移动应急通信车

        2016年是移动通信诞生60周年，60年后的移动通信网已经成为世界上最大的无线通信网；中国移动通信网也已成为有14亿用户的最大移动网。尽管全国大中型城市基站密布，但在大型会议、大型比赛、发生自然灾害和突击抢险任务等场合，仍存在无线覆盖的热点和盲点，手机通话质量受到影响。为了保障在特殊情况下移动通信的通畅和安全、解决网络需求与业务应急手段落后的矛盾，需要随机增加一些应急基站，作为移动通信网的应急支撑体系。图4.8就是一辆移动通信公司的应急通信车。

        应急通信车种类众多，主要有：Ku频段卫星通信车、C频段卫星通信车、100W单边带通信车、一点多址微波通信车、24路特高频通信车、1000线程控交换车和900兆移动电话通信车等，见图4.9。 

图4.8应急移动通信车

图4.9短波通信车

 

       Ku频段卫星通信车和C频段卫星通信车都具备同时开通240路话音电话或传输1路数字彩色电视的功能，到达现场后，能迅速为大型活动、抢险救灾及缓和长途电路传输紧张状况等提供卫星电话或电视转播服务。

       一点多址微波通信车配备两个中继站、七个外围站和一个辅助站，通过中继站和外围站可把市话用户延伸到中心站周围100km的任何地方。该系统能开通248路电话和四路数据。

       1000线程控交换车就是一个小型电信局，可以作为长途转接局、长途终端局、市话汇接局、市话端局及ISDN终端局使用。该车在全国各地以0997局向接入公众网，提供各种电信服务。

       目前，民用移动应急通信车的应用多是中国移动公司的GSM制式的，所以本节就GSM制式的移动通信网络及设备进行重点介绍。 

       移动应急通信车主要用于疏通突发话务和故障，其主要应用有以下功能。

       (1)替代故障基站：无线网中经常有少数基站出现故障，在故障未排除之前，可以使用移动应急通信系统替代原有基站，弥补故障造成的通信空缺。

       (2)突发话务：北京、上海、广州等大城市频繁岀现的突发性话务，一些特殊会议召开的地方，也会出现短暂的话务高峰，可以启用移动应急通信系统满足突增的话务要求。

       (3)无线网络优化：无线网络扩容、升级频繁时，需要有临时应急通信系统使网络能够平滑过渡。网络调整时，要对基站进行割接，在基站的工作中断时，可以开启应急通信系统，保障通信的顺畅。

移动应急通信车可按不同的需求，灵活组成相应的无线通信网。

1.替代GSM公众陆地移动网中的故障基站子系统(BSS)

       当GSM公众陆地移动网中的某基站控制器(BSC)突然发生故障时，可用应急移动通信BSS,通过A口和A.bis接口来替代。

       当GSM公众陆地移动网中的某基站(BTS)发生故障时，可用应急通信BTS替代故障基站，有两种替代方式。

       (1)如果移动网中的基站釆用的设备与应急通信BTS为同一生产厂家，可通过A-bis接口直接替代故障基站。

       (2)如果移动网中的基站釆用的设备与应急通信BTS不是同一生产厂家，可通过A接口替代故障基站。

2.增加GSM公用数字移动电话网的容量及覆盖范围

       在公众陆地移动网信道容量不足的地方，或无法覆盖到的盲点地区，可使用应急通信系统，增加移动网容量和覆盖范围。

       GSM应急移动通信车的使用场合主要在城镇露天及野外，而且要求全天候工作。根据这一情况，其应具备以下性能。

       (1)可移动性；车辆本身应具有良好的通过能力及避振能力(<0.5g/60km)以保护车上设备。

       (2)极高的性能可靠性和安全性。

       (3)整车应具有良好的自防护能力及自恢复能力。

       (4)至少抗九级阵风的能力，以便具有极强的野外工作能力(超过九级阵风可另加固定钢缆)。

       (5)良好的自主工作能力，较高的自动化程度，以尽量减少工作人员的数量，减少工作强度及减短工作准备时间。

       (6)天线升降塔顶部安装微波天线处晃动幅度应小于150mm,以保证微波传输的可靠性。

       (7)天线升降塔垂直静承载力应大于500kg,以便能够支撑微波天线、基站天线、避雷针和其他附件的重量及在超过九级风时附加钢缆的张紧力。

       (8)整车应具有良好的保温、隔音性能。

       (9)较好的耐腐蚀性(尤其在沿海城市)o

       (10)具有较大的广告制作空间及引人注目的外观。

       基站子系统包括基站、基站控制器和无线操作维护设备。

       基站具有无线发射、无线接收、无线控制、跳频、同步、编码及复用等功能，釆用GSM900MHz设备，容量为定向4/4/4,共计12个TRX。应急通信系统主要用于大中城市，呼损率取为2%,单用户话务量取为0.02EH,系统可容纳近3300个用户。应急系统的基站控制器具有移动台接续处理、无线网络管理、无线基站管理、传输网络管理、业务集中、转码及速率调整等功能，它不仅负责本系统内部BTS的控制，在实际应用中，还要能够控制其他BTSoBSC处理话务量能力大于315Erl,并且提供完全标准的A接口，保证与不同厂家的MSC互通互连，能同时支持GSM900/1800两种设备混合接入。A-bis接口提供12：1复用，即一个E1至少支持12个TRX。无线操作维护设备负责整个系统的集中和分散操作及维护，它作为系统与系统管理者之间的一个智能的界面，确保结构参数、测量和描述工作在连续较好的状态中进行。无线操作维护设备与其他设备之间可釆用X.25协议，通过专线连接[14】。

       系统配置15m液压或气压升降塔桅杆、三副双极化定向天线以及相应的馈线。气压式天线桅杆特点是整个桅杆系统体积小、重量轻、价格便宜，既可完全收拢于车厢体内，又可外挂在车厢底盘上，天线升降过程平稳无冲击，升降时间不超过l0min,有效垂直荷载不大于90kg。液压式天线桅杆特点是整个桅杆系统体积和重量较大，仅可完全收拢于车厢体内，天线升降过程平稳无冲击，升、降时间不超过2min,有效垂直荷载不大于250kg。

       系统到达使用现场，液压升降塔或者桅杆可以快速升起，待完全升起后，升降塔或者桅杆能够锁定。升降塔或者桅杆可根据应用需要，旋转角度和调整小区方向。在天线升降塔上的所有线缆(包括馈线、微波传输线及其他信号线)均可以从天线塔内部走线，车厢内安装有相应的全自动防雨和绕送线装置，免除人为绕线，线缆可随天线同步收放,延长线缆使用寿命。应急通信系统主要用于大中城市，要求三副双极化定向天线的半功率角为65。，天线增益为15dBi,工作频段为890〜915MHz/935〜960MHz。

1)升降式天线塔

       升降式天线塔主要用于将基站的天馈线及微波传输天线架设到指定的高度和方向。根据天线升降塔的用途及使用环境，应具备以下性能。

(1)不低于20m的起升高度。

(2)收拢时天线升降塔应能够完全放置于车辆厢体内部,天线升降塔上的所有附件均不用拆卸。

(3)不小于500kg的有效垂直荷载，以便能够支撑微波天线、基站天线、避雷针和其他附件的重量及在超过九级风时附加钢缆的张紧力。

(4)轴向位置任意锁定。

(5)圆周方向任意锁定。

(6)良好的防雷能力。

(7)良好的安全性。

(8)良好的抗风性及稳定性(在九级阵风下天线升降塔顶部安装微波天线处晃动幅度应小于150mm,以保证微波传输的可靠性)。

(9)良好的耐腐蚀性(主体腐蚀失效期大于十年)、防水性能及免维护使用能力。

(10)在任意高度时都不用斜拉索固定(超过九级阵风时除外)。

(11)具有张贴广告的创意空间。

根据天线升降塔所需的以上性能进行设计，从结构上可釆用以下四种方案。

(1)多级气缸式。

(2)铝合金垂直云梯式。

(3)不锈钢多级箱式。

(4)多级液压缸式。

       多级气缸式具有体积小、重量轻的优点；但晃动幅度过大，承载力小，抗风能力差。铝合金垂直云梯式升降塔具有体积小、重量轻的优点，但其结构间隙大，单方向刚度低，晃动幅度大，承载力小，抗风能力差。当连接方式上含有焊接结构时，铝合金固有的焊缝两年失效期造成其寿命较短，安全性较差，并且其传动结构外露，极易发生卡滞现象。当微波天线在塔顶安装时，易造成通信中断。

不锈钢多级箱式虽然重量和体积较大，但其所具有的结构优点是无法比拟的。

(1)垂直伸缩杆式承载力大，抗风能力强(极限抗风能力很容易做到九级以上)。

(2)自身结构刚度大且均匀，结构间隙小，故晃动幅度小，易保证通信质量。

(3)传动结构内藏，可做到免维护。应用简便，寿命长，性能可靠。

(4)起升高度大。底盘宽度内可做到20m,车体宽度内可做到30m。

完全液压垂直伸缩杆式因其造价过高，结构极其复杂，一般不常应用。我们推荐釆用垂直伸缩杆式天线升降塔。

GSM移动通信车的天线升降塔在动力上可采用机械动力式和液压动力式两种方式。

(1)机械动力式。机械式的优点：结构简单；维护量小；造价低。缺点：体积较大。

(2)液压动力式。液压式的优点：承载力大，体积较小。缺点：日常维护量大，易漏油，结构复杂，可控性差，造价高。 

       我们推荐采用机械动力式。

       天线升降塔的作用是将基站天馈线及微波天线由车内升至所需高度及固定在所需方向，同时保证其使用性能。所以天线升降塔由天线升降塔主体及安装附件组成。

2)天线升降塔主体

       天线升降塔为方形箱式多级可伸缩结构，共十级。最下一级为第一级，最上一级为第十级。第十级安装避雷针，第九级安装基站天线，第八级安装微波天线。方形箱式升降塔结构见图4.10。

图4.10     方形箱式升降塔结构图

天线升降塔全部展开时，最顶端距地面应大于等于20m。

       (1)天线升降塔(包括天线升降塔安装附件)的收拢高度不超过车厢顶部，为保证所需伸展高度及尽量减少级数，下端部必须下落在车辆大梁平面以下。天线升降塔底部离地500mmo

       (2)天线升降塔的设备负荷在不加固定钢缆时约重250kg,加上固定钢缆后约重400kgo所以天线升降塔的有效负荷至少应达到500kgo

       (3)天线升降塔上安装的设备均有方向及高度锁定的要求，所以天线升降塔应为方形及任意高度可锁定。

       (4)由于天线升降塔展开后高度较高，所以必须有避雷系统。

       (5)天线升降塔在全部展开时，微波天线大约在距地面18m高处。由于一对微波天线的允许对准误差为1.5°,考虑到实际对准过程中所存在的误差，限定天线升降塔晃动幅度造成的微波天线晃动角度小于0.5。。而这时天线升降塔18m处的晃动量应小于150mm。为保证天线升降塔18m处的晃动量小于150mm。其外形尺寸不应小于600mmx600mmo

     （6）天线升降塔在野外环境工作。为使其具有良好的耐腐蚀性及免维护使用能力，整个天线升降塔主体及结构件全部釆用不锈钢制成，一年内不需维护，并且所有器件均进行防水处理，防水等级为］I级（可浸泡在无压力水中工作）。

     （7）为保证天线升降塔的安全。天线升降塔采用结构、电器、机械三级防护。

       应急通信车使用条件复杂，应该根据实际应用情况选择采用PCM2M传输方式、HDSL传输方式或者微波传输方式，便于交换系统及其他BTS系统连接。应急通信系统在支持PCM2M和HDSL传输方式或者微波传输方式的同时，也能够支持卫星传输方式（卫星传输方式以租用VSAT电路为基础），并考虑满足卫星延时的要求。

       应急通信车与MSC通信系统通过标准的A接口连接，最多可以连接24TRX,与其他MSC通信系统间的传输链路数应为六个Elo应急通信系统与其他BTS通过A-bis接口连接，与一个BTS相连时要求的传输链路数为一个E1。

      应急通信车设备主要釆用随车的低噪声柴油发电机供电，在外市供电条件具备的情况下，也可釆用外市电源（既可釆用380V交流电，也可釆用220V交流电）。在柴油发电机和外市电均无法供电的情况下，接通蓄电池为系统用电。应急通信系统设备应在标称电压±15%的范围内正常工作，并要求配置50m的交流外接电缆，内部电源设备与外部电源连接的水密接头要求达到防水六级标准。电池组为紧急情况下的后备电源，该电源保证在发电机组停止工作或发电机组与市电相互切换时为系统供电。在电源输出端应有交流配电柜，配电柜应有电源间自动转换、缺零保护、过电流保护、浪涌保护及防雷击等功能。柴油发电机釆用全封闭内循环式降噪处理，降噪应符合国家对行驶车辆提出的标准要求。

1）外接电源要求

电压：AC380V±15%。

频率：45〜65Hz。

电流：AC40A。

制式：三相四线制。

外接电源配50m（3+1）电缆。

2）配电柜

       电源输出端设交流配电柜，向主设备整流器、主控终端、空调器、照明灯、天线塔和支腿控制操纵箱等处供电，设有电源间自动转换、缺零保护、过电流保护、浪涌保护及防雷击措施等。 

       避雷接地系统由安装于天线升降塔顶部的先导式避雷针及配电系统的无源避雷器组合而成，移动通信车到达目的地后，应首先连接避雷缆并良好接地。移动通信车接地系统由两部分组成。

       系统接地：接地电阻小于l0Ω。

       避雷接地：在车5m外按5m间距打三根2.5m长的钢钎，与避雷电缆连接，使接地电阻小于10Ω。

电源地及避雷地应相距5m以上。

       整个避雷系统既可防止雷击由天线塔窜入，对车辆造成破坏，也可防止雷击由线缆窜入或感应高压对车辆造成的破坏。

       空调系统应该保证外部温度为-30〜65°C时，系统内部温度为+18〜27°C,并且保证温度变化不大于2°C/min,具有良好的通风条件。

       控制系统由配电控制系统、天线塔控制系统及平衡支腿控制系统三大部分组成。

       配电控制系统自动对外接电源、随车发电机和UPS进行监控，保证在车辆工作时的电源供应。

       天线塔控制系统对天线塔进行性能及安全监控，保证天线塔总处于良好和安全的工作状态。

       平衡支腿控制系统监控车辆的停放状态，保证在天线塔工作时总处于良好的垂直状态。

       整个控制系统安装在一个配电柜内。釆用面板操作方式及远程操作方式，状态参数由一个液晶数字屏显示。

       所有设备用电主要釆用外接交流市电，随车设柴油发电机组和UPS供短时应急。

        用于安装应急通信设备的车辆（原车）必须是专业汽车生产厂家的成熟定型产品，安装通信设备时不得对原车发动机和底盘进行重大改装。在满足使用条件的情况下，应选用重量较轻和尺寸较小、越野性能强和可靠性较高的车型。原车的满载最高行驶速度应不低于90km/h,爬坡能力对载重车应不小于30。。应急通信车内设备布置应利于通信设备快速投入使用，并方便维护。原车改装并安置通信设备及其附属设备后，其高度应小于3.5m,底盘离地间隙不小于0.22m,接近角不小于40。，离去角不小于20。，灯信号装置应符合中国车管部门相关规定,车况的稳定性和平顺性等性能应不低于原车设计指标。通信设备及其附属设备应与运载车辆牢固安装，并设减振装置，保证通信车在三级公路能正常行驶。低速越野行驶时产生的振动，不影响停车后通信设备的使用性能。

       应急通信车转向桥负荷在空载和满载状态下，分别不小于该车整车装备质量和允许总重量的20%o汽车在空载和静态的情况下，侧倾稳定角不小于35º。应急通信车的设备仓室应具有良好的密封性和隔热性，关闭门窗后应严密防雨、防尘和隔热。应急通信车应能在气温-30〜40°C范围内正常启动和行驶。驾驶室和设备仓室设有冷热空调及通风设备，其中设备仓室的空调应保证在各种气温条件下，满足车内通信设备正常工作的要求。车内适当位置应设置温湿度计，以便检测。应急通信车设备仓室内应设置使用汽车电源的行车照明灯和使用外接电源的工作照明灯。工作照明灯的亮度需满足设备维护要求。应急通信车应设置用于连接外部电源的接线板、通信线路接线板、地线桩、自动升降天线杆和设备附件的存放柜等附属设备，以便通信设备快速启用。所有接线装置均应有防雨措施【⑶。

车辆底盘是整个GSM应急通信车的载体。它是整个车辆能够正常使用的基本保证，其选用原则如下。

       (1)高可靠性。必须保证车辆能够随时出动。万一发生故障时，修复时间不能超过24小时。

       (2)安全性。发生交通事故时，应能够有效保证车辆上人员及车载设备的安全。

       (3)良好的避振能力。在不同等级公路上按规定时速行驶时，冲击载荷不得大于0.5go在不同等级公路上按规定时速行驶时，冲击载荷不得大于0.5g,考虑到基站设备均非专为车载设计，故在不同等级公路上按规定时速行驶时，冲击载荷不得大于0.5go为达到这一指标，底盘需釆用空气弹簧悬挂。同时空气弹簧悬挂具有根据需要调节底盘高低的附加性能，使车辆的通过性能大为提高。

       原车改装并安装通信设备及附属设备后，通信车的稳定性、平顺性均不应低于原车设计指标。通信车内布置应可保证通信设备快速展开使用，并方便维护。通信车前桥(转向桥)的轴荷均不小于整车总重的20%。

       车辆厢体是车辆上的所有设备的防护层，能够美化车辆并对设备提供分区，应急通信车车辆厢体图见图4.11。在车辆厢体的选用上，我们认为应按以下原则进行。

      (1)良好的保温性能及隔音性能(国家A级，总传热系数K≤0.4W/(m2・K))。良好的保温性能能够有效降低车载空调的功率及减少功耗。良好的隔音性能能够减少车内设备噪声外传，尽量降低在车辆使用时对周围环境的干扰。

       (2)良好的防护性能。在车辆发生碰撞时，不损坏车载设备。

       (3)良好的防雨防漏能力。

       (4)良好的易修复性。在车辆发生碰撞并造成厢体损坏时,能够快速有效地恢复原貌。 

图4.11   应急通信车车辆厢体图

 

       通信车厢体采用复合制板工艺，重量轻、强度好、无污染、易修复、结构牢固、外形美观。内部按照设备功能及车辆载荷要求分成A、B、C三个相对独立的区域，分别作为通信设备区、发电机工作区和室外工作设备区。应急通信车车厢内部结构见图4.12。通信车设备仓有良好的密封和隔热性能，能有效地防尘、防雨和隔热。

图4.12   应急通信车车厢内部结构图

       A区为通信设备区，用于安放GSM通信、通信控制器、电源整流器、电池组、控制柜等主要设备。在A区内部安装空调器，在墙板上安装走线架、交流电源插座，顶部安装车用照明灯，车厢右侧开门，门外有梯子及扶手供工作人员安全上下。

       B区安装车载发电机。

       C区为箱式结构的室外工作设备区，内部安装电动升降天线塔，远程控制手柄。全车的避雷系统也在C区，避雷针放在天线顶端，避雷缆不使用时盘放在车厢C区内部。