浅谈移动通信基站的防雷与接地
摘 要：本文介绍了移动通信基站防雷接地的重要性，防雷接地系统的构成和基本要求，移动通信基站的防雷与接地。
关键词：移动通信基站 防雷 接地
1、移动通信基站防雷接地的重要性
当今移动通信技术发展迅速，通常，由于移动通信基站BTS天线位于室外且架设的比较高，带电的云层会在天线上产生感应电荷。如果天线与大地之间有直流通路，则电荷可以通过大地泄放，而不至于积累起来，从而也不会因感应电荷在天线与大地之间产生高电位差而引起放电。
在干燥的气候条件下，砂土、雪等与天线的摩擦也会产生静电，接地有助于减少雷击破坏、静电破坏和人为噪声，所以对于每种接地通信设备进行良好的接地是很重要的。由于接地系统的质量往往成为避免雷击事故发生的关键，所以防雷问题往往成为BTS设备安装设计中的一个重要问题。对于山区内孤立山上的BTS，雷击事件更为频繁，更应该重视防雷接地系统的设计。
2、防雷接地系统的构成和基本要求
防雷接地系统是由大地、接地电极、接地引入线、地线汇流排、接地配线五部分组成的整体。其中：大地具有导电性和无限大的容电量，是良好的公共地参考电位；接地极是与大地电气接触的金属带等，用于使电流扩散入地；接地引线是在接地电极与室内地线汇流铜排之间起连接作用的部分；地线汇流排为汇集接地配线所用的母线铜排；接地配线是连接设备到地线汇流排的导线
接地极有垂直打入地下的棒形接地极组（用扁钢或角钢）、钢板接地极组和水平辐射的带状接地极，也有用这几种形式混合组成的复合式地网的。垂直打入地下，然后用导线连接起来的方式比破土方式好。因为重填的泥土紧密性差，接地电阻大。此外。铁塔下面的接地电阻应尽量靠近铁塔底部。
接地引线不能用扁平编织线或绞合线，因为它们容易被腐蚀氧化，并且有较大的电感和互感，对泄放浪涌电流不利，故最好采用镀锌扁铁或￠16～￠18的螺纹钢。它与避雷针和接地体的连接建议采用烧焊，其烧焊接触缝长度应大于20cm，以防止大电流通过时因接触面小而发热引起严重脱焊。避雷针、引下线和接地体等整个防雷接地系统，最好采用相同的金属材料，以防止长期的电化学反应使接地线遭受腐蚀而接地不良。尤其要避免铜与镀锌铁制件直接接触，因为铜锌会在接触面上形成铜锌电池而很快腐蚀。当接地线从楼顶引下时，应防止靠近其他导体或与其作平行布置，即使其他导体接触、地也应该相隔2m以上。当接地引线必须穿金属管道时，则必须使引下线在被穿过的导线的两端与导线相连接，此金属也称为地线的连接线。
地线排一般分为室内接地排和室外接地排，室内接地排通常安装BTS、电源机柜较近且与走线架同高的墙上。室外接地线通常在馈管窗外附近（1m内）。接地排用铜排做成。自接地排至各种设备的连接电缆（称为接地线）要尽量短。最后，室内接地排通过一根单独的黑色接地线引至楼底接地极。室外接地排可用一根黑色接地线（95mm2）连接至楼底接地体。
防雷接地系统的要求主要体现在以下两个方面，①接地电阻的要求：接地电阻主要包括：土壤电阻、土壤和地电极之间的接触电阻、地电极自身电阻、接地引下线电阻等，由于后几种电阻很小，一般可忽略不计，所以接地电阻主要是指土壤电阻。降低接地电阻是实现雷电流泄流的关键，雷电流通过单根引下线的全部电压降计算公式为
其中为电压降，单位；为雷电流，单位：；为接地装置电阻，单位 ；为单位长度的电感，约为1.5 ；为引下线的长度，单位 ；为雷电流的陡度，单位。从公式可以知道在防雷接地装置中，接地电阻阻值越小，则瞬间内冲击接地电压降就越小，雷电时设施的危险性就越小。不同设施对接地电阻的要求稍有差异，移动通信基站基座≤4Ω、天馈线金属屏蔽层≤4Ω、信号避雷器≤10Ω、电源避雷器≤4Ω、安全保护地≤4Ω、通信机房≤1Ω。系统设计时要正确规划、符合规范参数。②联合接地的要求：IEC（国际电工委员会）和ITU-T（国际电信联盟）的相关防雷接地设计规范中都不再有单独接地，而是建立公共地网以防雷，即电源地、工作地、保护地等在公共地线上连成电气一体化，以建立零电位参考电平平台。移动通信基站中，防雷接地为针对雷击防护采用的泄流接地；工作接地为直流电源接地；保护接地为室内设备机壳接地。
3、移动通信基站BTS接地的几种实际情况
3.1 利用现有的避雷带
当BTS所在大楼有较可靠的屋顶避雷带、防雷接地及工作接地时，BTS的接地应利用大楼现有的接地装置，但必须测试其接地电阻值。如果测试结果不符合要求。应增加接地体，使接地电阻满足≤5Ω的要求，如果大楼的防雷接地与工作接地分设接地体，而且经实际测试防雷接地装置的接地电阻大于工作接地电阻时，应增加接地体，使其阻值降到与工作接地的电阻相同或更小一些。天线、天线杆/塔、馈线及屋顶走线架与屋顶避雷带做可靠的连接，连接点不能少于两点。如果天线附近没有避雷带，则专设下引线沿外墙引至接地体，不要引入机房的接地排上。
3.2 大楼没有避雷带
当所在大楼没有现成的屋顶避雷带时，应架设一定数量的避雷针，使天线顶端处于避雷针的保护角之下，并同时将避雷针接地线直接引至楼下接地体。
3.3 BTS设有天线铁塔
当BTS设有铁塔时常采用三合一（即联合接地）系统。这种情况，一般都把整个机房设计在铁塔的避雷保护范围内，机房顶可以不设避雷带，但机房四周可以仍需埋设一闭合接地环，使机房的地电位均衡分布和缩短接地引线。这个闭合接地环与铁塔的均压接地环在地下连接在一起。铁塔的塔脚也应该互相连接起来，然后再多点与均压环相连。天线的同轴电缆必须安装在铁塔体内，以防止大电流贯穿同轴线。接地时需用大截面导体，才能达到电阻低，热量高、引线电感小、趋肤效应也小的要求。
4、移动通信基站的防雷与接地
4.1 供电系统的防雷与接地
（1）移动通信基站的交流供电应采用三相五线制供电方式。
（2）移动通信基站宜设置专用电力变压器，电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电缆，穿钢管埋地，并引入移动通信基站，电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。
（3）当电力变压器设在站外时，对于低处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100Ω/m的暴露地区的架空高压电力线路，宜在其上方架设避雷线，其长度不宜小于500m。电力线应在避雷线地25°角保护范围内，避雷线（除终端杆外）应每杆做一次接地。
为确保安全，宜在避雷线终端杆的前一杆上，增装一组氧化锌避雷器。
（4）当电力变压器设在站内时，其高压电力线应采用电力电缆从地下进站，电缆长度不宜小于200m，电力电缆与架空电力电缆连接处三根相线应加装氧化锌避雷器，电缆两端金属外护层应就近接地。，
（5）移动通信基站交流电力变压器高压侧三根线，应分别就近对地加装氧化锌避雷器，电力变压器低压侧三根相线应分别对地加装无间隙氧化锌避雷器，变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近接地。出入基站的所有电力线均应在出口处加装避雷器。
（6）进入移动通信基站的低压电力电缆，宜从地下引入机房，其长度不宜小于50m。电力电缆在进入机房交流屏处，应加装避雷器，从屏内引出的零线不做重复接地。
（7）移动通信基站供电设备的正常不带电的金属部分、避雷器的接地端，均应做保护接地，严禁作接零保护。
（8）移动通信基站的直流工作地，应丛室内接地汇集线上就近引接，接地线截面积应满足最大负荷的要求，一般为35～95mm2,材料为多股铜线。
（9）移动通信基站电源设备应满足相关标准、规范中关于耐雷电冲击指标的要求，交流屏、整流器应设有分级防护装置。
（10）电源避雷器和天馈线避雷器的耐雷电冲击指标等参数应符合相关标准、规范的要求。
4.2 铁塔的防雷与接地
（1）移动通信基站铁塔应有完善的防直雷击及二次感应雷的防雷装置。
（2）移动通信基站铁塔采用太阳能灯塔。对于使用交流电馈电的航空标志灯，其电源线应采用具有金属外护层的电缆，电缆的金属护外套应在塔顶几进机房入口处的外侧就近接地。灯塔控制线及电源线的每根相线，均应在机房入口处分别对地加装避雷器，零线应直接接地。
4.3 天馈线系统的防雷与接地
（1）移动通信基站天线应在接闪器的保护范围内，接闪器应设置专门雷电流引下线，材料宜采用40×40mm的镀锌扁钢。
（2）基站同轴电缆馈线的金属外护套，应在上部、下部和走线架进机方入口处就近接地，在机房入口处的接地，应就近与地网引出的接地线妥善连通。当铁塔高度大于或等于60m，同轴电缆馈线的金属外护套层还应在铁塔中部增加一处接地。
（3）同轴电缆馈线进入机房后，与通信设备连接处应安装馈线避雷器，以防止自天馈线引入的感应雷。馈线避雷器接地端子应就近引接到室外馈线入口处接地线上，选择馈线避雷器时，应考虑阻抗、衰耗、工作频段等指标与通信设备相适应。
4.4其他设备的防雷与接地
（1）移动通信基站的建筑物应有完善的防直击雷及抑制而次感应雷的防雷装置（避雷网、避雷网和连接器等）
（2）机房顶部的各种金属设施，均应分别与屋顶避雷带就近连通。机房顶部的彩灯应安装在避雷带下方。
（3）机房内走线架、吊挂铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应做保护接地。保护接地引线一般宜采用截面积不小于35mm2的多股铜导线。
5、结束语
随着IT业的不断发展，移动通信站点的设备和防雷措施也在不断革新，只要在工程实际中不断调查优化研究，充分认识雷电可能的入侵途径，采取全方位、多层次综合防护，就能取得有效的防雷效果。
参考文献：
[1] 《移动通信基站防雷与接地设计规范》（YD5068-98）
[2] 张殿富. 《移动通信基础》.中国水利水电出版社
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浅谈移动通信网络优化
摘 要：网络优化工作本着立足于网络服务于市场的原则，为市场经营的业务发展提供坚实的技术支撑和保障，为用户提供高效、优质的通信服务，并最终实现网络优化工作的真正意义。本文根据湖北联通维护工作中的一些经验，提出的一些分析问题、解决问题的思路和方法应对从事网络维护的工程技术人员应有一定的参考价值。
关键词：移动通信 网络质量 网络优化
前言
随着移动通信行业的发展，网络规模壮大，移动用户日趋增多，移动通信网络正面临严峻的挑战。一方面是社会经济的快速发展，城市建设加快，造成网络环境的不断变化，致使移动通信网络结构日趋复杂；一方面是移动用户数量惊人发展，网络规模不断扩大，但频率资源匮乏；另一方面是在网络建设以及扩容过程中存在一些遗留问题，导致网络质量下降。以上诸多问题都需要通过网络优化来解决。随着移动通信竞争机制的介入，如何改善网络运行性能，提高网络质量，成为各大运营商经营成败的重要筹码，各大运营商对移动通信网络的质量非常关注。因此，网络优化工作不容忽视，它的地位和作用对网络的运行维护、网络规划及工程建设日趋重要，并具有积极的指导意义。
网络优化既然在通信行业中那么重要，那什么是网络优化？网络优化是高层次的维护工作，是通过采用新技术手段以及优化工具对正式投入运行的移动通信网络进行参数的修改及网络资源进行合理的分配，使网络达到最佳运行状态，从而提高移动网络质量的维护工作。接下来，我将结合多年的网络维护经验谈谈自己的一些看法。
网络优化的目标
2.1扩充容量
作为移动通信用户，希望的就是在任何地方一打电话就通，而且通话质量要好、不掉话。但要做到这些，运营商们所提供的网络必须能提供足够的业务容量。业务容量与每个用户的业务量有关，也与无线信道的呼损有关，国外运营者呼损一般采用2%，而我国由于经济原因，在郊区时呼损往往采用5%，在市区时才会采用2%。
2.2 增加覆盖范围
覆盖是我们在网络优化中需要重点考虑的因素，覆盖不理想，将会对系统许多方面造成不良影响。控制覆盖是优化中最为重要的，所以移动通信网络应提供尽可能大的覆盖范围。要实现对覆盖范围的控制，可以通过硬件和软件两方面的调整来实现。在硬件方面，可以通过调整天线角度，增益，方位角，俯仰角以及功率大小，选择最佳站址，调整载频配置，均衡话务分布，改善网络质量。在软件方面�可以通过对一些小区参数如：允许接入参数、小区选择参数、功率参数、切换参数的修改来获得最佳覆盖效果。
2.3 提供好的网络服务
移动通信的网络传播决定了在覆盖区内不可能是100%覆盖，我们只能期望在覆盖区内死角越少越好。话音质量取决于信号电平和干扰的电平。有时信号很强，但质量不好，就是由于干扰问题。掉话的原因很多，与信号的电平、干扰的电平、切换电平等都有关。
要达到这些目标，花很多钱能办到，但一个好的网络应是在能满足上述要求的同时，花钱最少，这就需要精心地规划和设计，合理使用频率和设备。
网络优化的流程
网络优化的过程实际上是一个循环过程，整个过程包括数据采集、数据分析、制定优化方案、实施优化方案以及调整优化方案5个步骤。
如下图所示：
3.1数据采集
要想把网络优化好，就必须要有充分了解网络的运行状态，主要是发现当前网络中存在的问题，这就是数据的采集，它是网络优化必须首先完成的，而且是个非常重要的环节。当前我们的数据采集包括以下四种方式：
3.1.1 DT数据采集法：
DT,英文Driver Test的缩写，译为车载测试，即在测试车内借助测试仪表、测试手机等测试工具结合地理信息图和网络资源配置对当前网络的无线覆盖情况、话音质量、小区间的切换关系及下行链路的无线干扰情况等，从而收集到当前网络中存在的问题，为接下来的数据分析提供可靠的数据。
3.1.2 CQT数据采集法：
CQT，英文Call Quantity Test 的缩写，译为语音质量测试，即在当前网络覆盖范围内选取多个测试点，进行一定数量的拨打呼叫，它以用户的主观评价为主，主要测试通话的语音质量情况、接收电平的高低、收集是否频繁小区间切换及掉话情况，测试点一般选择在通信比较集中的公共场所，如机场、酒店、车站、写字楼等。
3.1.3 OMC数据采集法：
OMC，英文Operation Manage Center 的缩写，译为操作管理中心测试，即通过基站操作管理中心获得收集的无线话务统计报告数据和系统硬件告警信息。通过分析话务统计报告中的各项指标（呼叫成功率、掉话率、切换成功率、每时隙话务量、无线信道可用率、话音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉话率及阻塞率等），可以了解到无线基站的话务分布及变化情况，从而发现异常问题所在。结合其他手段，还可分析出网络逻辑或物理参数设计的合理性、话务量均衡性以及是否有频率干扰及硬件故障等。利用这些指标可分析该小区基站工作状况及优化方向。
3.1.4 用户申告数据采集法：
用户申告数据采集法即通过用户投诉或来自业务部门投诉或用户调查了解网络质量，此方法能及时了解到网络中有关服务质量方面的问题，是我们了解网络服务状况的一个重要途径。通过这种采集方法我们可以了解到网络中如呼叫失败、掉话、串话、单通、回声、信号时有时无以及话音断断续续等现象。
但是，我们在实际工作中会将这四种手段相互配合、彼此印证来采集网络的问题。
3.2数据分析
通过DT、CQT、用户申告三种采集方法可得到网络场强覆盖分布图、比特误码率分布图、帧丢失率分布图、有效相邻小区分布图、相邻基站频率干扰分布图以及双频网评估，呼叫过程事件和发生的频度统计报告，从而得到网络覆盖盲区定位。网络干扰（上/下行）区定位、切换分析报告等。通过OMC采集方法可获得话务统计报表，处理后得到接通率、掉话率、切换成功率、切换失败率等信息。
3.3制定优化方案
根据各种数据分析方法得到数据，对有效数据的分析，判断问题产生的原因，从而采取相应的措施，进而对网络进行优化。
通常我们在网络维护中所制定的优化方案一般是初层次的优化方案，进一步提高网络的运行质量就必须要进行较高层次的优化，它需要周期性地、渐进地进行，不断提高网络要求，根据数据分析结果循环进行网络优化的过程，最终得到好质量的网络。
3.4实施优化方案
针对制定的优化方案，到现场严格按照实施优化方案，使网络达到好的质量。如果遇到无法完成的步骤需记录并返回维护中心重新制定可实施方案。
3.5调整优化方案
当按照优化方案实施后仍然没有达到预期的网络质量，也就是说我们实施的优化方案还存在问题，此时我们将重新根据采集的有效数据进行数据分析，得到更好的解决方案的过程，我们称为调整优化方案，这个过程通常会重复很多遍。
网络优化方法
本阶段根据优化方案，我们在网络优化过程中主要通过采取：基站告警排障、基站检查、频率规划优化、天线调整、切换关系修改、数据库修改。达到优化的目的：降低拥塞率、降低掉话率、提高接通率、改善覆盖、改善通话质量。
4.1方法一：首先，利用规划与优化软件模拟计算调整后的效果，若满意，调整天线参数，然后进行无线测试工作，反复进行模拟、调整、测试、比较工作，直到实现良好的服务状态。
4.2方法二：根据有线部分的测试得到的统计数据，分析网络服务质量差的原因。修改中央管理系统或设备终端数据库后，再进行统计。每次尽量只修改一个参数，通过反复修改、统计、比较以得到较佳的指标。
4.3方法三：根据测试到的盲点和话音质量较差地区数据，调整天线的角度、高度、倾角、类型、连接及终端设备的发射功率。必要时，利用驻波比综合测试仪表检查天馈线系统，如：无线输出功率、馈线回损及大线角度、类型、高度与设计是否一致。利用功率计、频谱仪等仪器检查基站硬件设备模块的输出功率、放大增益、测试点工作电平、滤波器输出波形等。这样可对不良基站进行处理，比如故障件替换，调整天线，甚至更换基站位置。
4.4方法四：通过对中央控制系统软件和终端设备软件版本的升级、打补丁等方法可使网络获得新的统计功能、网络业务和更加良好的工作状态。同时，采用完善的录音通知系统、短信息、语音信箱等新业务，也有利于减少无效呼叫，提高接通率。
结束语
网络优化在某种意义上也是针对用户的感受和业务种类需要的变化而不断进行网络中各种参数的优化设置和调整的过程。随着市场业务的发展需求，必将还有新的技术在网络上得以应用，新问题将会不断出现，只有通过不断的学习和经验积累，特别是针对新技术的了解和知识储备，才能跟上技术的发展步伐，通过网络优化，使移动通信网络质量也随之提升。
以上讨论的只不过是网络优化中很小的一部分。在实施网络优化过程中，出现的问题会更多、更复杂，我们一定要从全局观念出发，不要放过任何一个可疑点，因为一些故障往往是由于很多不起眼，看似不相干的设备、参数引起的。特别是在故障分析时，一定要理清思路，根据流程查找故障点，切不可在没有找到故障点时，盲目制定方案。
参考文献：
[1] 黄论周．随州GSM网络优化方案浅析[J].电信快报,2004；
[2] 戴美泰，吴志忠．GSM移动通信网络优化[M]．北京：人民邮电出版社． 2003；
[3] 孙民英．电信技术2003年05期；
[4] 王宏伟．信息技术2006年30卷4期；
[5] 陈晓雷．湘潭市移动通信公司(网络资源)。
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