【YD通讯标准】 高空基站系统设备技术要求

中国通信标准化协会标准
YDB103—2012
高空基站系统设备技术要求
Technical requirements of high altitude base station2012-09-07印发
中国通信标准化协会
1范围
2规范性引用文件
3缩略语：
系统结构图
5方案分类...
5.1动力飞行方式高空基站
5.2系留方式高空基站
6基站分系统..
6.1频率方案
6.2基站设备方案、
6.3天线配置方案，
6.4基站带宽需求
供电分系统
艇上油机供电方案
三合一缆绳供电方案
艇上锂电池供电方案
8传输分系统
艇地传输，Www.bzxZ.net
8.2地面传输。
8.3动中通
9浮空器平台系统
9.1动力飞行方式高空基站平台系统9.2系留方式高空基站平台系统
9.3地面系统
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YDB103—2012
本标准是“天地一体应急移动通信”系列标准之一，该系列标准的结构及名称预计如下：高空基站系统设备技术要求：
一抗灾超级基站系统设备技术要求。随着技术的发展，还将制定后续的相关标准。为适应信息通信业发展对通信标准文件的需要，由中国通信标准化协会组织制定“中国通信标准化协会标准”，推荐有关方面参考采用。有关对本标准的建议和意见，向中国通信标准化协会反映。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位：中国移动通信集团公司、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司。本标准主要起草人：沈寒冰、王小奇、田晓东、易武、马良山、李继、舒建军、周双波、侯士彦、赵黎明、张小刚。
HiiKAoNiKAca
1范围
高空基站系统设备技术要求
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本标准规定了利用高空载体承载基站，实现高空基站的系统方案的技术要求。主要包括基站分系统供电分系统、传输分系统和浮空器平台分系统等内容。本标准适用于GSM及TD-SCDMA系统，其他通信系统也可参照使用。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB4208-2008
GB4943
GB/T22450.1
GB/T22451
YD/T883
YD/T1851
YD/T1853
YD5100
ETSI300019
ETSI301489-8
3缩略语
外壳防护等级（IP代码）
信息技术设备的安全
900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性限值和测量方法第1部分：移动台及其辅助设备
无线通信设备电磁兼容性通用要求900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网基站子系统设备技术要求及无线指标测试方法
2GHzTD-SCDMA数字蜂窝移动通信网分布式基站的基带单元设备技术要求TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网分布式基站的射频远端设备技术要求移动通信基站设备抗地震性能检测规范电信设备环境测试规范（Environmentalconditionsandenvironmentaltestsfortelecommunications equipment)电磁兼容性和无线频谱管理（ERM）；无线设备和业务的电磁兼容性（EMC）标准：第8部分：GSM基站的特定条件Vl.2.1（Electromagneticcompatibilieyand Radio spectrum Matters (ERM);ElectroMagnetic CDompatibility (EMC)standard for radio equipment and services;Part 8: Specific conditionsfor GSM base stations)
下列缩略语适用于本文件。
BSC/RNC
基带处理单元
Base band Unit
基站控制器/无线网络控
基站收发台
公共无线接口规范
客户终端设备
Station
Controller
Controller/Radio
Base Transceiver Station
CommonPublicRadioInterface
Customer Premise Equipment
Network
iiiKANiKAca
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McWiLL
全球移动通讯系统
归属位置寄存器
多载波无线信息本地环路
移动交换中心
平均故障间隔
平均恢复时间
网管系统
射频拉远单元
时分同步码分多址
TD-SCDMA
系统结构图
拜访位置寄存器
不间断电源
Global System for Mobile CommunicationsHome Location Register
Multi-Carrier Wireless Information Local LoopMobile Switching Center
MeanTimeBetweenFailures
Mean Time to Restoration
Network Management System
Radio Remote Unit
Division-Synchronous
MultipleAccess
Visitor Location Register
UninterruptiblePowerSystem
Division
高空基站系统结构如图1所示，主要包括空中部分、地面部分、BSC/RNC、核心网部分。空中部分应由高空载体搭载基站设备、基站天线、艇地连接设备组成。其中高空载体宜为氢气艇或热气艇；基站设备宜为GSM或TD-SCDMA基站；基站天线宜为吸顶天线、全向天线或定向天线；艇地连接设备宜为光纤连接方式或为其他无线传输方式。地面部分由地面锚泊高空载体的锚泊系统、用于艇地连接的传输设备、用于与BSC/RNC及核心网连接的地面传输设备组成。与BSC/RNC及核心网连接的地面传输设备可以为光纤传输设备，也可以是通过卫星进行传输接入BSC/RNC及核心网的传输设备。核心网部分包括MSC、HLR等网元以及对应的地面传输设备。高空载体也可以搭载动中通设备直接通过卫星与核心网部分连接。MSCVLR
BSC/RNC
5方案分类
5.1动力飞行方式高空基站
地面传
输设备
地面传输
艇地连接设备
基站设备
地面传输设备
艇地连接设备
高空基站组网方案
当灾区及周边道路无法抢通时，动力飞行浮空器宜为动力氢气飞艇和动力热气艇等可载运基站及配套设备飞至灾区上空，部署高空基站。2
HiiKAoNiKAca
5.2系留方式高空基站
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当灾区周边道路抢通后，宜通过汽运方式将气艇（艇囊）、设备、各类物资运达灾区附近，现场升空部署。
6基站分系统
6.1频率方案
6.1.1TD-SCDMA系统
可将可用频段应用于高空基站。主要有B频段从2010MHz～2025MHz，A频段从1880MHz~1920MHz（包括未分配的20MHz频率）。
6.1.2GSM系统
为避免在大范围的覆盖中对现网的干扰情况，高空基站采用1800MHz频段。其中上行频段为1710MHz～1735MHz（现有频段），尚未分配的1760MHz～1785MHz在应急应用时需要申请：下行频段为1805MHz～1830MHz（现有频段），尚未分配的1855MHz～1880MHz在应急应用时需要申请6.2基站设备方案
6.2.1TD-SCDMA基站
TD-SCDMA基站符合YD/T1851和YD/T1853单通道以及多通道设备技术要求。TD-SCDMA设备均采用分布式基站设备。由于多通道设备配备的多通道天线重量较重，天馈线连接不便，而且浮空器载重受限：优先采用单通道设备。单通道27载扇条件下，重量应小于26kg，体积应小于28L，功耗小于500W。供电电压-48VAC或220VAC。RRU长期工作温度-40C+70C，长期湿度环境：5%RH100%RH，防护等级优于IP66。BBU长期工作温度-10℃～+55℃，长期湿度环境：5%RH95%RH。机顶输出功率为16W，基站均为IP化基站。
6.2.2GSM基站
GSM基站符合YD/T883中对基站功能的要求，基站宜选用机架式基站。基站的机架可为定制轻型碳纤维机框，在实现基站轻型化的同时，使得室内型机架设备具备室外型设备的温湿度能力。由于大载频配置情况下，机架式设备重量体积小于分布式设备，因此机架式GSM设备主要应用于36载频及72载频配置场景。GSM基站应满足如下要求：a）单个基带单元最大配置时应支持至少36载频，设备高度不超过2U即8.9cm（指前面板的上下高度）；
单个射频单元最大配置时应支持至少6载频，体积不超过15L；b)
最大载频配置时，机顶功率应不小于10W/载频：c)
最大载频配置、满业务负荷时，整机功率效率应不低于15%；36载频配置时，整机功耗宜不超过2400W：72载频配置时，整机功耗宜不超过4800W：（包括基带部分、射频部分、传输、电源、风扇等模块）36载频配置时，整机重量宜不超过100kg（不含机架）；72载频配置时，整机重量宜不超过f
200kg（不含机架）；
室内型BTS工作环境温度宜为-20℃～55℃，相对湿度宜为15%～95%；g
室外型BTS工作环境温度宜为-40℃～50℃，相对湿度宜为5%～100%；h)
HiiKAoNiKAca
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室内型BTS应满足GB4208-2008中IP20的防护等级；i)
j）室外型BTS应满足GB4208-2008中IP55的防护等级：BTS安全要求应满足GB4943中设备安全的要求：k)
1）BTS机械适应性要求应符合YD5100的检测要求，抗震设防烈度要求应为9烈度以上；BTS年故障率应低于5%；此外，BTS中断服务时间应小于5min/年（MTTR假设为1h），正常工作m）
条件下MTBF应满足ETSI300019标准中的测试指标要求（环境温度25℃）（任何一个TRX不工作均认为故障发生）：
n）高温（65℃）工作环境下MTBF的退化不大于20%。机架参数应达到以下要求：
a）单个机架宜支持最大36载频容量配置；b）单个机架重量宜不超过25kg；c）尺寸可为：宽×深为600mm×450mm；高度不超过1000mm。6.3天线配置方案
6.3.1全向天线方案
6.3.1.1TD-SCDMA
27载扇单通道设备宜需要3根单通道全向天线。6.3.1.2GSM
当使用高空基站时，自标覆盖区域在高空基站载体下方几十公单的范围内，同时浮空器载体悬浮在空中会以很小的角速度旋转，以保持相对平稳。如果采用全向天线，能够保证无线网络覆盖的稳定性考虑，但应考虑覆盖范围过大引起基站拥塞问题。当采用36载频，在不采用外置合路器条件下，天线数量可为6根全向天线；当采用72载频，在不采用外置合路器条件下，天线数量可为12根全向天线。为有效克服塔下黑问题（零点衰落），全向天线应选用带零点填充功能（天线倒装，需要上波瓣的零点填充）的全向天线，考虑一定电上倾角及远程控制，有效增强地面覆盖。6.3.2吸顶天线方案
吸顶天线安装方案应与全向天线类似。按照不同制式有如下两种方案：a）TD-SCDMA基站：
一一单通道：27载扇宜需要3个吸顶天线：一一吸顶天线增益可为3dBi，功率容限宜达到60W。尺寸宜小于190mm×90mmb）GSM基站：
一一36载频：不采用外置合路器条件下，天线数量可为6个吸顶天线：一一72载频：不采用外置合路器条件下，天线数量可为12个吸顶天线。6.4基站带宽需求
6.4.1TD-SCDMA基站
TD-SCDMA对Iub带宽的需求宜为13Mbps以下。为了减少传输带宽需求，可开启本地交换功能（可选）。当高空基站仅搭载GSM或或TD-SCDMA基站需要传输带宽应小于16MbpS，当高空基站同时搭载GSM及TD-SCDMA系统，需要带宽应小于29Mbps。6.4.2GSM基站
iiiKAoNikAca
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高空基站在应急供应急状态下宜只提供语音业务，不考虑数据业务，36载频基站Abis带宽需求可为6MbpS，72载频基站的带宽需求可为11MbpS。为了减少传输带宽需求，宜开启BTS/NodeB和BSC/RNC本地交换功能。
7供电分系统
供电方案可分为以下三种：
a）艇上油机供电方案：单相汽油机+开关电源b）三合一缆绳供电方案：油机+UPS+蓄电池+升压装置+三合一缆绳+降压装置+开关电源：c）艇上锂电池供电方案：锂电池。具体方案的选择应结合通信设备功耗、电源设备重量、高空载体飞行时间和定制浮空器的性价比等几方面因素，综合考虑确定。
7.1艇上油机供电方案
7.1.1适用场景
以动力浮空器或系留浮空器为载体的高空基站，单次滞空时间不超过12h，可采用艇上油机供电方案。
7.1.2方案组成
艇上油机供电方案，可由艇上单相汽油机和艇上开关电源组成供电系统a)
单相汽油机：汽油机宜采用铝合金轻型材质、无刷永磁励磁方式等技术，减轻汽油机重量。汽油机的额定输出功率的工作环境宜为：海拔高度0m，环境温度25℃，相对湿度30%。若工作环境的海拔高度、环境温度、相对湿度发生变化，应以环境修正系数对汽油机输出功率进行修正：
开关电源：48V开关电源设备宜由交流配电单元、高频整流模块和直流配电单元组成，省去监b)
控单元和蓄电池分路。
7.2三合一缆绳供电方案
7.2.1适用场景
以系留浮空器为载体的高空基站，有长时间滞空需求，在无雷暴天气的情况下，可采用三合一缆绳地面供电方案。
7.2.2方案组成
系留浮空器升空相对高度宜为1000m～3000m，为了减小供电电缆截面，减轻电缆重量，降低线路损耗，三合一系留缆绳应在两端采取升压和降压措施。升压高电压值可根据艇上通信设备功耗、浮空器承载重量、升空高度、制造成本及使用寿命等相关参数综合确定三合一缆绳内含光纤，BBU可放置到飞艇上也可放置到地面。若BBU放置到艇上，需要1对光纤负责abis口传输。若BBU放置到地面，需要最少2对光纤负责CPRI接口传输。为了节省物理传输资源，可采用粗波分设备进行光波复用。参数如下：a）支持4对光纤合为1对光纤：
b）单通道最大速率2.5Gbps。
iiiKAoNikAca
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7.3艇上锂电池供电方案
7.3.1适用场景
以动力浮空器或系留浮空器为载体的高空基站，基站设备功耗小、滞空时间小于2h时，可采用艇电池供电方案。
7.3.2方案组成
艇上锂电池供电方案，即由磷酸铁锂蓄电池组及直流配电单元组成供电系统。综合考虑浮空器承重能力及成本，锂电池可适用于小功率通信设备，且供电时间较短。8传输分系统
浮空器载体搭载的高空基站需要与基站控制器相连，不同载体采用的传输方案也有所不同。8.1艇地传输
8.1.1Mcwi1方案
系留和动力浮空器载体均应搭载IP化高空基站、基站天线和McWi11终端升空，McWi11基站放置在地面。McWi11终端连接基站IP化Abis/lub接口，通过Mcwi11频段传回至Mcwi11基站，McWil1基站再在与地面传输设备相连，将高空基站数据传至归属地IP化BSC/RNC。McWiLL系统宜采用1785MHz～1805MHz频段。McWi1120MHz带宽可提供4套基站以及CPE设备，支持的带宽为12Mbps以上，可满足36载频及72载频基站带宽需求a）基站设备方案
1）机械尺寸：221mm×435mm×440mm（高×宽×深）2）满配置重量：12.5kg：
3）功耗峰值功率350W，典型功耗280W（TDD模式，平均功率）。b)McWill CPE
功耗参数：最大峰值功耗24W；典型工作平均功耗12W；1）
结构尺寸：180mm×180mm×60mm；2）
最大发射功率：32dBm土2dBm；
4）工作温度：-30℃～55℃。
系留光纤方案
系留光纤方案用于系留方式高空基站，系留光纤传输方案有以下两种实现方式：a）
若采用分布式基站，BBU安装在地面：RRU安装在艇上，BBU与RRU之间利用单模光纤传输，为减少光纤芯数，可在两端分别配置粗波分设备：b)
若干分布式或机架式基站安装在艇上，BBU与地面VSAT设备可通过单模光纤连接，传输IP信号。
8.2地面传输
8.2.1卫星传输
地面通过卫星通信链路可与卫星通信主站以及相应的地面电路接入IP化BSC/RNC。2M可支持12载频，4M可支持24载频，36及72个载频时的Abis带宽需求约6M～11M。6
HiiKAoNiKAca
8.2.2光纤传输
地面通过光纤传输链路可经由本地传输网接入本地BSC/RNC。YDB103—2012
若本地有工作的BSC/RNC，并且有地面光纤链路能够接入时，可通过此方案光纤接入方式接入本地BSC/RNC。
8.2.3微波传输
地面可通过微波通信连接本地传输网后接入本地BSC/RNC如果本地有工作的BSC/RNC，但没有地面光纤链路能够接入时，若具备微波传输条件，可通过此方案微波方式接入本地BSC/RNC。
8.3动中通
BBU、RRU安装在上，艇上配置动中通设备和卫星远端站设备，BBU可与卫星远端站设备连接，通过动中通设备卫星通信链路与卫星通信主站以及相应的地面电路接入IPBSC/RNC。9浮空器平台系统
9.1动力飞行方式高空基站平台系统9.1.1滞空时间
高空基站滞空时间宜不小于10h。9.1.2控制系统
动力浮空器应具备单独控制系统，频率避免使用其他通信系统所用频点。9.1.3高空载体高度
高空载体应具备在地面海拔高度2000m以及升空相对高度1000m条件下能够按照要求正常工作。9.1.4设备舱环境条件指标
高空基站设备工作环境要求宜为：温度-20℃～55℃，相对湿度：15%～95%。9.1.5电磁干扰解决方案
动力浮空器上各系统间：应通过采用模块化设计，各个模块之间除电源外均采用光链路进行连接，降低艇上各系统的电磁干扰。
若McWi11与GSM基站共同使用，应符合以下要求：a）McWi11对基站：1800M基站侧需额外应增加滤波器；基站对McWi11：基站设备应符合GB/T22450.1、GB/T22451、ETSI301489-8的要求，对McWi11b)
基站的干扰可不予考虑
9.1.6抗候能力
动力浮空器装配应能承受的风速为：Om/s～3m/s；升空回收、起飞降落的风速应为0m/s～5m/s飞艇在空中风速是0m/s~25m/s。动力热气飞艇空中抗风能力应为10m/s。应具备小雨雪的抵抗能力。浮空7
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器应具备实时测风能力，若升空时风速超过设计指标时，应保证能将浮空器收回。高空基站应达到80%～90%工作的可靠性。
浮空器应在-20℃～40℃（地面温度）环境下正常工作，9.1.7浮空器稳定性要求
浮空器上下俯仰角偏移角度应不大于土12度，横滚偏移角度应不大于土7度。为保证浮空器的稳定性，按照36载频进行浮空器体积计算，在升空高度2000m，滞空时间12h条件下，采用氢气浮空器的体积宜小于3000m。采用热气浮空器的体积宜小于为10000m。为保证浮空器偏移条件下，McWi11仍能提供稳定传输，宜将McWi11基站放置在距升空地点2公里外。9.2系留方式高空基站平台系统
9.2.1滞空时间
高空基站滞空时间应不小于12h。9.2.2控制系统
系留浮空器应具备单独控制系统，频率避免使用其他通信系统所用频点，9.2.3高空载体高度
高空载体应具备在地面海拔高度2000m以及升空相对高度1000m条件下能够按照要求正常工作。9.2.4设备舱环境条件指标
高空基站设备工作环境要求应为：温度-20℃～55℃，相对湿度应为：15%～95%，9.2.5电磁干扰解决方案
由于汽油机、开关电源、浮空器点火装置、浮空器控制系统、通信机柜等多种设备共处一个吊舱内，应充分考虑各设备之间，以及浮空器平台系统和外部电磁环境之间的电磁干扰（EMI)和电磁兼容性（EMC）问题。
电源部分可选用开关电源，但在选用低噪声软开关的开关电源序列，辅以电磁噪声滤波器排除电源对搭载设备的干扰也阻断由电源线引入的外界干扰。9.2.6抗候能力
浮空器地面风速应不低于10m/s，地面起飞风速应不低于5m/s，系留氢气艇在空中风速应为0m/s～15（25）m/s（7级风），系留热气球可承受的空中风速不低于15m/s，具备小雨雪的抵抗能力。浮空器应具备实时测风能力，若干升空时风速超过设计指标时，应保证能将系留浮空器收回。高空基站应达到80%～90%工作的可靠性。
浮空器应能在-20℃～40℃（地面温度）环境下正常工作。9.2.7浮空器稳定性要求
系留缆要求最大系留角应不大于土30度。浮空器上下俯仰角偏移角度应不大于土12度，横滚偏移角度应不大于土7度。
为保证浮空器的稳定性，按照36载频进行浮空器体积计算，在升空高度2000m，滞空时间12h条件下，采用氢气浮空器的体积宜小于3000m。采用热气浮空器的体积宜小于为10000m。8
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为保证浮空器偏移条件下，McWi11仍能提供稳定传输，宜将Mcwi11基站放置在距升空地点2km外。地面系统
地面锚泊系统及运输车需要应能通过4级公路（县、乡（镇）村等的支线公路）：1辆地面运输车应能搭载系统所有部件，并包含地面锚泊系统能完成收放及固定功能部署高空基站宜需要50m×60m净空场地要求，周围无高大建筑及高压线等设施。9
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