淺析eNodeB設(shè)備的硬件維護(hù)

陳曉芬

通過(guò)對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)無(wú)線側(cè)維護(hù)及研究，分析TD-LTE網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成和基站硬件特點(diǎn)，討論目前站點(diǎn)常見(jiàn)的各類故障產(chǎn)生原因，并對(duì)其進(jìn)行分類和總結(jié)。將eNodeB常見(jiàn)硬件故障原因分為時(shí)鐘類、天饋類和傳輸類故障，并說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)處置經(jīng)驗(yàn)，闡述不同類型故障的排查原則和定位思路，為eNodeB硬件故障排查提供了參考。

Based on the research on the wireless maintenance of TD-LTE network， the network composition and base station hardware characteristics of TD-LTE network are analyzed. Then the reasons for various common faults of the current site are discussed and concluded after classification. The common hardware faults of eNodeB are divided into clock class， antenna-feed class and transmission class. In addition， the experience of site disposal is expounded. At last， the troubleshooting principles and positioning ideas of faults with different types are illustrated， which provides a reference for eNodeB hardware troubleshooting.

TD-LTE eNodeB hardware maintenance fault handling

1 引言

隨著2013年12月工信部頒發(fā)“LTE/第四代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)（TD-LTE）”經(jīng)營(yíng)許可，中國(guó)移動(dòng)在國(guó)內(nèi)的試商用網(wǎng)絡(luò)正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。商用設(shè)備的增加導(dǎo)致基站故障呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，維護(hù)人員對(duì)新入網(wǎng)設(shè)備的不熟悉使得基站長(zhǎng)時(shí)間退出服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)效率低下。本文結(jié)合日常維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)分析eNodeB（Evolved NodeB，演進(jìn)型基站）常見(jiàn)的故障原因并進(jìn)行分類總結(jié)，為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)硬件維護(hù)提供解決參考。

2 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)組成

TD-LTE是由我國(guó)主導(dǎo)開(kāi)發(fā)并持有主要專利技術(shù)的第四代移動(dòng)通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)[1]。它采用控制與承載分離的全I(xiàn)P扁平化架構(gòu)，舍棄電路域及RNC（Radio Network Controller，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器），將原有3G網(wǎng)絡(luò)的5個(gè)協(xié)議狀態(tài)簡(jiǎn)化成2個(gè)，并使用非對(duì)稱頻譜資源，靈活配置幀結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，采用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）、MIMO（Multiple Input Multiple Output，多輸入多輸出）等關(guān)鍵技術(shù)[2]，使其具有延時(shí)低、頻譜效率高、資源要求少、用戶體驗(yàn)好等特點(diǎn)[3]。

TD-LTE邏輯網(wǎng)絡(luò)由EPC（Evolved Packet Core，分組核心演進(jìn)）和E-UTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，演進(jìn)的通用陸基無(wú)線接入網(wǎng)）兩部分組成。其中，EPC為T(mén)D-LTE核心網(wǎng)，由MME（Mobility Management Entity，移動(dòng)管理實(shí)體）、S-GW（Serving Gateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)）和P-GW（PDN Gateway，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)）組成[4]，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信令、本地網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)處理和用戶數(shù)據(jù)包與其他網(wǎng)絡(luò)的交互；E-UTRAN為T(mén)D-LTE接入網(wǎng)，由eNodeB構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)IP頭壓縮、RRM（Radio Resource Management，無(wú)線資源管理）功能、尋呼信息和廣播信息的調(diào)度傳輸及用戶數(shù)據(jù)加密等功能[5]。

3 eNodeB硬件組成

目前，華為、大唐、中興等國(guó)內(nèi)主流TD-LTE設(shè)備廠家均采用分布式站點(diǎn)硬件配置，即將基帶處理單元（BBU）與射頻處理單元（RRU）分開(kāi)。無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)使用這類設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)布放靈活，實(shí)現(xiàn)快速分布式組網(wǎng)，并具有較好的冗余性，擴(kuò)、減容等網(wǎng)絡(luò)調(diào)整實(shí)現(xiàn)將更為簡(jiǎn)單。

BBU一般采用機(jī)框+板卡的形式，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需要配置硬件，一般由電源單元、交換控制和傳輸單元、基帶處理和Ir接口單元、環(huán)境監(jiān)控單元及風(fēng)扇控制單元組成。交換控制和傳輸單元主要實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的輸入和分發(fā)、業(yè)務(wù)和信令的交換、控制面協(xié)議的處理、與S1/X2接口連接等功能；基帶處理和Ir接口單元主要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)Ir接口、基帶數(shù)據(jù)的匯聚和分發(fā)、物理層和MAC層算法等功能。

RRU則一般封裝成一個(gè)整體，僅在外部預(yù)留光口、天饋線接口、電源接口，實(shí)現(xiàn)中頻處理、降噪和濾波等功能。

4 eNodeB故障類型及處置方案

福建寧德從2013年TD-LTE測(cè)試網(wǎng)絡(luò)建設(shè)至今，eNodeB時(shí)鐘故障約占硬件故障總數(shù)的21%，天饋類故障占24%，傳輸類故障占36%，其余19%的硬件故障為硬件損壞等其他原因。因此，掌握eNodeB時(shí)鐘、天饋和傳輸故障的處置是提高搶修效率、處理故障的關(guān)鍵。

由于設(shè)備集中度較高，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障后，維護(hù)人員根據(jù)告警初步判斷并攜帶相關(guān)設(shè)備硬件到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行逐件替換。這種粗獷式搶修方式經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)硬件攜帶過(guò)多、硬件到現(xiàn)場(chǎng)仍無(wú)法處置故障、無(wú)故障硬件被隨意替換等問(wèn)題，不僅效率低下，增加網(wǎng)絡(luò)硬件維修費(fèi)用支出，而且設(shè)備問(wèn)題得不到反饋處理，不利于硬件設(shè)備的研發(fā)與改進(jìn)。

在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)過(guò)程中，必須摒棄原有的維護(hù)模式，積極進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題探究和反饋，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障告警時(shí)，應(yīng)遵循先底層后高層、先硬件后軟件的處置原則，結(jié)合網(wǎng)管告警、設(shè)備告警燈及維護(hù)設(shè)備定位故障點(diǎn)，準(zhǔn)確完成故障搶修任務(wù)，提高生產(chǎn)效率。endprint

4.1 時(shí)鐘類故障處置方案

eNode時(shí)鐘類故障主要是基站GPS系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。GPS系統(tǒng)由BBU側(cè)接口板、GPS蘑菇頭、浪涌保護(hù)器和跳線組成。網(wǎng)管側(cè)監(jiān)控到的系統(tǒng)告警一般為時(shí)鐘不可用、GPS無(wú)法鎖星、時(shí)鐘參考源異常、系統(tǒng)時(shí)鐘失鎖等告警，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起基站退服。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)，60%的時(shí)鐘類故障主要是由于建設(shè)施工時(shí)不注意防水和接頭引起，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)饋線頭內(nèi)有金屬屑、饋線頭未接緊、防水不符合規(guī)范引起接頭進(jìn)水等施工質(zhì)量問(wèn)題，從而導(dǎo)致GPS短路。此外，GPS天線被遮擋或雷擊引起設(shè)備損壞也較為常見(jiàn)。

在處理時(shí)鐘類故障時(shí)，應(yīng)先觀察現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，確認(rèn)GPS天線布放位置是否符合規(guī)范，其凈空90°內(nèi)不能有遮擋物且安裝在避雷針45°的覆蓋范圍內(nèi)，初步判斷各接頭堅(jiān)固及防水情況。完成現(xiàn)場(chǎng)檢查后，使用網(wǎng)管系統(tǒng)或基站近端登陸設(shè)備，對(duì)該站點(diǎn)下發(fā)無(wú)時(shí)鐘啟動(dòng)命令，若基站可以正常重啟一般為BBU側(cè)接口板故障，若無(wú)法重啟則可以采用萬(wàn)用表進(jìn)行系統(tǒng)故障點(diǎn)判斷。在浪涌保護(hù)器處斷開(kāi)連接的饋線，靠機(jī)房側(cè)檢查電壓值應(yīng)在5V左右，靠近天饋側(cè)檢測(cè)電阻值應(yīng)在幾十千歐，若無(wú)法檢測(cè)到正常數(shù)據(jù)則在對(duì)應(yīng)側(cè)進(jìn)行同向分段排查定位故障點(diǎn)。根據(jù)故障定位情況，替換損壞設(shè)備或重新制作接頭。

4.2 天饋類故障處置方案

eNode天饋類故障主要是基站天饋系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。天饋系統(tǒng)由天線、饋線、避雷器、RRU和跳線組成。網(wǎng)管側(cè)監(jiān)控到的系統(tǒng)告警一般為射頻單元駐波、射頻單元校準(zhǔn)通道異常、射頻單元通道異常、射頻單元下行輸出功率異常等告警，會(huì)影響基站信號(hào)發(fā)射功率出現(xiàn)小區(qū)降質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致基站退服。宏基站1個(gè)以上邏輯通道出現(xiàn)故障、室分小區(qū)1個(gè)以上RRU出現(xiàn)通道告警時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)上傳告警信息。天饋類故障一般為設(shè)備通道損壞、饋線進(jìn)水等原因引起。

處置天饋類故障使用基站端管理軟件LMT可以迅速完成故障點(diǎn)定位。近端登陸基站后，設(shè)置校準(zhǔn)周期并重新發(fā)起校準(zhǔn)，若系統(tǒng)告警顯示為8通道異常，則一般為校準(zhǔn)線故障，在校準(zhǔn)線正常的情況下系統(tǒng)會(huì)提示故障通道數(shù)量。將LMT中天線類型由智能天線改為非智能天線并重啟基站，待重啟完成后系統(tǒng)即可提示故障通道編號(hào)。此時(shí)將天線側(cè)對(duì)應(yīng)通道的饋線斷開(kāi)連接到衰減器并環(huán)回到RRU的CAL口上，再執(zhí)行一次校準(zhǔn)，若校準(zhǔn)通過(guò)則為智能天線對(duì)應(yīng)通道故障，若校準(zhǔn)不通過(guò)則為RRU通道故障。

如果現(xiàn)場(chǎng)條件不允許，可以采用假負(fù)載或Site Master分段定位的應(yīng)急方案，通過(guò)假負(fù)載分段堵截測(cè)試駐波或Site Master定位，判斷饋線斷裂或饋線頭進(jìn)水的具體位置，若分段測(cè)試正常，則一般為智能天線或RRU通道故障。

4.3 傳輸類故障處置方案

eNode傳輸類故障主要是網(wǎng)絡(luò)傳輸異常導(dǎo)致。傳輸系統(tǒng)由BBU側(cè)接口板、光模塊、尾纖、RRU、法蘭盤(pán)、光纜、PTN和交換機(jī)等設(shè)備組成。網(wǎng)管側(cè)監(jiān)控到的系統(tǒng)告警一般為SCTP鏈路建立失敗、IR光模塊收發(fā)異常、IR光接口性能惡化、BBU單板維護(hù)鏈路異常等告警，傳輸故障必定會(huì)引起基站退出服務(wù)。

定位傳輸類故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)管告警類型明確傳輸異常段落進(jìn)行底層硬件排查。如告警為RRU側(cè)光口惡化，則重點(diǎn)查看RRU到BBU間的尾纖及光口；若告警為BBU鏈路異常，則使用ODTR確認(rèn)傳輸線路情況，并排查BBU側(cè)光口。ODTR和光功率計(jì)是物理層硬件排查必不可少的檢測(cè)工具。ODTR用于測(cè)試光纜連接通性，可準(zhǔn)確測(cè)試光纜纖芯衰耗情況、定位斷點(diǎn)。光功率計(jì)用于測(cè)試光口收發(fā)光情況，當(dāng)光口接收/發(fā)射功率大于-100dB時(shí)為正常值；光功率計(jì)測(cè)試收發(fā)光不正常的情況下可以先替換光模塊再測(cè)試，若光功率正常站點(diǎn)卻無(wú)法接入，一般是由于傳輸距離與光模塊型號(hào)不匹配或鴛鴦線引起，尤其在RRU拉遠(yuǎn)站點(diǎn)最易出現(xiàn)這種情況。現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有光功率計(jì)協(xié)助測(cè)試時(shí)可以使用替換法定位，即交換光模塊，查看告警是否隨著光模塊的移動(dòng)而變化，若光模塊變化告警位置也變化，即為光模塊故障。

硬件正常的情況基站仍無(wú)法接入，需要通過(guò)近端登陸基站查看接口參數(shù)配置，如端口號(hào)、端口類型、插槽號(hào)、工作模式等配置數(shù)據(jù)，并嘗試ping S1接口的信令面和用戶面、鄰eNodeB和NEA，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層連通性檢查。網(wǎng)絡(luò)層ping不通則一般為S1/X2鏈路故障、NEA和ENB斷連故障，主要是由于LAN配置、IP地址、路由關(guān)系等配置不正確引起，需要由傳輸維護(hù)人員進(jìn)行后臺(tái)參數(shù)核查和調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)層可以ping通的情況下基站傳輸狀態(tài)不是“SCTP鏈路建立狀態(tài)為與對(duì)端建立成功”，則其傳輸層數(shù)據(jù)存在異常，需要由傳輸維護(hù)人員進(jìn)行SCTP等傳輸參數(shù)調(diào)整。

5 總結(jié)

由于TD-LTE設(shè)備入網(wǎng)時(shí)間短，因此在設(shè)備穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)方面遠(yuǎn)不如2G設(shè)備。隨著4G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，期間必然會(huì)出現(xiàn)許多故障，而故障處置不能單純依靠更換設(shè)備硬件來(lái)解決，需要正確判斷故障類型，準(zhǔn)確定位故障并有針對(duì)性地進(jìn)行處理，才能在提高維護(hù)效率的同時(shí)保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量，促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 杜瀅. TD-LTE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化最新進(jìn)展及展望[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)， 2012（11）： 36-39.

[2] 王曉東，張炎炎，趙旭凇. TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2012（7）： 1-5.

[3] 宋俊德. 發(fā)展4G要從認(rèn)真總結(jié)3G開(kāi)始[J]. 移動(dòng)通信， 2012（21）： 31.

[4] 沈嘉，索士強(qiáng)，全海洋，等. 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2008.

[5] 陳昌川，廖曉鋒，趙川斌. TD-LTE無(wú)線接入網(wǎng)介紹[J]. 通信技術(shù)， 2009（3）： 103-105.endprint