发布时间:2023-10-11 17:27:12
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇移动通信基站规范,期待它们能激发您的灵感。
1 引言
如今,中国的移动通信全面跨入了3G时代,合理、经济地建设3G网络已成为通信行业非常重视的一个问题。而公用移动通信基站建设是3G网络发展的基础,是保障整个产业发展的关键所在。但是,由于城市建设的快速发展,移动通信基站建设与城市规划建设出现了脱节现象,移动通信基站建设未按照“先规划、后建设”的基本要求来进行,导致目前移动通信基站的建设存在很多问题。
2 基站建设的特点
(1)基站数量多、密度大
移动通信基站属于通信接入设施,具有体量小、数量多、分布广等特点。在密集市区,话务量大,通信基站平均站距为500米左右,局部地区仅300米左右。此外,3G网络除了传输2G的模拟语音信号外,最主要的是传输互联网数字信号,对带宽要求较高,相对通信距离受限,加之3G基站本身功率不高,要达到与2G同样的效果,3G基站布点密度就要明显高于2G基站。
(2)天线架设要求高
无线信号传输受地理环境和建设环境影响较大,因此天线架设的高度、位置、角度等都必须符合要求。
(3)以宏基站为主
无线网络原则上不作分层覆盖,主要采用宏蜂窝基站设置,达到3G覆盖区内室外良好覆盖。大型建筑内部、地下室及电梯内,则采用室内分布系统,达到室内覆盖要求。
3 基站建设存在的问题
(1)重复建设严重
目前由于缺乏政府部门的统一规划管理,各运营商在建设基站等通信设施时未完全遵循共享共建原则,为抢占市场,大规模的重复建设造成了投资以及空间资源的浪费。
(2)审批困难
移动通信基站建设缺乏相关规划规范指导,也未纳入到城乡规划体系之中;同时,在城乡规划相关管理文件中也缺乏对基站规划管理的明确条文,导致规划管理部门在基站审批时,缺乏相关依据支撑,审批非常困难。
(3)选址困难
随着手机迅速普及,以及视频数据等新业务的快速发展,特别是3G业务的大规模推广,基站建设密度大幅增加。而随着城市建设的快速发展,土地资源日益珍贵,站址资源愈加稀少,基站选址与土地资源日益珍贵的矛盾越来越尖锐。
(4)建设困难
不少居民对基站辐射强度、范围及影响等方面缺乏科学的认识,基站建设常常遭到当地居民的投诉和反对,居民抵制、阻挠基站建设的事件时有发生。
(5)建设影响环境
随着移动通信用户数量的急剧增加,移动通信基站数量越来越多,天线架设五花八门,楼顶、女儿墙、铁架和铁塔等上面都竖起了众多天线,与周围建筑严重不协调,在一定程度上影响了城市景观。
(6)建设影响周边土地开发价值
在某地块内建设通信基站,不仅占用了有限的土地资源,而且直接影响了该地块以及周边地块的土地开发价值。
4 对策研究
随着3G业务的大规模推广,大量的3G基站建设面临着规范选址、土地审批、共建共享、与城市环境和谐一致等问题。因此,需尽快研究相关对策,保障通信基站与城市和谐共建,保障通信行业的顺利发展。
(1)尽快出台《无线通信规划技术管理规定》
《无线通信规划技术管理规定》是城市公用移动通信基站规划编制和审批的依据,是规范基站规划、选址、建设的根本前提;因此相关部门应尽快出台该技术管理规定,使通信基站规划、审批、建设有法可依、有章可循。
(2)编制《城市公用移动通信基站专项规划》
移动通信基站等同于水、电、气、道路等基础设施,其选址和建设应纳入城市规划,并应符合《城乡规划法》以及城市规划的要求。但是目前由于种种原因,各地市尚未编制移动通信基站相关规划,移动通信基站建设未能很好地纳入城市规划建设之中。
《城市公用移动通信基站专项规划》编制的主要思路是:根据相关城市规划、规划区话务量特点、各通信运营商在规划区内的无线覆盖目标,确定规划区内移动通信基站的平均站距、基站数量,对基站进行合理布局,并落实各基站站址,对移动通信基站的规划做到定量和定位,切实有效地指导下一阶段移动通信基站的设计和建设。
根据该专项规划内基站规划情况,将通信基站纳入土地出让条件中,将通信基站建设由事后配套变为事前参与,确保基站的有序建设。
根据工业和信息化部《电信基础设施共建共享工程技术暂行规定》(YD 5191-2009),规划的移动通信基站均为多家运营商共同建设,并合理有效地分配使用,尽量满足不同运营商在不同时期的发展需求;在此前提下,最大限度地降低成本,提高城市通信基础资源和土地资源的利用率。
(3)根据规划成果进行审批
在审批环节上,政府部门在相关区域与建筑物的规划审批以及建设和验收时,根据上述专项规划成果,将基站资源作为基础条件来控制,确保预留好基站建设空间。
(4)加强后续管理
相关管理部门应出台基站设置管理的规范性文件,明确基站设置审批的程序、相关部门的职责等,加强公用移动通信基站的管理。
(5)加大宣传力度,为基站建设营造和谐的外部环境
相关管理部门和通信运营商要充分利用电视、广播、报刊、互联网等媒体,及时全面地向社会各界宣传无线电常识、电磁辐射科学知识,引导公众走出对电磁辐射的认识误区,消除恐慌心理,为移动通信基站建设提供和谐的发展环境。
5 结束语
城市公用移动通信基站已成为现代化城市不可或缺的基础设施,其规划、建设和管理对促进社会全面、协调、可持续发展具有重要的意义。因此,需尽快出台《无线通信规划技术管理规定》,编制好《城市公用移动通信基站规划》,并纳入到城乡规划体系之中,使通信基站规划、审批、建设有法可依、有章可循,同时加强基站后续管理,保障通信行业健康有序发展,从而促进无线城市以及社会经济的可持续发展。
参考文献:
[1] 李毅,朱靓慧,孙炼. 纳入城市规划、规范移动通信基站建设[J]. 电信工程技术与标准化, 2006(01).
【关键词】移动通信基站接地问题建议
移动通信基站的接地问题一直困绕着很多设计、建设和使用单位,这主要是因为移动通信基站的设立需要租用大量的民用建筑作为机房,而民用建筑的接地系统难于满足移动通信防雷接地规范的需要。因此,各类移动通信基站的接地系统的合理设计,是当前移动通信基站接地工程中的重要课题。
一、移动通信基站接地的重要性
为防止移动通信基站遭受雷击的灾害,确保基站内设备的安全和正常工作,确保建筑物、站内工作人员的安全,确保移动通信网络的自由通畅,对移动通信基站的接地十分的有必要。事实证明:在移动通信基站设备遭雷击损坏的事故中,有相当部分是因工程设计或施工中接地不当所致。假若对基站电源进行了正确的接地,这些事故原本是可以避免的。一旦事故发生,造成的经济损失是难以估计的,因此,在日常的维护中,必须对移动通信基站的接地问题引起足够的重视。
二、当前移动通信基站接地中存在的问题
近年以来,随着移动通信的迅猛发展,也出现了大量的实际问题。这些问题的解决本身需要一个过程和一定时间,但是由于市场不等人,这些问题在没有得到深入研究之前,基站的数量已经急剧增加,遗留的问题和隐患也就越来越多。具体分析如下:(1)某些基站采用镀锌钢管、角铁作为接地电极,镀锌扁铁作为连接线,用焊接方式连接构成地网,无可非议,但是,有些施工单位对耐腐蚀性能好,价格较贵的正品的镀锌材料用得不多,对耐腐蚀性能差,价格便宜的付品镀锌材料用得较多。付品镀锌材料由于电化腐蚀比较快,经年累月,接地电阻日益增大,大大缩短了接地网的使用寿命,必然成为故障隐患。(2)地网连接点焊接面积小,焊接质量难于保证,焊接处没有保护或保护的不够,时间一长,焊点极易腐蚀、断裂。(3)某些基站地线引入点只有一个,导致设备不安全使用。引入点只有一个且埋入地下,对于市区来说,由于市区内高大建筑物多,防雷设施也多,相对还比较安全。可是在空旷地或远离市区的移动基站就只能靠自身的防护网保护,雷电电流一旦很大,电弧范围内电压就很高,设备就很不安全。(4)非专业队伍施工多,不懂技术、工艺。很多问题就出在非专业施工队或无人监理施工、无设计图纸施工;施工使用的材料为付品、接地体长度不够、焊点面积不够、焊点无保护、接地体埋入地下深度不够、大量使用便宜降阻剂、甚至在接地体连线上加降阻剂,希望快速降低接地网的接地电阻,这些问题在工程建设初期,可能没有很好的重视,在日后的维护中,很有可能会是隐患所在。
三、对移动通信基站接地的建议
目前,国内的移动通信基站接地网五花八门,有专业施工队伍施工的,有非专业施工队伍施工的,没有施工图纸同样施工等。根据有关资料介绍:在国外,没有设计单位的正规设计和熟练的专业技术人员监督指导,根本就不允许施工。接地网做好后,要有专门的质量验收组鉴定验收。
一个新建移动基站,从勘察、设计、施工到使用需要投资几十万元人民币,所有的设备均加保护地线,但是没有一个好的接地网做保证,设备的保护地线也就没用。资料介绍,沙特阿拉伯是一个多沙漠的国家,平原地区通信铁塔高度在80m,9―4月份雷电时有发生,但通信设施都很安全,关键是有安全可靠的接地网,地网构造上采取环形连接,接地体用Φ120mm*3m的镀铜钢棒,接地体连线用120mm平方裸铜线,接地多点引入方式,局站内凡是有金属的部位都必须接地;与设备连接的地线全部用并接方式,地线排的引入线及引出线都要标明起始点及终点。各部门对地线的连接都很重视,负责技术的人员到施工现场都要观察地线引入及设备连接,可见接地网在通信中的重要性。
因此,我国移动通信基站电源的接地也要有正规的设计单位,专业的施工图纸,熟练的施工队伍,还要有懂专业的、责任心强的监理人员现场监理。从接地网工程施工到维护,都必须严格按照规范、章程操作,加强人员的培训,维护部门至少每年进行一次所有基站接地电阻的测试,并将测试结果记录存档,便于观察维护摸索规律,尽可能减少雷雨灾害给我们造成的损失。
[关键词]:基站系统 引入途径 防护措施 直击雷 感应雷
1.引言
近年来,随着移动通信技术飞速发展,通信设备可靠性日益提升,后台的维护方法与保养技巧更加有效,移动通信基站的运行可靠性也得到大力提高,但是,由于各类通信设备电路集成度的大大提高,使得设备对雷电的敏感程度也同步增高,于是,雷害问题迅速凸显出来,由雷击导致设备损坏和信息传输中断,甚至威胁到基站维护人员的生命安全,严重影响到社会生产和群众生活。
2.雷电的类型
雷电是天空中带电云层对地面物体产生的剧烈放电现象,通常伴有闪电和雷鸣,分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。其中,电磁脉冲主要影响电子设备,云闪则对人类危害最小,直击雷威力最大。当移动通信基站遭受雷击时,将主要表现为直击雷、感应雷、地电位反击3种危害形式,直击雷的产生概率最小,但危害情况最严重;感应雷是目前移动通信基站存在的主要危害形式。
3.雷电侵入移动通信基站的主要途径
移动通信基站是一个综合系统,分城区站、城郊站和高山站基站,雷电侵入移动通信基站的主要途径表现为:
(1)从天馈系统进入移动通信基站
由于绝大部分的基站是位于高楼或是高山上,其海拔高度均要高于周边的其他建筑物,尤其是暴露在外的天馈部分则自动成为了雷击的选择对象,通信铁塔作为雷电对地放电的主要接闪通道,很容易导致其他基站设备遭受雷击。当基站铁塔遭受雷击时,铁塔上会出现很高的雷电过电压,相应地会在天馈线上感应较高的雷电过电压。若天馈线在进入基站前未接地处理或接地不当,天馈线上感应出的雷电过电压就会沿天馈线窜入基站进而损坏设备。
(2)从信号传输线路进入移动通信基站
信息产业部YD5068-98中指出:“信号电缆应由地下进出移动通信基站,电缆内芯线在进站处应加装相应的信号避雷器,避雷器和电缆内的空线均应做接地保护。站区内严禁布放架空缆线。”实际中常出现信号线架空进入基站引入雷电流。当有不带电的线缆或其他金属件从户外引入基站内时,则一定要对这种金属件做接地处理,否则雷电流将进入基站损坏设备。
(3)从光缆加强筋进入移动通信基站
现在,随着3G站的建立,由于光纤传输容量大、系统质量轻、抗电磁干扰能力强等特点,光缆从室内走向室外,不仅在通信传输设备中有大量光纤接口,在天馈部分也开始引入光缆。当有雷击发生时,露天架空敷设的传输光缆由于带有金属加强筋,很容易感应上雷电过电压。若传输光缆进入基站前对其加强筋末端的处理不当,加强筋上感应出的雷电过电压会沿着光缆进入基站,很容易造成加强筋在机柜内部对导体拉弧放电,进而损坏通信设备。
(4)从电源系统进入移动通信基站
信息产业部YD5068-98规范中指出:“进入移动通信基站的低压电力电缆宜从地下引入机房,其长度不宜小于50m。电力电缆进入机房时在交流屏处应加装避雷器,从屏内引出的零线(N线)不做重复接地。”尽管目前移动通信基站的交流电源引入大都采用架空电源线直接引入的方式,但由于电力电缆直接暴露在空中,当发生雷击时,空间电磁场在电力电缆上感应出的雷电过电压则沿着电力电缆进入基站,对机房的用电设备造成损坏。
(5)从机房内地网进入移动通信基站
目前的移动通信基站基本都建立了地网,当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时,由于接地电阻的存在引起基站的地电位升高,进而对基站内部设备进行反击,将从基站内设备接地端口引入雷电流,倘若此时基站内设备接地不当,则会在接地线上感应出较大的感应过电压,进而损坏设备。同时,一级防雷箱的接地线过长,就会在接电线上产生较大的电压,从而击坏基站机房内通信设备,因此,这也成为雷灾引入的又一途径。
4.移动通信基站雷电防护的主要措施
随着防雷工作不断发展,根据国际上国际电工委员会颁布的IEC系列防雷标准、国内颁布的基于IEC标准的国标、行业标准以及中国移动通信集团关于通信基站雷电防护的相关要求,结合对雷电类型和雷害入侵基站的途径分析,移动通信基站雷电防护的主要目的就是通过“引”或 “泄”等方法把雷电流排斥、阻挡在机房、设备之外,减小雷电对移动通信基站设备和相关人员的危害,降低经济损失。移动通信基站雷电防护的主要措施表现为:
(1)对直击雷的防护措施
通过接闪器、引下线和接地体进行防护。
1)有铁塔的移动通信基站其铁塔本身是最好的接闪器,要求铁塔四周与屋顶避雷带的电气连接;如果移动通信基站附近无铁塔的,则宜优先采甩避雷网作为建筑物的接闪器;如果屋面有天线等通信设施可在局部加装避雷针保护,以减小通信站的雷击概率。其中避雷网的网格尺寸应不大于10 m×10m,避雷针应与避雷网可靠连接。
2)通过引下线进行雷电防护的原理是利用至少两根或多根良好接地并已经作好防腐处理的引下线,提高防雷装置可靠性,大大降低沿线压降,减少侧击危险,让雷电流均匀入地,便于地网散流,均衡地电位,减小感应雷的危险,确保及时有效地将雷电流导入大地。
在布置引下线时要注意几个方面:首先,相互之间的间距控制在18m以内,如果是在重要交换局和100m以上的通信楼,则其间距应控制在12m以内,沿建筑物四周均匀对称布置;其次,如果要加长则需要采用l0 mm的圆钢或相同面积的扁钢,与各层均压环焊接;最后,对于框架结构的建筑物,引下线可用建筑物内的钢筋来完成;有铁塔的移动通信基站,可用铁塔本身作为引下线。
3)接地体,是指在土壤中埋下起散流作用的直径大于50mm,壁厚大于3.5mm钢管、尺寸不小于50mm×50mm×5mm的角钢或尺寸不小于40mm×4mm的扁钢作为导体将雷电流安全有效地导入大地,实际应用中多采用接地体应采用多根接地体连接成环型,以方便雷电流的散流和内部电位的均衡。
(2)对感应雷的防护措施
感应雷主要表现为静电感应和电磁感应两种方式,它可以通过电力电缆、通信电缆、光纤和天馈线侵入通信基站,也可以通过空间感应侵入通信站的内部线路。
由于电力电缆的距离长且对雷电波的传输损耗小,所以危害最为突出的是从电源侵入的感应雷,故电源部分的雷电防护时移动通信基站雷电防护的重点。此外,感应雷虽然经过建筑物和机壳的屏蔽衰减后其能量大为减小,但由于站内许多设备的抗过压能力很弱,需要良好处理。
5.结束语
移动通信基站的雷电防护应作为一项综合系统工程,应根据各地地理环境和气象条件,结合现有移动通信基站雷电防护设备设施建设情况和引入雷灾的主要途径进行方案设计,选择合适的防护方法和防护措施,确保移动通信基站设备的正常运行和维护人员的安全。
参考文献:
【1】浅谈移动通信基站防护雷电灾害的有效措施.张宇楠[J].《中国科技博览》,2011年30期.
【2】中华人民共和国通信行业标准,YD 5098-2005,通信局(站)防雷与接地工程设计规范.
上海市现有中国移动通信集团上海有限公司、中国联合网络通信有限公司上海市分公司、上海电信有限公司三大移动通信运营商。至2015年4月,上海市移动电话用户已超过3300万。基站总数截至2014年底全市约2.6万。
2基站电磁环境管理遇到的新问题
2.1管理制度亟待完善
上海现行的这种基于基站设置年审制度的管理方式,试行多年来使多方受益,被全国环保部门赞誉为“上海模式”,但就管理程序而言仍有欠缺。由于缺乏明确的基站设置环保技术要求,在年审过程中对基站设置的指导作用还不够强。此外,在监管层面上对运营商的环保责任要求不够明确,没有提出每年通报基站设置完成情况的要求,使环保部门对全市公用移动通信基站设置信息掌握滞后。
2.2移动通信技术的发展对检测技术提出了更高的要求
现行的移动通信监测规范为《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法》(HJ/T10.2-1996)和《移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)》(2007年,无标准号),仍停留在室外宏基站技术阶段,明显滞后于目前多种设置形式共存的通信基站检测需求。且目前本市市场化检测机构数量少、水平参差不齐、总体能力不高。
2.3公众环保意识的不断增强
从数量上说,公众关于移动通信基站的投诉迅速增加,另一方面,随着通信基站的不断增加、人们文化素质的提升和网络知识的普及,公众对电磁环境的理解能力从“一无所知”渐渐转变为“一知半解”,往往对身边电磁辐射源捕风捉影、对相关报道言论断章取义,甚至以讹传讹,因此,对环境监测人员和报告解释人的专业技术能力提出了更高的要求。
2.4环境检测的时间节点应适当调整
《上海市公用移动通信基站设置管理办法》规定,基站投入正式运行前,经营者应当按照环境保护要求,向市环保部门提出检测申请。但事实上基站在正式入网投运前,基本处于调试阶段,发射功率不能达到正常工作水平,此时的环境检测数据尚不能真实反映基站的实际电磁辐射水平,环境检测的时间节点应进行调整。
3对策研究
3.1改革管理模式
目前国务院正大力推进简政放权、放管结合工作。根据基站环境影响小等特点和本市及外省的有益尝试,设计了以下三种移动通信基站监管模式的初步方案。方案一:取消基站环评、验收审批。环保部门取消基站环评、验收审批,改由建设单位自主建设,自行监测,主动向社会公开基站信息和监测结果,环保部门加强事中事后监管,对建成基站进行抽查、抽测。方案二:降低环评类别为登记表并改审批制为备案制。项目建设前,企业填报环评登记表报环保部门备案,项目建成后,企业填报竣工验收登记卡报环保部门备案,环保部门对涉及纠纷投诉及重大敏感点的基站进行监督检查。由事前管理转为事中、事先管理。方案三:简化环评、验收手续。由环保部门出台基站项目环评及验收技术规范,简化基站项目环评报告表,环评按网评价其规模、布局、基站类型、架设方式等,无需明确单个基站的站址,通过验收阶段的监测和核查来确保基站环保达标。通过对三种移动通信基站监管模式初步方案的比较研究,由于基站建设量大面广、可研阶段站址不确定的特点,以及基站建设环境影响较小,上海可以尝试“方案一”进行基站环境管理,依托市无管局的基站年度审核计划,由建设单位自主建设,主动向社会公开基站信息和监测结果,环保部门加强事中事后监管,对建成基站进行抽查、抽测,适应政府简政放权、企业强化责任的要求。
3.2制定技术规范
同时顺应审批制度改革要求,还应结合上海市无线电管理局的基站年度设置计划的强化和《电台执照》审批方式调整,制定基站设置环境保护技术规范,将环保技术要求前置到基站年度设置计划编制阶段,加强对基站建设的源头监管。对存在重大矛盾、群众反应强烈的基站,一般不得再增设新的基站天线。基站设置过程中应及时将信息向公众公开,加强沟通。
3.3完善管理,明确企业职责
坚持政府引导、企业主体,加强环保部门服务与监管的同时,更要发挥运营商的企业主力军作用。要求铁塔公司应在建设前对拟建站址环境中的电磁辐射水平进行自测,通信运营公司应当确保建成后的移动通信台(站)的电磁场场量参数符合国家标准《电磁环境控制限值》中关于公众暴露控制限值的规定。每年按时向环保部门通报新建基站和全网存量站设置情况,对各网络基站总量、分布情况、发射功率、电磁环境水平等信息进行申报登记。在基站正式入网投运、取得《电台执照》后由运营商委托有资质的检测单位开展电磁环境检测工作,并出具检测报告,检测费用由运营商承担。在《电台执照》三年有效期内至少进行一次检测。对于有居民投诉的基站,必须做到优先检测,做好解释工作,化解群众矛盾。对检测中发现的超标基站,应停止运行及时整改。
3.4探索对移动通信基站分类检测的模式
鼓励基站设置方和运营方依据国家标准《电磁环境控制限值》中关于豁免范围的规定,对室内覆盖、小区覆盖、街道站等基站进行梳理,符合“等效辐射功率小于100W”豁免条件的基站可免于管理,不必开展检测工作。不能豁免的基站应依周边环境进行细分,区别对待,加强对环境敏感区移动通信基站的检测管理,优先对这些区域的移动通信基站开展检测、强化这些区域基站的测量布点和测量频度的要求,建立快速响应机制,优先测量公众投诉举报的基站。对于周边50m范围内并无敏感点的宏基站,可以简化适当检测要求,只需在基站入网运行后3年内完成检测。经检测合格的基站,在主要技术参数和环境条件无重大变化情况下,检测报告始终有效。
3.5加强检测机构与公众的沟通
环境保护主管部门可建立一个常态的信息平台,及时向公众提供他们所关注的移动通信基站运营和周围电磁辐射水平的信息,同时,主动公布各电磁辐射环境专业检测机构的技术能力和检测质量水平,提升报告公信力。建立检测能力和检测结论向社会公开的机制,对报告结论错误、质量投诉率高的检测机构予以公示或淘汰;建立对检测机构的检查考评的机制,通过组织比对和监督性复测等方式,对各检测机构的能力和质量进行有效监督,实施优胜劣汰。
3.6规范检测方法
本市中心城区人口密集,楼宇高度参差复杂,为确保覆盖质量,本市移动通信基站往往布设密集且多有临近敏感点,因此应根据本市基站布设特点,进一步细化现有的检测方法,特别是强化检测布点、仪器指标和测量人员能力等方面的要求,使向公众公布的检测报告信息完整、数据可信。3.7提升对检测机构能力的要求积极引导检测机构提升能力,规范检测机构的市场准入。制定相应的管理办法,不断增强检测人员的技术能力,除了要求检测机构必须有计量认证资质外,还需对机构的专职检测人员岗位能力、工作业绩、检测仪器设备的性能指标和对不同类型基站检测适用性进行综合考核,从而做到数据科学客观公正,真正能对检测的结论负责、对调处负责,力争在检测阶段消除大部分的公众疑虑。
4结语
【关键词】移动通信系统;开放式;基站体系;架构;硬件;软件
引言
在现阶段,移动通信系统基站的灵活性及互操作能力都存在着极大的缺失和不足。为缓解此类现象,本文从软、硬件架构这两个角度提出了新型的开放式基站体系架构。这种新型的基站体系架构能够极大地提高移动通信系统基站的灵活性及互操作能力,使移动通信系统在未来能够实现与时俱进的发展。
1、移动通信开放式基站硬件体系架构
移动通信开放式基站硬件体系架构强调无线电功能与关键接口,它定义了系统的唯一接口及实现软件无线电的硬件应用规律。由于无线电功能分布在各模块之间,可以组织不同的平台服务,实现无线电系统内部的信号波形功能。整个移动通信开放式基站硬件体系架构由开放式基带处理系统与分布式射频系统两部分构成。这两个系统之间通过标准的高速串行总线连接,由交换矩阵实现射频系统与基带处理系统的灵活分配。在高速串行总线上承载着开放的射频控制协议,而该射频控制协议可借鉴民用通信领域定义的CPRI和OBSAIRP3这两种规范,并对这两种规范进行波形适应性改造,最终实现开放的射频控制接口。移动通信开放式基站硬件体系架构如图1所示。
1.1开放式基带处理系统
开放式基带处理系统采用的是标准的商用总线,例如VPX、CPCI一E、CPCI、VME等总线。基带处理单元内部的各模块只需要参照标准商业总线标准开发,便可以插入到系统中,从而可以提升移动通信系统的开放性,增强通信系统对现有商用技术的应用,实现开发与应用成本的降低。整个开放式基带处理单元内部是由综合业务处理与接口单元模块、高速交换单元及基带处理资源池3个单元组成。
综合业务处理与接口单元能提供基于通用目的的处理器基本软件执行过程,其中包括通用处理器、随机存储器、只读存储器、以太网接口、人机界面接口等。其承载功能包括信号波形应用、操作环境、低速信号处理、信源编码、基本的交换与路由控制、无线电配置和系统控制等。高速交换单元包括控制面交换芯片、数据面交换芯片、通用处理器、RAM、ROM等,主要实现系统内部各模块之间的数据面与控制面的高速通信。基带处理资源池由若干个通用信号处理单元组成,通用信号处理单元通过内部的高速交换总线实现FPGA、DSP、GPP整列,通过硬件抽象、动态重构、动态管理等技术实现内部资源的灵活分配与动态管控,其主要承载功能包括高速数据信号的传输、数据缓冲/存储、数据格式化、波形成形、信号算法处理、定时分配,并可向有效载荷提供外部接口。
1.2分布式射频系统
分布式射频系统由若干个覆盖不同频段、可配置或可重构的射频单元、功放单元、天线构成。分布式射频系统提供移动通信系统所需工作频段(VHF、UHF、C波段等)的射频前端功能,包括放大器、变频器、混频器、滤波器、AD/DA转换器等模拟ASIC器件和必要的控制芯片以及天线接口、天线控制接口、测试与状态报告接口等,主要功能是承载包括射频信号的低噪声放大、前端滤波、混频、频率变换、数模变换、功率放大等。
2、移动通信开放式基站软件体系架构
移动通信开放式基站软件架构(见图2)采用的是软件通信体系结构(SCA),并且是通过操作环境将软硬件隔离开的。其操作环境是由实时嵌入式操作系统、通信传输机制及核心框架以及硬件抽象层这三部分构成。
2.1软件体系的实时嵌入式操作系统
嵌入式操作系统作为波形应用运行环境的重要组成部分,能够为上层波形应用提供出对底层物理硬件的抽象和封装,通过合理、有效的方式实现各种嵌入式计算机软硬件资源的组织和管理,并控制程序执行的流程,提供系统的调用接口及驱动程序等,确保用户能够方便地使用嵌入式计算机。
2.2软件体系的嵌入式通信传输机制
嵌入式通信传输机制用于屏蔽嵌入式操作系统异构性和网络协议异构性,实现软件无线电系统内各处理节点间的软件通信,保证系统中波形组件的分布式处理能力。借鉴/云计算0技术的基本理论、分布式数据处理模型以及技术应用,可以解决以往基站模型中存储空间及处理资源的瓶颈,将不均衡的业务处理分布化,形成均衡负载处理。嵌入式CORBA中间件不仅实现了分布式环境中应用软件的跨平台通信,还通过透明的远程功能调用、分离的对象定义和实现方法,规范了客户端和服务器端操作,提高了应用软件的分布式部署能力、可移植性和可重用性。
2.3系统的核心框架体系
基础模块是为支持核心框架而开发的底层公共模块,包括域描述文件解析器、组件连接管理器、波形部署管理器、资源管理器和波形开发公共库。核心模块是实现框架软件核心功能的模块,包括域管理器、设备管理器和文件管理器。域管理器负责波形安装与删除、波形应用管理、波形控制管理和区域配置管理。设备管理器负责设备注册与注销、服务注册与注销、文件系统管理。文件管理器实现分布式文件系统,包括文件管理、文件系统和文件操作。
2.4基站的硬件抽象层
基站的多模功能由运行在操作环境上的波形应用软件来实现,开放式基站SCA系统的组成如图3所示。基站可根据需要运行ITE波形、TD一SCDMA波形、WCDMA波形、cdma20(刃波形、GSM波形、集群波形和抗干扰波形等,这些波形采用组件化建模进行设计。对波形组件的管理通过组件运行和管理框架控制接口进行,波形组件之间、波形组件与系统服务和设备之间通过组件运行和管理框架基本接口中定义的Port接口进行通信。波形与组件运行和管理框架服务接口之间通过中间件进行通信。对系统组件的管理由组件运行和管理框架控制接口通过基本设备接口进行,系统组件可以使用操作系统提供的所有服务,但波形组件仅可以使用部分操作系统提供的服务。这能最大限度地提高系统的开放性和波形的可移植性。整个体系支持波形的安装、启动、停止、动态加载/卸载等功能。
3、结语
本文探讨的移动通信系统开放式基站体系架构具有宽带大、模块多、网络层次扁平、资源共享便捷、运行高效节能等优势,是未来移动通信系统基站发展的大势所趋。移动通信开放式基站体系架构主要是基于软件通信体系结构的,能够极大地提高系统的灵活性,增强系统的互操作性,促进移动通信系统朝着广领域、大宽带、告诉移动的未来方向发展,并能够延长通信系统的使用寿命,大大降低通信系统的维护成本,大幅提高系统的模块化水平。
参考文献