一種新型移動式通信基站設計

劉琨偉 李中澤

（濟南薩博特種汽車有限公司，山東濟南 250200）

0 引言

近年來，通信運營商的基站選址變得越來越困難，一方面隨著居民自身健康、環保意識的提高，公眾對通信基站建設所帶來的輻射等問題產生了憂慮；另一方面，過于昂貴的機房租賃費用使運營商的建設成本大幅提高。但隨著城市建設步伐的不斷加快，大型居民區等人群集中的區域逐步增加，覆蓋弱區和網絡容量緊張等問題亟待解決。由于城市規劃、業主變更等原因造成的基站被迫停閉、搬遷等現象也逐漸普遍化，網絡質量難以保證。另外，包括自然災害、事故災難、公共衛生事件、社會安全事件等突發事件和突發話務高峰，對運營商網絡安全的保障能力也提出了很高的要求，應急通信車在此種場景應用中發揮了重要作用。

應急通信車雖然部署靈活，但其造價也相對昂貴，動輒幾百萬元1輛，而且應急通信車需要專人24 h不間斷值守，保衛應急通信車本身及周圍群眾安全。因此，存在購置費用高昂、運行支出費用過高、不適合長期無人值守等缺陷，影響了其應急通信作用的發揮。針對以上問題，解決方式是既能夠滿足應急通信的目的，又能費用低廉、快速調動、無人存放。

圖1 新型移動式通信基站

1 一種新型移動式通信基站設計

筆者所在公司研制的新型移動式通信基站把通信基站裝在單軸半掛車上，利用牽引車快速調動，實現了部署靈活、急速響應、成本低廉的目的。該基站的總體方案如圖2、圖3和圖4所示。

圖2 廂體布局圖

圖3 通信設備艙側視圖

圖4 展開工作示意圖

1.1 半掛車底盤

半掛車尺寸按照上裝廂體6 000×2 436×2 540 mm設計，采用空氣懸架(SAF帶ABS）、單軸(10)、50＃牽引銷、10.00R20鋼絲胎(5條)、前單動支腿后液壓擴展支腿和4周裙板等組成，電路、氣路、車架結構及其他按國家標準，并配有備胎搖把、輪胎套筒、軸頭套筒一套/臺等隨車工具。

1.2 廂體

廂體外部尺寸為6 000×2 436×2 540 mm(長×寬×高)，分成通信主設備艙、升降天線及輔助設備艙、發電機工作艙3個區域；廂體采用鋁大板結構，塔艙留天線塔井口及艙蓋，設備艙頂安裝空調，4周加不銹鋼護欄；塔艙開后門，設備艙開側門，發電機艙開前翻板；廂體后部開車外接口窗，照明、配電按照國家標準；外部噴涂按照最終客戶要求圖案，加側爆閃警燈；設備艙內部黏貼波音布，鋪設地板；塔艙內壁噴漆，花紋鋁板、地漏；油機艙加消音內飾；頂部加照明燈及泛光燈，后部加倒車監視探頭。

1.2.1 通信主設備艙

通信主設備艙最大可擺放14個機柜位，完全滿足使用及升級擴展要求，整機的控制系統也安裝于此。控制系統柜采用操控臺形式，兼做工作臺，所有線纜均采用半封閉式走線架，所有通信設備均通過減震器固定于地板上，以提供二次減震。

1.2.2 升降天線及輔助設備艙

升降天線及輔助設備艙安裝天線升降塔、云臺系統及其它輔助系統，頂部開有自動天窗。

1.2.3 發電機工作艙

發電機工作艙安裝一臺柴油發電機及副油箱，全機的野外用電均由此提供。發電機艙底部和頂部開有通風口，利用軸流風機進行強制通風散熱。

1.3 基站天線桅桿(塔)系統

1.3.1 天線桅桿簡介

基站天線桅桿采用15 m電動升降桿，升降桿頂端安裝基站天線、微波天線、避雷針和監控攝像機；升降桿收起后，所有頂端設備可完全收攏于廂體內；使用自立式重載升降桿，承載能力可達300 kg，有安全、備份措施，當自動升降功能出現故障時，可手動升、降；具有良好的抗風性和穩定性，升高到最高處、無拉線時在8級陣風下可正常工作，打開拉線后可抗10級陣風；具有良好的耐腐蝕性、防水性和免維護性；塔上配專用避雷針。

1.3.2 天線云臺系統

天線云臺系統由基站云臺系統(以下簡稱“基站天線”)、微波云臺系統(以下簡稱“微波天線”)及避雷系統3部分組成，基站天線和微波天線均安裝于一個基架上。基架除給基站天線和微波天線提供動作平臺外，還可在天線升降塔收回車內時完成基站天線的回收和微波天線的折疊動作，以縮小二者在車內的體積。

1.3.3 饋線收放系統

配置饋線系統，采用盤簧方式，能使饋線、控制線及電源線同步送線和收線；能保證線纜在升降塔升降時無需人員干涉，無相互纏繞，布放整齊，固定可靠；饋線收放可以在沒有電力的情況下正常工作。在天線塔升降過程中，保證饋線盤與天線塔配合工作，同步收放；饋線采用扁平編組方式，外部有軍用尼龍布護套，按照線序和位置將饋線傳入事先編排好的護套中，在升降塔上每隔一定距離設置饋線的固定框，防止饋線因風擺動。

1.4 液壓平衡支撐系統

1.4.1 自動調平支撐系統

液壓平衡支撐系統以車載蓄電池為電源，將支撐腿通過安裝支架固定在掛車大梁的合適位置，使用時支撐腿向下伸出觸地，將車身頂起，使整機的大部分重量由支撐腿支撐，減輕懸架負載；使用完畢時，支撐腿向上收起，離地有足夠的高度，確保不影響行車及設備安全；平衡支撐系統采用電控液壓支腿，支腿可自動伸出和調平，發生故障時可采用手動方式；支撐系統設置與牽引車供電相聯系的報警裝置，在支撐未全部收回到位的情況下報警信號不消除。

1.4.2 外擴機構設計

配置后部支腿擴展系統，伸出距離大于500 mm，擴展機構伸展到位后，自動平衡支撐系統再開始工作；后部擴展支撐腿與前部支撐形成等邊三角形形態，增強基站使用時的平衡能力。

1.5 電源系統

系統配備3套供電方式，即柴油發電機供電、外接市電供電和后備蓄電池應急供電。直流用電設備使用開關電源進行供電。在具備市電供電的情況下首選市電供電；在市電停電時，柴油發電機自啟動發電；恢復市電供電時柴油發電機停止工作并切換為市電供電。市電和柴油發電機切換期間，由電池供電，確保供電連續不間斷，保證通信設備的工作。發電機自啟動系統與電控系統集中在一個機柜內。在野外燃油供給困難的情況下，優先使用電池供電，在電池用完后發電機自行啟動對電池充電，同時給全系統供電，電池充滿后重新轉入電池供電。在野外燃油供給充足的情況下，優先使用發電機給全系統供電，電池處于浮充狀態。2種模式可在操控系統的控制下進行切換，該控制系統是整機控制系統的一部分。為了方便傳輸設備與外部接口線纜連接，在車輛右后側裙箱內設置外接口板。電源部分系統圖如圖5所示。

圖5 電源部分系統圖

1.6 集中控制監控系統

整機集中控制監控系統(圖6)用于整機系統控制，具有控制集中、結構簡單、重量輕、效率高、工作可靠、兼具觸摸屏及短距離無線遙控、遠程網絡遙控等特點。監控屏幕與塔頂監控攝像機相連，實時監控天線及微波形態。遠程控制系統通過互聯網連接，控制中心通過軟件程序、手機通過APP實現對整機的實時監控及遠程操控。集中控制系統設計有一鍵展開和一鍵收起功能，支撐腿展開、塔艙展開、升降塔升起等動作可通過按一鍵實現，并且各步驟之間有程序互鎖功能，即上一步動作程序未完成或未執行的情況下，無法進行下一步動作程序，保證系統的安全性，反過程同樣支持一鍵收起。

圖6 整機集中控制監控系統

1.7 防雷接地系統

移動式通信基站配備有基站天線和微波通信設備，直接架設在升降塔頂部，通過電動升降塔升高到15 m,這2種設備遭受直擊雷破壞的危險最大。通信主設備、傳輸設備、發電機、交流電源和直流開關電源全部裝載在廂體中,故電纜連接全部在倉內,而與外界沒有線路連接，受到感應雷破壞的可能比較小,防雷要求不明顯。因此，基站天線和微波通信設備防直擊雷成為設計的重點。防雷設備由LP I主動式防雷器、專用引下線和泄流地網構成,如圖7所示。

圖7 防雷接地系統

防雷接地系統采用微波天線和LP I主動式引雷器共塔架設的方法，可以有效保護整機免遭直擊雷的破壞。LP I主動式引雷器由長度750 mm、直徑18 mm的針尖和脈沖發生器構成，通過2 m過渡支撐塔與微波天線一起安裝在15 m升降塔頂部云臺上，可以有效防止天線饋線感應和直接引下的雷電流。這種防雷設計的實際應用，其有效程度高于傳統富蘭克林避雷器數倍。

1.8 空調系統

整機配有2臺車載頂置冷暖空調。空調采用全金屬結構，堅固、緊湊，沖擊、振動、碰撞、跑車等性能指標均符合國標要求。空調系統可保證在外部環境溫度為-50 ℃～55 ℃時，廂體內部溫度控制在16 ℃～28 ℃，相對濕度控制在10%～75%。因空調及取暖設備相對通信設備來說可靠性較低，而一旦空調及取暖設備出現故障，通信設備將無法正常工作。為保證通信設備的工作可靠性，采用2套空調及取暖設備，在成本增加不多的情況下，保證了通信設備的工作可靠性；同時在到達現場后，可同時開啟2套空調或取暖設備，使設備艙內的環境溫度能盡快達到通信設備正常工作的要求。

2 結論

筆者所在公司借鑒與比較國內外各類應急通信車、通信基站特點的基礎上，結合當前場景的使用需求，提出了產品設計的工作原理和總體方案，確定各系統設計框架，成功研制出一款部署靈活、成本低廉、功能齊全、智能可靠的移動式通信基站。經過投入到中國移動南京、無錫、蘇州分公司實際使用，達到預期要求，符合移動通信行業發展方向。