ZXTR NODEB系统结构R04文档格式.docx
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5.2.3防雷箱更换50
第一章概述
摘要
本章主要介绍产品的发展情况及应用领域、功能和特点、技术特性和参数。
一.1引言
TD-SCDMA技术的大力发展和成熟以及国家对该技术的支持,建设TD-SCDMA网络已经是大势所趋。
采用智能天线的TD-SCDMA技术导致馈线多,施工难度大,同时也加大了新兴移动运营商站址资源获取的难度。
如何解决这些问题是影响TD-SCDMA能够大规模部署的一个重要因素。
采用基于基带池构架的RRU(RemoteRadioUnit)远置的NodeB能够有效解决馈线多、施工难度大以及站址资源获取难的问题,是规模部署中的一种常用机型。
中兴通讯推出系列化基站,满足运营商的各种要求,将NodeB分为基带池BBU(BaseBandUnit)和远端射频单元RRU。
BBU和RRU划分方式如图1.11所示。
BBU和RRU之间的接口为光接口,两者之间通过光纤传输IQ数据和OAM信令数据。
图1.11NodeB划分为BBU和RRU
提示:
多个基带处理单元作为资源池,可以灵活分配给本地和远程各站点不同扇区的载波。
多个射频单元可以组成本地站点或多个远端站点。
基带部分称为基带池,射频单元称为远端射频单元。
IQ:
IQ数字基带信号,OAM:
运行、管理和维护。
ZXTRR04是符合3GPPTD-SCDMA标准的、基于基带拉远的一种RRU,和BBU一起完成TD-SCDMA系统中NodeB的功能。
ZXTRR04施工方便,可以使运营商节省建网成本,快速开展业务,早日收回投资,满足运营商快速建网和盈利的需求。
一.2系统结构
R04是NodeB系统中的射频拉远单元,在NodeB系统中的位置如图1.21所示。
图1.21R04系统在NodeB中的位置
与R04相关的外部系统及接口说明见表1.21。
表1.21外部系统说明
外部系统
功能说明
接口说明
BBU
基带资源池,实现GPS同步、主控、基带处理等功能
光纤接口
UE
UE设备属于用户终端设备,实现和RNS系统的无线接口Uu,实现话音和数据业务的传输
Uu接口
扩展RRU
R04是4天线的RRU系统,组成8天线时需要扩展RRU
控制接口和时钟接口
级联RRU
实现1个或多个RRU级联
外部监控等设备
用户监控设备
干节点
RRULMT
对RRU进行操作和维护,在RRU本地接入
以太网口
一.3功能和特点
下面介绍基本功能和系统特点。
一.3.1基本功能
1.支持6载波的发射与接收
系统最多可以支持6载波的发射和接收,大大提高了系统的容量。
2.支持4天线的发射与接收
每个ZXTRR04支持4个发射通道和接收通道,从而支持4天线的发射和接收。
3.支持两个RRU组成一个8天线扇区
两个RRU共8个收发通道,可以共同组成一个8天线的扇区。
4.支持RRU级联功能
RRU提供上联光接口和下联光接口,能够使得RRU级联组网。
5.通道校准功能
通过对发射通道和接收通道分别进行校准,使各个发射通道间达到幅相一致的要求,各个接收通道也达到幅相一致的要求。
6.支持上下行时隙转换点配置功能
支持BBU对上下行时隙切换点的配置,支持的时隙切换点配置主要包括:
(1)时隙切换点在TS3和TS4之间;
(2)时隙切换点在TS2和TS3之间;
(3)时隙切换点在TS1和TS2之间。
7.支持到BBU的光纤时延测量和补偿
8.发射载波功率测量
支持各发射载波、天线DwPTS时隙周期性功率测量。
各载波、各发射通道分别测量。
参考点为天线连接处。
9.操作维护功能
主要包括:
故障管理、性能管理、安全管理、版本管理。
(1)故障管理功能
系统提供远程告警上报、远程告警查询功能,同时提供本地告警查询功能。
(2)性能管理功能
主要包括CPU利用率远程查询、内存使用率查询、光接口通讯链路性能统计查询、主备通讯链路统计查询。
(3)安全管理功能
系统对并发访问进行控制,当多用户并发操作时,保证系统安全。
(4)版本管理功能
主要包括远程版本下载、远程版本信息查询、本地版本下载,本地版本查询、以及Boot版本本地下载以及硬件版本信息查询等。
多种版本管理功能在实际的组网应用中提供了多种选择性,方便用户工作。
10.电源管理功能
主要包括本地射频通道电源管理,系统可以通过命令打开或者关闭本地射频通道电源、远程射频通道电源管理,以及断电告警。
11.透明通道功能
系统提供一条到远程操作维护终端的透明通道,方便用户操作。
一.3.2系统特点
1.关键技术
(1)天线校准
由于BBU+RRU支持智能天线,要求各收发通道幅相一致。
但由于各收发通道的离散性,其幅相一致性能不能满足智能天线的要求,因此需要通过天线校准进行补偿。
天线校准在RRU进行。
天线校准(AC)和功率校准(PC)一起为波束赋形和联合检测提供最优的条件。
(2)功率校准
在RRU中,通过高精度的功率检测和补偿方法,使得收发通道模拟部分的误差得到降低,保证天线单元的准确的发射功率和接收通道准确的增益。
(3)通道时延测量
智能天线对各通道时延一致性的要求比较高,在时延不一致的情况下需要产生相应的告警,并对通道重新同步。
解决这一问题的方法是对通道时延一致性进行测量。
(4)主从概念
当一个扇区配置8天线时,需要两个RRU才能实现。
组成一个扇区的两个RRU之间的主从关系包括时钟主从、校准主从和控制主从。
(5)光接口通讯
系统提供两个光接口,用于RRU的级联和环形组网。
光接口速率为1.25Gbps,提供24A×
C的容量。
(6)无线口同步
无线口同步是指NodeB间的TDD同步,采用GPS方式进行同步。
2.应用优点
(1)应用范围广
适用于密集城区、一般城区、城市郊区、县城、城镇等多种区域。
(2)功率大,覆盖面积广
(3)容量大
系统支持6载波发射和接收,系统容量大。
(4)支持多种天线
系统支持多种天线,包括8天线圆阵列智能天线、8天线线阵列智能天线和4天线线阵列智能天线和非智能天线。
(5)避免馈线过长,方便工程安装
系统采用光纤拉远方式,避免射频馈缆太长,增大建设建网的工程量和成本,方便工程安装。
(6)支持软件在线平滑升级
系统支持远程在线软件平滑升级,方便维护操作。
(7)支持远程操作维护,减少维护工作量
(8)支持灵活的组网方式
系统与BBU配合支持星形组网、链型组网、环型组网以及混合组网,满足不同应用场景下的组网需求。
3.工艺结构特点
(1)采用自然散热形式的铝合金压铸壳体结构,整体结构分为上下壳体两部分,结构紧凑,体积较小,散热面积大,且批量生产成本低。
(2)壳体采用铝合金压铸成型,表面进行导电氧化处理,外表面喷漆(中兴银)。
壳体的壁厚均匀,在壳体的外侧壁上设置有加强筋,用于增加强度。
(3)上下壳体之间有一对铰链,保证在开关壳体时不会损失内部的电缆。
铰链直接和壳体铸在一起的。
(4)在上下壳体的侧壁上设置有两只把手,以方便各种场合下的搬运。
同时为了便于工程现场进行吊装的需要,可在壳体的顶部加装吊环螺栓。
(5)设备的所有对外接口都分布在底部,所有电缆通过转接头进入壳体内部,电缆转接头都自带密封垫,满足防水和防尘的要求。
整机防护设计满足IP65要求。
一.4技术指标
1.结构参数
外形尺寸:
480mm×
440mm×
200mm(长×
宽×
厚)
重量:
28kg
2.供电
-48VDC(变化范围:
-35VDC~-57VDC)
220VAC(变化范围:
130V~300V;
频率波动范围:
45Hz~65Hz)
3.环境要求
●工作环境要求见表1.41。
表1.41工作环境要求
工作环境
无气候防护场所固定使用(室外)
生物环境条件
4B1
化学活性物质条件
4C2
气候环境条件
温度
℃
-40~+55
相对湿度
%
5~100
温度变化率
℃/min
0.5
气压
kPa
70~106
太阳辐射
W/m2
1120
凝露条件
-
有
贮存环境要求见表1.42。
表1.42贮存环境要求
应用环境条件
贮存(有气候防护场所贮存,带包装)
-40~+70
10~100
1
70~106
4.功耗
单机最大功耗:
150W
5.系统指标
双工方式:
TDD
●频率范围:
2010MHz~2025MHz
●射频信道栅隔:
200kHz
码片速率:
1.28Mcps
载波带宽:
1.6MHz
●最大支持的载频数量:
6
●每通道最大发射功率:
2W/6载波(单通道)
天线类型:
支持8/6/4天线智能线阵/圆阵天线,支持两天线分集,支持单天线
●接收机灵敏度:
-113dBm(单通道)
●输出频率稳定度:
±
0.05ppm
●物理接口:
光接口、天馈接口、电源接口、校准接口、主从控制接口、干节点接口、主从时钟接口
6.接地
不超过10Ω
7.可用性指标
可用性指标:
99.9997%
MTBF:
大于200000小时
●MTTR:
30分钟
系统中断服务时间:
全系统中断<
1.656分钟/年
第二章结构和原理
本章主要介绍产品的结构和原理。
包括软件、硬件结构和工作原理,软件的接口和通信、配置说明等。
二.1硬件系统
下面介绍R04的硬件结构和硬件工作原理。
二.1.1结构布局
1.整机外形
R04整机外形如图2.11所示。
图2.11R04外形结构
2.机箱布局
机箱内部布局如图2.12所示,单板说明见表2.11。
1.指示灯3.RSP4.RPP5.绝缘盖板6.RIIC7.RTRB8.RPWM9.RFIL10.RLPB
图2.12机箱单板布局
表2.11单板说明
单板名称
说明
RIIC
RRU接口中频控制板
RTRB
RRU收发信板
RLPB
RRU低噪放功放子系统
RFIL
RRU腔体滤波器子系统
RPWM
RRU电源子系统
RPP
RRU电源防护板
RSP
RRU信号防护板
2.外部接口
R04外部接口如图3.13所示,接口说明见表3.12。
1.MS_COM2.PWR3.EAM4.MS_CLK5.OP-B6.OP-R7.ANT_CAL8.ANT19.ANT210.ANT311.ANT4
图2.13R04外部接口
表2.12R04外部接口说明
接口标识
接口名称/型号
连接外部系统
接口功能概述
ANT1
天线端口/N型FEMALE密封插座
RRU→天馈系统
天馈连接接口,用于与天馈连接实现与UE的空中接口的传输,以及天线校正。
ANT2
ANT3
ANT4
ANT_CAL
OP_B
上联光纤端口/对纤密封光纤插座
RRU→BBU或RRU
实现与BBU或者级联RRU之间的IQ数据和通讯信令的交互。
OP_R
下联光纤端口/对纤密封光纤插座
MS_COM
主从通信互联端口/10芯航空插座
M_RRU→S_RRU
实现主从RRU组网的通讯,同步等信息的互连和交互。
MS_CLK
主从时钟互联端口/10芯航空插座
EAM
外部设备环境监控端口/10芯航空插座
RRU→外部设备
通过该接口为外部设备提供环境告警和控制信息的交互。
PWR
电源端口/3芯航空电源插座
RRU→电源设备
通过该接口实现对RRU的电能供应和保护接地
3.指示灯
RIIC板指示灯如图2.14所示。
图2.14RIIC板指示灯
RIIC指示灯定义见表2.13。
表2.13指示灯说明
序号
指示灯丝印
信号描述
指示灯颜色
物理属性
4V3
6V电源指示
绿色
硬件
2
3V3
5V电源指示
3
FPGA
FPGA运行指示
4
OP2
光口2告警
红色
5
OP1
光口1告警
ALM
告警指示灯
软件
7
8
RUN
运行指示灯
RIIC指示灯状态说明见表2.14。
表2.14指示灯状态说明
指示灯名称
指示灯可能状态
状态的含义
ALMRUN
参见表3.15
EPLD
3Hz周期性快闪
FPGA无版本
1.5Hz周期性慢闪
FPGA有版本
常灭
EPLD没有烧入(可以在线下载)
常亮
光接口1无功率告警
光接口1工作正常(需要FPGA有版本)
Hz周期性闪烁
目前定义的为FPGA正常运行
FPGA无版本或FPGA运行异常
单板电源工作正常
单板电源工作异常或电源关闭
RUN和ALM的状态组合说明见表2.15。
表2.15RUN与ALM指示灯状态组合及表示意义
状态名称
RUN状态
ALM状态
表示含义
初始化
5Hz周期性闪烁
RRU处于初始化状态
正常运行
1Hz周期性闪烁
RRU结束初始化状态
Boot指示
复位按钮按下(灯全亮),硬件
处于boot过程中BSP以及vxworks初始化
2Hz周期性闪烁
处于人工模式
版本下载
版本下载中
故障告警
时钟告警
BBU通讯断
FPGA下载失败
自检失败
-
0.5Hz周期性闪烁
自检失败,中频芯片发现错误
二.1.2工作原理
1.总体框图
R04作为NodeB系统的室外拉远单元,其核心功能就是完成多载波多通道的上行和下行的基带IQ信号和天线射频信号之间的转换,为整个NodeB系统提供收发信通道。
该收发信通道主要包括RIIC、RTRB、RLPB、RFIL这4个部分,如图2.15所示。
图2.15R04收发信通道
(1)发射通道基本原理:
RIIC的数字中频部分接收光处理模块送来的多载波多通道的下行发射基带IQ数据,通过FPGA完成多载波和多通道的解复用;
将各个载波和通道的信号分别送给DUC部分,完成下行IQ信号的成形滤波,同时将每个通道的多个载波的基带信号进行不同的数字上变频后合路为多载波信号;
然后将该多载波信号调制到要求的数字中频后通过数模转换(DAC)变换为模拟中频信号送入RTRB板;
RTRB板对接收到的模拟中频信号进行滤波放大后调制到射频信号放大合适的增益,滤除杂散后送入RLPB板;
RLPB板将接收到的射频信号进行线性放大目标增益后通过环行器送入RFIL子系统;
RFIL滤除RLPB板送来的信号中的杂散,保证发射信号满足3GPP要求的杂散指标后,送给天线通过空口发射出去。
(2)接收通道基本原理:
每个天线接收用户的上行多载波射频信号,将信号送入RFIL;
RFIL对工作频带外的干扰信号滤除后,将信号送入RLPB板;
RLPB将接收到的用户的小信号进行低噪声放大后送入RTRB板;
RTRB板对该信号进行滤波后下变频为要求的中频信号,将该信号进行滤波放大后送入RIIC板;
RIIC完成模拟中频信号的ADC转换,将得到的多载波数字信号进行数字下变频分离为每个载波的信号后成型滤波,降采样为基带要求的数据格式送入FPGA,FPGA将得到的多个通道和多个载波的基带IQ信号复用后送给光模块。
2.单板功能
(1)RIIC板主要功能包括:
光接口,IQ交换功能;
数字中频下行4路发射功能,数字中频上行4路接收功能;
控制单元(CPU小系统);
射频单元控制,包括对RTRB、RLPB的控制;
单板温度检测;
离线生产数据存储;
时钟电路,主从同步,并参与空口同步(主要是FPGA部分);
天线校准的控制及数据缓存;
参与TX和RX环回时延测量。
(2)RTRB板主要功能包括:
4个下行通道:
中频信号滤波、放大、上变频到射频,滤波、放大输出至RLPB;
4个上行通道:
射频信号滤波、混频到中频后,滤波、放大输出至RIIC;
上行通道提供下行检测旁路功能;
实现校准信号的发射和接收;
射频本振信号的产生和主从本振和时钟的复用输出;
上下行通道的收发模式切换功能;
四个收发通道共本振;
主从本振和时钟互连的残余雷击防护功能;
板位识别,版本以及部分离线参数的存储功能;
通道的电源管理功能;
校准输出端口的残余雷击防护功能。
(3)RLPB板主要功能包括:
下行信号的线性功率放大;
上行通道的信号低噪声放大;
TDD双工功能;
发射信号采集,并通过上行通道传输功能;
RLPB电源管理和控制功能;
RLPB子系统内部温度检测功能;
RLPB的板位识别功能。
(4)RFIL板对整个RRU的发射杂散和带外阻塞指标非常关键。
主要完成对下行发射杂散和上行干扰的抑制,还具备防雷功能,能够吸收天线残余雷击,防止对系统的损坏。
(5)RSP板实现主从通讯的RS485信号的防雷,以及外部环境监控的干节点防雷。
RS485采用一级防雷。
干节点采用两级防雷。
(6)RPP板实现直流-48V的D级雷击浪涌防护,同时实现一级EMI滤波。
另外RSP作为整机的等电位连接排,所有的浪涌电流都从RPP泄放到大地;
RPP通过等电位连接线连接到基站外壳。
(7)RPWM板完成电源转换功能,将输入的-48V电源转换为各单板需要的各种直流电源,
3.和BBU及RRU通信
和BBU的通信,物理层是通过光纤链路上分配的信令通道传送数据,数据链路层采用IP/PPP/HDLC协议栈。
当两个RRU组成一个扇区时,两个RRU之间的通信采用串口通信,物理层为485标准,二者之间的通信采用半双工的方式,其中一个RRU为主控。
二.2软件系统(软件功能原理)
二.2.1总体结构
RRU中只有一个软件子系统RSW。
该软件子系统位于RRU内部的RIIC光接口中频控制板上,软-硬件总体层次结构如图2.21所示。
图2.21软-硬件总体层次结构
1.BSP是硬件子系统的接口,主要作用是为商用操作系统以及RSW提供一个操作硬件的接口,作为上层软件操作硬件的代理,屏蔽硬件实现和操作的复杂性,方便软件系统的设计以及移植;
此外,BSP针对硬件平台提供一定的初始化功能,建立起商用操作系统运行的环境。
2.实时操作系统vxWorks在BSP之上,提供通用的操作系统资源管理功能,并可根据配置提供一定的组件服务,如FTP、TELNET等。
3.RSW是应用层软件,使整个系统能够正常工作,提供对系统的操作维护流程。
二.2.2接口和功能
软件子系统外部接口如图2.22所示。
接口说明见表2.21。
图2.22软件子系统的外部接口
表2.21软件子系统的外部接口说明
接口类型
连接的子系统
软硬件接口
RIIC硬件子系统
软件控制硬件的接口,通过BSP实现。
外部接口
LMT
本地操作维护接口,通过命令行实现。
RRU
组成8天线系统时的RRU之间的通讯接口。
和BBU的通讯接口。
RSW包括保证RRU正常工作的所有操作维护的内容。
包括配置管理、版本管理、性能统计、测试管理、安全管理、诊断测试、天线校准、功率校准以及虚拟机环境、系统控制、通讯处理等功能模块。
第三章组网和配置
本章主要介绍R04的组网和配置方式。
三.1组网方式
ZXTRR04与BBU配合支持星形组网、链形组网、环形组网和混合组网。
三.1.1星形组网
ZXTRR04星形组网方式如图3.11所示。
图3.11ZXTRR04星形组网
星形组网时BBU和每个RRU直接相连,RRU设备都是末端设备。
这种组网方式简单,维护和工程都很方便。
信号经过的环节少,线路可靠性较高。
三.1.2链形组网
ZXTRR04链形组网方式如图3.12所示。
图3.12ZXTRR04链形组网
链形组网方式最后一个RRU信号经过的环节较多,线路可靠性较差。
适用于呈带状分布的,用户密度较小的地区,可以节省传输设备。
缺点是可靠性差,一旦某个RRU和BBU出现断链,该RRU后面的RRU都会和BBU断链。
三.1.3环形组网
ZXTRR04环形组网方式如图3.13所示。
图3.13ZXTRR04环形组网
环形组网时一个BBU与多个RRU相连,起始RRU和最后一个RRU都连接到BBU上,形成一个环。
环形组网比链形组网可靠性高,当环的某一部分
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