TELETEKNIIKAN LABORATORIOTELETEKNIIKAN LABORATORIO

38.116 TELETIETOTEKNIIKKA

KEVäT 1996

SEMINAARIESITELMä

GSM TUKIASEMA-ASENNUSPROJEKTIT

TEKIJä: PETEVEIKKO LYLY

37845U

SN

SISÄLLYSLUETTELO

LYHENNELUETTELO

ARP Auto Radio Puhelin

BIE Base Station Interface Equipment

BSC Base Station Controller

BSS Base Station Subsystem

BTS Base Transreceiver Station

CCITT ITU

DCS Digital Cellular System

DECT Digital Equipment Cordless Telephone

DSPU Digital Signal Prosessing Unit

ETSI European Tourist ja Sighseeing Institute

FU Frame Unit

GSM Globas System for Mobile telecommunications

MCLP Master Clock Unit

MSC Mobile Switching Centre

NMT 450/900 Nordic Mobile Telephone

OMC Operation and Maintenance Centre

OMU Operation and Maintenance Unit

PMR Private Mobile Radio

RMCA Receiver Multicoupler

RTC Remote Tune Combiner

RXUA Receiver

SUPB Power Supply

TXUA Transmitter

URL Uniform Resource Locator

WBCO Wide Band Combiner

XUPB Power Suplpy

1. GSM tukiasema-asennusprojektit

Tässä seminaariesitelmässä on keskitytty, ei niinkään aikaväleihin ja bittihyötykuormien vertailuun vaan asennusprojektin luonteenpiirteisiin. Mikä on henkilöstön rakenne, kuinka paljon aikaa kuluu mihinkin työvaiheeseen ja ylipäänsä kertomaan asioita, joita ei voi nähdä ETSI spekseistä vaan koetaan projektissa mukana työskentelemällä.

2. Johdanto

Erilaiset radiverkot, ARP, NMT 450/900, GSM, DCS, DECT, PMR jne on kaikki toteutettu soluperiaatteella. Jokaiseen soluun tarvitaan tukiasemassa oleva radiolähetinvastaanotin joka kantavuusalueellaan moudostaa solun. Solun koko ja muoto sekä kapasiteetti riippuu tukiasematyypistä, tehotasosta sekä antennityypistä. GSM verkon perusteellisempi rakenne selviää esim 21.2.1996 olleesta seminaariesitelmästä, jonka lyhennelmä löytyy URL polun http:/keskus.hut.fi/ takaa.

Jokainen radioverkkoprojekti on oma erilainen kokonaisuutensa. Se on luonnollista, koska kunkin maan olosuhteet vaihtelevat lainsäädännön ym tekijöiden seurauksena huomattavasti. Yhteisiä nimittäjiäkin on, kuten BSS:n (Base Station Subsystem) suuri osuus kaikissa projekteissa. Se on yleensä vähintään puolet kokonaisliikevaihdosta. Siten voidaan todeta BTS:en sekä BSC implementoinnin olevan tärkeä osa koko projektin kannattavuutta. Pitkällä tähtäyksellä vaikutus moninkertaistuu, koska huonosti menneen implementoinnin huhut leviävät nopeasti ympäri maailmaa.

Mailman ensimmäinen GSM puhelu soitettiin 1991 Suomessa. Sen aikaisia laitteita kutsutaan ensimmäisen sukupolven laitteiksi. Ne olivat vielä hyvin kömpelöitä. Esim Ericssonin tukiasema ei osannut virransäästötoiminteita lainkaan. Samoin Nokian tukiasemiin toimintasoftaa ei voitu suoraan siirtää tiedostosta, vaan ne editoitiin tunnin kahden aikana käsin jokaiseen asemaan erikseen. Toisen sukupolven laitteet muodostavat tällä hetkellä ennemmistön toimivista laitteista. Vuodesta 92 alkanut 2. sukupolven kehitys ja asennus on ollut suuri työ. Eri projekteissa toisen sukupolven laitteita on asennettu joka puolelle mailmaa. Siten sen toiminta eri lämpötiloissa ja olosuhteissa tunnetaan hyvin ja niiden viat ovat nykyään harvinaisia. Nyt tulleet 3. ja 4 sukupolvi ei ole ihan yhtä muuntelukelpoisia kuin toisen sukupolven laitteet, mutta pienemmän kokonsa ansiosta logistisesti ja ylläpitomielessä huomattavasti edullisempia. Tukiasema verkon hallinta tulee yhä vaikeammaksi, koska esim Suomessa Telellä on ainakin 10000 solua joiden seuranta ja käyttö vaatii hyvää verkonhallintaa.

Muut systeemit eivät asennusmielessä eroa GSM:stä lainkaan. Tietenkin radiotaajuudella on vaikutuksensa systeemin asennuspaikkoihin, mutta minkä tahansa järjestelmän toimitusprojektissa työskennellyt hallitsee 95% muiden järjestelmien asennusyksityiskohdat.

3. Organisaatio

Jokaisen maan paikalliset olosuhteet muokkaavat jokaisen projektin oman näköisekseen. Euroopan "vanhoissa" maissa erot ovat suuria, koska telekilpailun vapautuminen etenee eri tahtiin eri maissa. Vähemmän kehittyneiden maiden välillä erot ovat pienempiä.

3.1 Projektiorganisaatio

Click here for Picture

Tukiasematoimittajan oman organisaation koon määrittelee ennenkaikkea sopimus asiakkaan kanssa. Henkilöstöhallinnolliset asiat ja muu byrokratia nielee aina tietyn määrän ihmisiä. Usein jo ennen virallista sopimuksen allekirjoitusta on verkkosuunnittelu jo alkanut. Projektin kuluessa alkuvaiheen suunnittelupainotteinen henkilöstä muuttuu implementointipainotteiseksi kunnes lopuksi implementointihenkilöstönkin tarve vähenee asiakkaan oppiessa tekemään tarvittavat asiat.

Tukiasematoimittajan oma henkilöstö ei kuitenkaan useimmiten suorita varsinaista asennustyötä. Sen takia implementointihenkilöstö on asennusvalvoja tyyppistä. Tässä esitelmässä oletetaan, että kaikki asentava suorittava työ tapahtuu aliurakoitsijoitten toimesta.

3.2 Asiakkaan organisaatio

Asiakkaita on kahta päätyyppiä. Ensimmäinen tapaus on vanha valtiollinen yhtiö, jolla on kokemus teleoperoinnista. Tässä tapauksessa raudan toimittajan työpanos on pieni, koska asiakas tietää suurinpiirtein mitä tarvitsee ja miten toimia. Toinen yleisempi tapaus ainakin pohjoismaisille tukiasemavalmistajille on asiakas jonka historia on jopa vain vuoden mittainen. Nämä yritykset ovat juuri saaneet toimiluvan toimia operaattorina ja tällöin kiire haastamaan vanha monopoli on suuri. Kokematon asiakas tuottaa paljon työtä tavarantoimittajalle koska ihmiset on koulutettava lähes nollapisteestä. Alussa tapahtuu radiosuunnittelijoiden koulutus. Sen jälkeen alkaa implementointivastaavien treenaus, joka jatkuu kentällä asennuskohteissa kuukausia. Käyttö- ja ylläpitoihmiset pitää myös kouluttaa, mutta tässä tapauksessa kiire ei ole niin kova, koska aikaa kuluu kuukausia, ennen kuin verkko on kasvanut merkittävän kokoiseksi. Koska kaikki on aivan uutta asiakkaan työntekijöille, usein käy, että työntekijät vaihtavat osastoa tai etenevät jolloin taas tulee uusia ihmisiä koulutettavaksi.

4. Tukiasemalaitteet

Tukiasemaverkkoprojekteissa pääpaino on hardwarelogistiikassa ja installoinnissa. Softwaren osuus on vähäisempi volyymiltään. Suuntaus on koko ajan kohti pienempiä ja pienempiä tukiasemia. Samalle asiakkaalle voidaan tarpeen mukaan toimittaa toisen, kolmannen ja neljännen sukupolven tukiasemia.

4.1 Hardware

BSC ja tukiasema koostuu useasta eri kortista. Kortit ovat kiinni äitilevyissä jotka taas ovat kiinni kabinetissa. Kabinetteja on useita eri tyyppisiä tukiasema sukupolven ja konfiguraation mukaan. Uudet sukupolvet ovat kooltaan pienempiä. Myös sillä, onko tukiasema mahdollista sijoittaa suoraan ulkoilmaan (outdoor cabinet) vai pitääkö sitä varten olla lämmin kuiva huone (outdoor) on tietenkin tärkeä tekijä asentamiseen liittyen.

4.1.1 Antennit

Antenni tyypit vaihtelevat ominaisuuksiltaan ja kooltaan. Yksinkertaisin tapaus, tasaisesti ympärisäteilevä OMNI on ikäänkuin iso lanka antenni. Standardi antennityyppi on kuitenkin laippa-antenni, jonka suuntakeila on voimakkaasti eteenpäin., Sen etuna on usean solun tapauksessa saatava pieni takakeila jonka takia sitä käytetään paljon sektoroiduissa soluissa.

Click here for Picture Click here for Picture

Sektoroidun solun antenni sekä omniantenni

4.1.2 Kaapelit

Antennikaapeli on fyysisesti merkittävin kaapeli tukiasemassa. Kolmen solun tukiasemassa, jossa on kolme antennia joka solussa kaapelia kuluu helposti 500 metriä. Jos solun koko on suuri, niin kaapelina käytetään 7/8"foamia mutta pienemmillä soluilla, jolloin kaapelin aiheuttamat häviöt ovat pienemmät riittää 1/2". Varsinaisen antennikaapelin lisäksi 7/8" kaapelilla työskenneltäessä on oltava hyppykaapeleita, jotka ovat superflexkaapelia.

4.1.3 Tukiasemalaitteet

Kabinetti toimitetaan kokonaisena äitilevyineen. Kortit tulevat omissa laatikoissaan. Kortteja on paljon erilaisia. TXUA ja RXUA lähettävät ja vastaanottavat signaalia. Ennen antennikaapelia on vielä WBCO ja RMCA ja RTC. Ne muokkaavat tilanteen ja konfiguraation mukaan radiosignaalia eri TRX:lle jne. FU ja DSPU huolehtivat bittien käsittelystä. MCLP tahdistaa OMU kommunikoi BIE korttien kautta kohti OMC:tä. Virranlähteenä tukiasemakabinetissa on SUPB ja XUPB, jotka lähettävät äitilevyn piikkeihin oikean suuruiset jännitteet yksiköitä varten.

4.1.4 Virransyöttö

Virtalaitteistoratkaisut vaihtelevat projekteittain ja kunkin maan sähkömääräysten mukaan. Peruslähtökohta on kolmivaihe virta, josta pitää tehdä 48 V tasajännite tukiasemalle. Sitä varten tukiaseman yhteydessä on oma kabinetti tasasuuntaajille ja akuílle. Akkujen backup aika on normaalisti pari tuntia, jossa ajassa normaalin kolmivaihe virran loppuessa pitäisi OMC ehtiä hälyttää paikalle teknikko agregaation kanssa. Mielenkiintoinen yksityiskohta on tasasuuntaajien sallittu etäisyys akuista. Koska akuista saattaa kaasuuntua herkästi räjähtävää kaasua, ja koska tasasuuntajissa on iso kondesaattoreita, on hyvin todennäköistä, että kipinöintiä ilmenee tasasuuntaajien kaapeleita kytkettäessa ja irrottaessa. Sen takia akkujen sijoituspaikka on oltava EU uusimpien direktiiviehdotusten eristetty levyllä tai riittävän kaukana tasasuuntaajista.

4.1.5 Radiolinkit

Tukiasema kommunikoi BSC:iin päin 2 Mbit/s Abis yhteydellä. Se voidaan toteuttaa kuidulla, mutta useissa tapauksissa radiolinkki on edullisempi ratkaisu. Sen asentaminen on yksinkertaista, mutta vaatii hyvän suuntauslaitteiston.

Click here for Picture

4.1.6 BSC

BSC on kortistoltaan yksinkertaisempi kuin BTS. Ulkoisesti hyvin samantyyppisessä kabinetissa kuin BTS tai MSC on kortit tukiasemille sekä MSClle. Näiden korttien välissä on varsinainen BSC:n tukiasemia kontrolloiva osa. Tukiasema rajapinta nk Abis yhteys ja MSC rajapinta on CCITT merkinantoprotokolla #7.

BSC pystyy kontrolloimaan noin 96 tukiasemaa, joten normaalitapauksessa BSC lukumäärä ei ole kovin iso. Niiden sijaintiin vaikuttaa eniten kahden megabitin yhteyksien hinta. Jos kaksi megaa on kallis, niin tällöin BSC sijoitetaan siten, että BTS ovat mahdollisimman paljon tukiasemien keskellä. Jos taas kaksimegaa saadaan sujuvasti mihin kohtaan lääniä tahansa on järkevää ketjuttaa tukiasemat multidropchain tyyppisesti ja tuoda BSC samaan tilaan fyysisesti kuin MSC. Softwarepäivityksissä ym tilanteissa on erittäin mukavaa tehdä työt kerralla samassa huoneessa kaikkiin BSC sen sijaan, että matkustaa ympäri lääniä kullekin BSC:lle erikseen.

4.1.7 MSC/OMC

MSC/OMC on usein fyysisesti samassa paikassa. Laitteiston sijoituspaikka on oltava hyvin paloturvallinen ja ilmastoinnin on toimittava hyvin. Mm näistä syistä johtuen MSC/OMC sijoitetaan samaan tilaan. Asennusmielessä MSC on samantyyppinen kuin BSC. On vain paljon kabinetteja ja paljon samanlaisia kortteja.

4.2 Software

Softwareasennus on iso työ sekä MSC:ssä että BSC:ssä. Tukiasemaankin joudutaan komissioinnin yhteydessä lataamaan software. Riippuen projektista se joko jätetään tukiaseman muistiin tai tyhjennetään, jolloin toimintasofta ladataan BSC:stä. Joka tapauksessa tukiaseman toiminnnan mahdollista softa on pieni verrattuna BSC ja MSC/OMC softiin.Aina uudistuvat SW releaset takaavat BSC ja MSC softa-asentajille runsaat työmaat.

4.3 Muuta

Koska asennuspaikoissa on suuriakin vaihteluita, niin kaikkea tarvittavaa materiaalia on mahdoton luetella. Esim jos antennit ovat jollain kauniilla kaupunkialueella, saattaa antennien maalaaminen tulla tarpeelliseksi. Samoin eri maissa vaihtelevat liitin ym pikkutavaramarkkinat takaavat sen, että logistiikkamiehillä on aina opiskeltavaa, mitä kaikkea tavaraa pitäisi ostaa. Asiakkaiden toivomus on kuitenkin aina, että he saavat tukiasemat asennettuna semmoisilla liittimillä, joita he saavat lähi K-raudasta nyt ja tulevaisuudessa

5. Verkkosuunnittelu

Verkkosuunnittelu on kaiken perusta, kun ajatellaan operointia ja asiakaspalvelua. Huonosti suunnitellussa verkossa handoverit eivät toimi, kapasiteetti ei riitä ja käyttäjät eivät pysty tunnistamaan yhteysongelmia puhelimesta vai verkosta johtuvaksi.

5.1 Radiosuunnittelu

Radiosuunnittelu vaatii syvällistä radioaaltojen fysiikan tuntemista sekä raskasta suorituskykyä suunnitteluohjelmalta.

Asiakkaan strategian sekä sijoituspaikan ominaisuuksien perusteella valitaan tukiasemakonfiguraatio muutamasta perusratkaisusta.

Omni eli ympärisäteilevä solu on yleinen harvaan asutuilla seuduilla. Taajamissa tukiasemien solut sektoroidaan. Tällöin yhdestä tukiasemasta tulee kolme sektoria eli solua. Joissain maasto-olosuhteissa, vuoristolaaksoissa jne puoliomni muotoiset solut ovat paras ratkaisu. Suomessa harvaan asutuilla alueilla ja liikekeskuksissa taas yhden antennin signaali jaetaan eri soluihin vaikka tukiasemalla olisikin vain yksi TRX. Esim Lippulaivassa yksi TRX lähettää taajuutensa yhdeksällä eri antennilla.

Soluun tulevien TRX:ien lukumäärän mukaan määräytyy kapasiteetti. Solun ensimmäisen TRX:n ensimmäinen aikaväli kuluu signalointiin. Jos käytössä on kolmen solun tukiasema, yhteen soluun saadaan neljä TRX:ää jolloin puheaikavälejä saadaan 7+24 on 31 per solu eli tukiasemalle yhteensä. Omni tukiasemaan taas TRX:iä samaan soluun saa jopa yhdeksän, jolloin kapasiteettia tulee 7+64 on 71 puhelua. Täten havaitaan, että sektorointi tuo mukanaan kapasiteettihäviötä suhteessa TRX määrään eli raudan hintaan.

Normaali asennuksessa on yksi lähettävää antenni keskellä ja kaksi vastaanottavaa sivuilla. Multiplekserillä saadaan toinen vastaanottava ja lähettävä antenni yhdistettyä haluttaessa. Tärkeää kuitenkin on saada vastaanottavat antennnit riittävän kauas toisistaan, jotta tukiasema saisi paremmat erot GSM puhelimesta tulevat signaalien tason ja laadun vertailuun.

5.1.1 Radioaaltojen teoria

Radioaaltojen kenttävoimakkuus ja mahdolliset häiriöt on mahdoton arvioida tarkasti ennen asennusta. Suurin vaikutus, kun ajatellaan GSM teoreettista vähän yli 30 km kantamaa on maastolla. Pinnan laatu jakautuu topografiaan, mormografiaan ja maan sähköisiin ominaisuuksiin

5.1.1.1 Myyryläisen menetelmä

Topografia eli maan pinnan korkeuden vaihtelu voidaan ottaa huomioon radiotien yhteysväliä laskettaessa seuraavasti: Jos etenemistiellä (Fresnelin 1. vyöhykkeellä) on mäkiä tai muita esteitä, ne voidaan korvata vastaavan korkeilla veitsenteräesteillä ja soveltaa sitten diffraktiovaimennuksen laskentamenetelmää. Usean peräkkäisen esteen tapauksessa voidaan soveltaa ns Myyryläisen menetelmää. (TKK dipl työ v1961).

Click here for Picture

Tässä tapauksessa on kaksi estettä yhteysvälillä. Ensin määritellään pahin este (A), jonka vaimennuskerroin (Fa) on pienin (vaimennus suurin). Pidetään tämän esteen kärkeä antennina, ja määrätään seuraavaksi pahin este (B) sekä sille vaimennuskerroin (Fb). Nain jatketaan yli kaikkien esteiden (viimeinen este (N), vaimennuskerroin (Fn)) ja lopuksi lasketaan yhteinen vaimennuskerroin seuraavasti:

F (diffraktio) dB = Click here for Picture

Menetelmän on todettu käytännössä antavan hyviä tuloksia.

Mormografiassa yritetään ottaa pinnan laatu huomioon (rakennukset, metsä), mutta tähän asti tulokset ovat perustuneet kenttäkokeisiin. Se on ymmärrettävää, koska taajamien rakennuskanta vaihtelee paljon ja koska kesä ja talvi vaikuttavat radioaaltojen etenemiseen (puiden lehdet).

5.1.2 Verkon testaus

Jotta tukiaseman rakentamista ei jouduttaisi tekemään ihan silmät ummessa on jokainen mahdollinen tukiaseman paikka testattava ennen rakennusluparuljanssin jne aloittamista. Liikkuva tukiasema viedään suunnitellulle asennuspaikalle ja sitten toinen auto lähtee ajamaan ympäristöön. Signaalin voimakkuus ajon aikana rekisteröidään ja tämän jälkeen voidaan arvioida asennuspaikan hyvyyttä. Usein käytännön asennus toimii testitukiasema paremmin koska oikeat antennit toimivat paremmin, ovat paremmin suunnattu ja ehkä vielä optimaalisemmassa paikassakin.

Virheitä kuitenkin sattuu. Suurin syy virheisiin on se, että naapurisolun sama kanava eli samantaajuinen (0-400 khz ero) TRX on liian lähellä. Nämä virheet havaitaan integroinnin yhteydessä. Periaatteessa kanavasuunnitteluun on omat matemaattiset periaatteet, jolla ongelmaa saadaan pidettyä aisoissa. Käytännön maasto-olosuhteet ovat kuitenkin yllätyksellisiä, joten virheet ovat ymmärrettäviä etenkin kun installointia edeltävät testien aikana naapurisolut eivät ole vielä toiminnassa. Liian lähekkäisten kanavien aiheuttamat ongelmat on poistettava määrittelemällä kanavat uudelleen, koska kuitenkin sadat solut joutuvat tällöin uudelleen suunnittelun kohteeksi, niin korjaamiseen menee aikaa.

5.1.3 Käytännön kompromissit

Kuinka radioverkko suunnitellaan käytännössä?. Jos projekti tehdään toiselle tai kolmannelle operaattorille ko maassa on radioverkon suunnittelu erittäin yksinkertaista alkuvaiheessa. Uusi operaattori vain selvittää olemassaolevat mastot ja sijoittaa olemassa olevien antennien läheisyyteen omansa. Tämän alkuvaiheen jälkeen alkaa optimointi, jolla suuri taloudellinen merkitys kaupungeissa. Sisäpeitto ostoskeskuksissa ja parkkihalleissa sekä keskikaupungin katukuilujen tehokas kattaminen pienitehoisilla mikrosoluilla vaatii paljon työtä. GSM kanavien välinen taajuuseron on oltava vähintään 600 kHz joten naapurisolujen kanavat on suunniteltava siten, että ne eivät häiritse toisiaan.

Tasaisessa maastossa sekä vesillä liikuttaessa on uusimpana uutuutena kantaman mahdollinen pidentäminen 30kmstä jopa yli sadan kilometrin. Se perustuu siihen, että nykyinen aikavälin pituus 4 ms on asettanut radioaallon etenemisnopeuden mukaan limitiksi toiminnalle 30 km. Laskennallisesti viivästämällä on kuitenkin mahdollista venyttää toiminta säde jopa yli sadan kilometrin. Esim Nokia uusin tukiasemsofta tukee jo tätä mahdollisuutta. Kaupungeissa tällä ominaisuudella ei ole merkitystä, koska käytännössä viiden kilometrin päässä tukiasemasta signaali on aina huono.

Kaikkein hankalin parametri asennuspaikan metsästyksessa on kuitenkin human factors eli ihmisten ennakkoluulot. Useat maanomistajat ovat haluttomia päästämään operaattoreita tiloihinsa tai maillensa. Insinöörien tarkkaan tutkimat tukiaseman paikkaselvitykset eivät paljon auta, jos ao maanomistaja ei mastoa ja antenneja katolleen halua. Tällöin joudutaan jopa ostamaan koko tontti, joka tietenkin ei ole mukavaa miljardilainoja ottaneelle operaattorille.

5.2 Asennussuunnittelu ja asennus

Asennussuunnittelu on periaatteessa koko projektin kestävä tuotekehitysprosessi. BSC ja MSC asennukset on asennusten pienen volyymin takia melko hyvin hallittavissa, mutta BTS asennukset tuottavat päänvaivaa, koska asennuspaikat ovat erilaisia ja mahdottomia suunnitella tarkasti.

Tämän takia asennustyön onnistuminen vaatii, että asennushenkilökunta on koulutettu ymmärtämään periaatteessa, mitä tukiaseman toiminta on. Vain siten on mahdollista saada asennushenkilöt tekemään oikeita päätöksiä asennustilanteissa.

Asennuspaikkojen perusteella muodostuu asennuksiin kaksi pääryhmää. Katoilla taajamissa olevat tukiasemat ja mäkien päällä mastoihin ja kontteihin sijoitettavat tavarat.

BTS asennusolosuhteita voi yhtenäistää. Esim kontin käyttäminen ja kaikkien konttien samalla tavalla sisustaminen helpottaa jo paljon. Valmiista mallikuvista kopioidaan kaapeleiden järjestys jne yksityiskohdat.

Antennimastotkin voisi suunnitella identtisiksi. Samoin niihin voisi suunnitella kaapelikanavan johon kaapelikiinnikkeen tarkkuudella olisi suunniteltu kaapelin reitti. Antennikaapeli- sekä antenniasennus on kriittinen kohta koko tukiasemassa, koska muutoksien tekeminen niihin on aina kallista. Valitettavasti terästyön suunnittelu jokaisen kymmenen sentin huomioivaksi vaatii vähintään muutaman tukiaseman harjoittelun ja siihen ei aina tunnu olevan aikaa. Kun vielä usein on niin että maston tuomittaja ei tiedä tuon taivaallista kaapelin kiinnitysvaatimuksista, maadoituksesta ja sallituista taivutussäteistä, niin kaapelin asentaja joutuu itse tekemään paljon soveltavia päätöksiä. Ja koska antennikaapelin asentaja ei läheskään aina ole saanut tarvittavaa koulutusta on tukiasematoimittajan asennusvalvojilla suuri vastuu työnohjaajina.

5.2.1 Maadoitus

Maadoitus on saanut oman kappaleen asian tärkeyden takia. Se myös usein unohtuu. Tukisemia, BSC, MSC ja OMC asennettaessa on huolehdittava maadoituksesta työn aikana ja sen jälkeen.

Kortteja asentava henkilöstön on aina käytettävä rannemaadoitinta.

Mastot, antennit ja antennikaapelit on myös maadoitettava ja ylimmäksi on sijoitettava ukkosenjohdatin.

Tukiasema tilaan on tuotava päämaadoituspiste, johon kaikki sähkölaitteet kytketään. Kaikki maadoitusjohtimet on vedettävä suoriksi lyhintä mahdollista tietä, koska siten voidaan vähentään esim salamaniskujen vahinkoja. Koska korkeilta paikoilta on hyvä kantavuus on myös salamat helppo houkutella antennimastoihin. Se on pidettävä koko ajan tukiasema asennuksia tehdessä.

5.3 Logistiikka

Tukiasemien asennuksen ja kuljetuksen kustannukset ovat suuret aivan uusinta sukupolvea lukuunottamatta. Esim toisen sukupolven tukiasema on 230cmX60cmX60cm ja painoa on 200-300 kiloa. Kolmas sukupolvi joka nyt tulossa isolla volyymillä tuotantoon on puolet pienempi, mutta edelleen yli satakiloa. Uusin uutuus Prime Site on suunniteltu tuomaan sisäpeittoa ja se painaa enää 25 kg. Kaikissa tapauksissa logistiikka on tärkeä ja kallis osa tukiasemaprojekteja. Raudan riittävän varovainen käsittely kuljetuksessa on suurin tekijä viallisten yksiköiden prosentuaalisen osuuden määrittelyssä.

6. Käyttöönottotestaukset

Kun tukiasema, BSC tai MSC on saatu asennettua sen toiminta on tarkastettava. Tätä kutsutaan komissioniksi. BSC ja MSC testaus on mm yhteyksien testaamista. Välillä se on hyvin aikaa vievää, koska 2 Mbit yhteys saattaa olla kolmannen osapuolen, valtiollisen teleyhtiön monopoli ja tuoma. Vian siirtäminen heidän syykseen vaatii aina paljon tarkastuksia joihin kuluu helposti päiviäkin.

Tukiaseman käyttöönottotestaus muodostuu antennitestistä ja tukiasematestistä. Antennikomissioinnin tarkistetaan ReturnLoss mittauksella antennilinjan laatu GSM taajuuskaistalla. Siinä käytetään joko piirianalysaattoria tai yksinkertaisempaa graafisen kuvaajan piirtävää analysaattoria.

Tukiasemasta karkean visuaalisen tarkastuksen jälkeen tarkistetaan jännitteet ja kytketään tukiasema päälle. Ledien perusteella pystytään jo nyt näkemään jos joku osa ei toimi. Sitten osa osalta mennään eteenpäin, ladataan software (ei lopullinen mutta samantyyppinen) ja aletaan tarkastaa hälytyksiä. Niitä on sekä ulkoisia, että sisäisiä. Ulkoisia ovat ovi auki/kiinni, savu, lämpötila Sisäiset hälytykset ainoastaan tarkastetaan. Jos ne ovat päällä, niin aloitetaan vian metsästys, jossa aikaa saattaa kulua runsaastikin.

Oleellisin osa komissiointia on lähettimien ja vastaanottimien testi. Näissä testeissä tarkistetaan mm bittivirhesumma ja ne kirjataan ylös.

7. Integrointi

Komissioinnin jälkeen kaikissa osissa MSC, BSC ja BTS tehdään integrointi Integroinnissa laitteisto otetaan käyttöön niinkuin se tulee toimimaan kaupallisessa käytössä. MSC integrointi on iso juttu, koska keskus on aina suuri verkkoelementti. BSC integrointi ei ole niin fundamentaali vaikutuksiltaan. BTS integrointi on pienitöisin yksittäisenä suoritteena, mutta BTS suuren kappalemäärän takia siihen käytetty kokonaisaika on suurin.

BTS integroinnissa ensin tarkistetaan 2 MB linkin toimivuus. Sitä ennen BSC:lle on initialisoitu BTS. Kun linkki toimii, BTS voi initialisoida itsensä BSC alasladattavan softan avulla. Kelloyksiköiden toiminta tarkastetaan ja ensimmäinen testipuhelu soitetaan. Testipuheluita suoritetaan siten, että engineering phonella käydään kaikki aikavälit läpi (ko puhelimella voidaan lukittua kullekin aikavälille). Tämän lisäksi testataan handoverit solujen välillä ja tarkastetaan naapuritukiasema määritykset. Lopuksi tarkastetaan vielä ulkoisia hälytyksiä, jotta ne näkyisivät OMC jossa niiden tietoa eniten tarvitaan.

8. Laatu

Tukiasemaprojektin laatu on monitasoinen käsite. Periaatteessa siihen sisältyy koko organisaation, noin 200-300 henkeä työpanoksen laatu. Sinänsä se ei maksa mitään ylimääräistä. Se on vain knowhow. Tehdään oikeat asiat oikeissa paikoissa oikeassa järjestyksessä. Jotta hyvään laatuun päästään, on koko henkilöstön oltava jopa nöyrä, koska detaljit muuttuvat lähes päivittäin.

8.1 Laatukriteerit

On muistettava mikä on tukiasematoimittajan referenssi asennustyön ja verkon avauksen jälkeen eli noin 5 MSC:tä, noin 50 BSC:tä ja noin tuhat tukiasemaa (luvut tietenkin kuvaavat vain suhteita). Näiden komponenttien oikea sijoitus ja oikea asennus ja käyttö takaa verkon häiriöttömän toiminnan. Koska tukiasemien volyymi on valtava ja koska niissä on eniten erilaisia osia ja asennusolosuhteet vaihtelevat paljon, niin tukiasemien asennusvalvojilla ja komissioijilla on suuri vastuu projektin onnistumisesta. Kukaan muu kuin asennusvalvoja ei ole katsomassa laatua. Ongelmatapauksissa tukiasematoimittajalla on aina suurin vastuu.

Antennikaapeliliitosten on oltava tuulen-, veden- ja jäänkestäviä. Tukiaseman osien toimitus on tehtävä hyvin asennuksen kanssa koordinoidusti, jotta viallisten korttien määrä saadaan pidettyä pienenä. Viallisten osien prosentti kertoo paljon koko ketjun toiminnan laadusta.

Integrointivaiheessa viimeistään on kontrolloitava mahdolliset signaalin kulkua paljon häiritsevät asiat kuten naapurisolujen liian läheisellä kanavalla oleva liikenne. Jossain tapauksissa antennien epäonnistunut sijoitus aiheuttaa ongelmat.

Asennusten jälkeen testiautot ajelevat ja testaavat kentän voimakkuutta, handoveria ja muita parametrejä. Siten MSC, BSC, BTS, solu n ja TRX x receiver y1 tai y2 muodostama ketju tulee testattua tarkasti.

8.2 Tuotekehitys

Jokaisen uuden sukupolven mukana tulee uudet viat ja lastentaudit. Koska suuntaus on koko ajan kohti yhä pienempiä laitteita on erilaiset lämpöongelmat suuri ongelmien aiheuttaja. Esim kuumissa maissa tulee ongelmia, jotka Euroopassa tuskin tulisivat lainkaan ilmi.

Asiakkaan kanssa tehtävä kehitystyö, asennusmenetelmien kehitys, asennuspaikkojen suunnittelun parannus, materiaalien valinta jne on tärkeä osa ja hyödyllistä molemmille osapuolille. Koska projektit ovat niin useista kohdin erilaisia on mahdotonta antaa yleispäteviä ohjeita tukiasema-asennuksiin. Parhaat tuotteet syntyvät jokaisessa projektissa aktiivisen kehityksen tuloksena asiakas-tavarantoimittaja välillä.

9. Asiakkaan koulutus

Kuten jo aikaisemmin todettu BSS on aina yli puolet kokonaisliikevaihdosta. Loppuosa tulee SW päivityksista ja muusta technical suportista, MSC asennuksista ja oma merkittävä osansa on myös koulutustoiminnalla. Yllättävän usein operaattoreiden henkilöstön valtaosa on ensimmäistä kertaa töissä GSM tekniikan kanssa. No onhan se ymmärrettävää koska mailman ensimmäinen puhelu soitettiin 1991 Suomessa ja olemassa olevat operaattorit ovat imeneet kaikki alasta enemmän kiinnostuneet. Näiden untuvikkojen koulutusta varten verkon toimittajalla on hyvä olla oma koulutuskeskus, jossa koulutetaan asiakkaan henkilöstöä. Pohjana on globaalit koulutusohjelmat mutta ne modifioidaan paikallisiin olosuhteisiin sopiviksiprojektin edetessä.

10. Tukiasematoimituksen yksinkertainen malli

Click here for Picture

11. Loppusanat

GSM verkkojen ja niiden elementtien myynti on monimutkainen kokonaisuus. Tuotteiden tekninen monimutkaisuus yhdistettynä suuriin satojen henkien organisaatioihin takaa sen, että voidaan puhua työvoimavaltaisesta myynnistä.

GSM tekniikka avasi lopullisesti markkinat, joille ei loppua ole näkyvissä. Afrikka ja Etelä-Amerikka ovat lähes neitseellisiä alueita mitä tukiasemapeittoon tulee. Koska suurimmat rolloutit on tulevaisuudessa mahdollista saada juuri alikehittyneissä maissa, tulee sillä olemaan vaikutus myös projektien luonteeseen. Tukiaseman toimittaja joutuu ottamaan entistä suuremman roolin myös itse operoinnissa, koska osaaminen alikehittenyissä maissa ei leviä nopeasti. Siten voi todeta, että ainakin suomalaisen insinöörin näkökulmasta tukiasemaverkkojen toimituksessa on tulevaisuutta. Mobiilipuhelimen prässäys ja postittaminen ympäri maailmaa on pitkällä tähtäyksellä huomattavasti vähemmän työllistävä ja kannattava bisnes kuin satoja ihmisiä sitova tukiasemaverkon toimitus. Samoin Tauno Matomäen toteamus, että Suomessa ei hevosta pienempää tavaraa kannata tehdä toteutuu tukiasemaverkkojen tapauksessa.

12. Lähdeluettelo

1. Ascom Energy System ,AMS 48 /1700-6, User Manual

2. INSKO kurssimateriaali Julkaisu 109-89 Maadoitukset

3. INSKO kurssimateriaali Julkaisu 121-89 XV GSM verkko yleisesti

4. INSKO kurssimateriaali Julkaisu 153-90 XII Radiosuunnittelu

5. Ismo Lindell, Radioaaltojen eteneminen, 1994

6. Michel Mouly, Marie-Bernadette Pautet, "The GSM system for mobile communications"

7. Nokia Internal document NTCD BSM 1339- 51400-53135 BTS Installation Documentation in Omnitel Pronto Italia project

8. Nokia internal document, DE21 BTS User Manual, (Sector, Mini, Aco Rooftop, ACO Streetlevel)

9. Räisänen-Lehto, Radiotekniikka, 1995

10. X-URL: http://www.nokia.com/NTC/new.html ,"Uusin 4 sukupolven tukiasema prime site"