能是模塊本身故障。

5.2 電源故障告警處理

若出現(xiàn)電源故障告警，說明電源轉換模塊沒有直流輸出。用戶應檢查直流電源輸出是否過載或短路，如果無以上現(xiàn)象，則可能電源轉換模塊本身故障。

5.3 監(jiān)控模塊電源故障告警，用戶應檢查蓄電池線是否連接正確，測量蓄電池電壓，查看蓄電池是否已損壞。

5.4 下行輸出欠功率告警處理

應檢查下行輸出功率門限值是否設置正確，是否比較臨界，如果設置無誤仍有告警，則說明下行輸出功率已經低于門限，可通過調整ATT來提高下行輸出功率。

5.5 過溫告警門限告警

用戶應先檢查功放過溫門限值設置是否正確，是否比較臨界，如果過溫門限設置無誤仍有告警，則需要檢查功放工作電流是否過大，若電流過大，需要更換模塊，若正常，說明產生誤告警。

告警給維護人員傳遞的是與設備運行相關的重要信息，及時的發(fā)現(xiàn)、掌握并判斷故障點是系統(tǒng)維護工程師能力的體現(xiàn)，通過長期的維護，經驗的不斷積累，維護水平也在逐年提高。

6 結語

神華準能公司800兆無線通信系統(tǒng)擔負黑岱溝露天礦、哈爾烏素露天礦的生產調度指揮的重任，一旦發(fā)生故障將直接影響兩礦的生產、指揮、調度。為了使系統(tǒng)安全可靠地運行，除了做好定期檢測工作外，更要求設備維護人員不斷學習，增強業(yè)務水平，提高自身素質，在故障發(fā)生時能夠進行準確定位、分析、解決，使損失降低到最低程度，為公司無線通信事業(yè)貢獻力量。

參考文獻

[1] 啜鋼，王文博，常永宇.移動通信原理與應用[M].北京：北京郵電大學出版社，2002.

[2] 樊昌信.現(xiàn)代通信原理[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[3] 800M無線集群通信系統(tǒng)技術[Z].北京維信公司.