38.116 TELETIETOTEKNIIKKA
KEVäT 1996
SEMINAARIESITELMä
GSM TUKIASEMA-ASENNUSPROJEKTIT
TEKIJä: PETEVEIKKO LYLY
37845U
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
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).
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"