Bài giảng thiết kế mạng viễn thông

Chức năng và nhiệm vụ của các thiết bị chính trong nhà trạm viễn thông 13 Chương 3: Hệ thống tiếp địa, tiếp đất chống sét cho trạm viễn thông 14 3.1 Thiết kế của hệ thống tiếp địa và tiế

MỤC LỤC

BÀI GIẢNG THIẾT KẾ MẠNG VIỄN THÔNG

1.3 Nguyên tắc thiết kế tối ưu vùng phủ và giảm nhiễu: 7

2.1 Thiết kế tổng thể của một trạm viễn thông của Viettel 11 2.2 Các thiết kế quy hoạch, bố trí thiết bị trong phòng máy của một trạm viễn

2.3 Chức năng và nhiệm vụ của các thiết bị chính trong nhà trạm viễn thông 13 Chương 3: Hệ thống tiếp địa, tiếp đất chống sét cho trạm viễn thông 14 3.1 Thiết kế của hệ thống tiếp địa và tiếp đất chống sét cho ăngten, phiđơ và

BÀI GIẢNG THIẾT KẾ MẠNG VIỄN THÔNG

Chương 1: Khảo sát thiết kế trạm BTS Phần này giới thiệu về kiến thức thiết kế khảo sát trạm BTS mới, tìm hiểu về anten, tần số sử dụng trong mạng, thiết kế tần số cho mạng di động Viettel

đó là:

- Mục đích vùng phủ

- Mục đích lưu lượng

- Trước tiên, người thiết kế phải đi đến khu vực định đặt trạm để:

o Nắm được địa hình của khu vực đó

o Nắm được phân bố dân cư

o Nắm được chất lượng sóng trên đoạn đường đó, xác định những khu vực sóng yếu hoặc chưa có sóng (nếu cần thiết phải tiến hành đo kiểm)

- Sử dụng bản đồ quân sự kết hợp Google Earth để xác định vị trí đặt trạm BTS

1.1.1 Những yêu cầu khi tiến hành thuê vị trí đặt trạm:

- Nằm trong bán kính tìm kiếm cho phép nhằm đảm bảo hiệu quả vùng phủ và giảm nhiễu

- Thuận lợi cho thiết kế truyền dẫn

- Thuận lợi cấp nguồn cho trạm

- Dễ dàng triển khai thi công và ứng cứu thông tin

1.1.2 Các tiêu chuẩn thiết kế danh định các trạm BTS như sau:

- Đối với các khu vực đã có thiết kế lưới, vị trí danh định là các nút lưới của khu vực đó

- Đối với các khu vực chưa có thiết kế lưới thuộc thị xã, thị trấn yêu cầu vị trí BTS danh định cách các trạm đã thiết kế trước đó một khoảng cách d >= 500m

- Đối với vùng đồng bằng nông thôn, vị trí BTS danh định cách các trạm đã thiết kế trước đó một khoảng cách d >= 1km

- Đối với các khu vực còn lại vị trí BTS danh định cách các trạm đã thiết kế trước đó một khoảng cách d >= 4km

- Trạm phục vụ các tuyến đường miền núi: thực hiện chọn điểm cao, ít bị che chắn nhất để đặt trạm BTS

Các tiêu chuẩn khảo sát thiết kế trạm:

1.2.1 Tiêu chuẩn vị trí của các trạm khảo sát:

- Đối với các khu vực đã có thiết kế lưới, vị trí danh định là các nút lưới thì vị trí trạm BTS khảo sát mới phải cách vị trí trạm danh định một khoảng cách cho phép là d ≤ 50m

- Đối với các khu vực chưa có thiết kế lưới thuộc thị xã, thị trấn yêu cầu vị trí BTS danh định cách các trạm đã thiết kế trước đó một khoảng cách d ≤ 50m

- Đối với khu vực đồng bằng nông thôn còn lại vị trí trạm BTS khảo sát mới phải cách vị trí trạm danh định một khoảng cách cho phép là d≤ 100m

- Đối với khu vực khác vị trí trạm BTS khảo sát mới phải cách vị trí trạm danh định một khoảng cách cho phép là d ≤ 200m

- Với các trạm phục vụ các tuyến đường miền núi và trạm phục vụ biển đảo: nếu vị trí danh định tại điểm cao không triển khai được trạm thì đặt trạm tại

vị trí điểm cao khác, đảm bảo vùng phủ theo yêu cầu

1.2.2 Tiêu chuẩn góc Tilt cho Anten:

- Đối với các Thành phố Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng sử dụng loại Anten có góc Tilt điện bằng 6 Góc Tilt cơ được thiết kế từ 0 – 3 (tương ứng tilt tổng từ 6 – 9) và gá Anten đặt ở trên

- Đối với các khu vực thành phố, thị xã, thị trấn và vùng đồng bằng, sử dụng loại Anten có góc Tilt điện bằng 6 Góc tilt cơ được thiết kế là -1 hoặc -2 (tương ứng với tilt tổng là 4 hoặc 5) và gá Anten ở dưới

- Đối với các vùng còn lại, sử dụng Anten có góc Tilt điện là 0 Góc tilt cơ được thiết kế là 4 (tương ứng với tilt tổng là 4) và gá Anten đặt ở trên

- Đối với trạm phục vụ các tuyến đường miền núi: góc Tilt đặt theo địa hình thực tế và mục đích phủ sóng

- Đối với trạm phục vụ biển đảo gần bờ: góc Tilt tổng nên đặt là 3

- Đối với trạm phục vụ biển đảo xa bờ: góc Tilt tổng lên đặt là 0

1.2.3 Tiêu chuẩn độ cao Anten/ độ cao cột:

- Trạm ở mắt lưới 200 và 250 ở HNI và HCM thì Độ cao Anten GSM/Độ cao cột = 18m/24m

- Trạm mắt lưới 400 và 500m ở HNI, HCM và thủ phủ các Tỉnh (TP/TX của các Tỉnh) thì Độ cao Anten GSM/Độ cao cột = 24m/30m

- Các trạm ở các KV khác thì Độ cao Anten GSM/Độ cao cột = 36m/42m

- Đảm bảo chiều cao Anten cao hơn chiều cao của các vật chắn xung quanh tối thiểu là 8m ở khu vực thành phố; tối thiểu là 15m ở các khu vực thị trấn, thị

tứ và tối thiểu là 20m ở các vùng còn lại

1.2.4 Tiêu chuẩn đối với góc Azimuth:

- Đối với khu vực thành phố, thị xã, thị trấn và khu vực đồng bằng sử dụng góc Azimuth chuẩn cho thiết kế

- Đối với các khu vực còn lại, góc Azimuth được thiết kế theo địa hình thực tế

và phân bổ dân cư

1.2.5 Những ví dụ thiết kế cho những địa hình khác nhau:

- Khu dân cư:

Đối với khu dân cư thì cần thiết kế trạm gồn 3 cells sao cho các cell có thể đồng thời phục vụ cả khu vực như hình sau:

- Kết hợp khu dân cư và tuyến giao thông:

Đối với địa hình như thế này thì thiết kế 3 cells, 2 cell pohục vụ đưòng còn 1 cell phục vụ khu dân cư như hình vẽ sau:

Đối với địa hình ngã ba, ta thiết kế 3 cell phủ cả 3 hướng đường như sau

- Khu dân cư rộng, đông đúc: thiết kế theo mô hình mắt lưới:

- Đối với các trạm phục vụ các tuyến đường miền núi: góc Azimuth được thiết kế theo địa hình thực tế, đặc điểm của tuyến đường và phân bố dân cư

Từ vị trí cần đặt trạm, vẽ các đường thẳng theo hướng của đoạn đường cần phủ sóng sao cho tuyến đường thực tế sẽ uốn lượn quanh các đường thẳng này Để đảm bảo trạm BTS sẽ phủ sóng tốt trên khắp đoạn đường, các Cell

cần thiết kế theo hướng của các đường thẳng này Chú ý kết hợp phục vụ khu dân cư

Trạm phủ biển kết hợp phủ khu dân cư

Trạm đơn

thuần phủ biển

Trạm phủ biển kết hợp phủ đường ven biển

Khu dân cư

Khu dân cư

Bờ biển

TCC ) Do đó, các Cell của trạm này chỉ phục vụ biển đảo xa bờ, không kết hợp phục vụ các khu vực gần bờ hoặc khu dân cư lân cận (nếu cần thiết có thể đặt 1 trạm Cosite phục vụ khu vực gần bờ)

- Trạm phục vụ biển đảo xa bờ chia ra thành 2 loại trạm:

o Trạm Vùng phủ: tùy theo yêu cầu phủ sóng để thiết kế trạm gồm 2 hoặc 3 Sector (cấu hình 4/4 hoặc 4/4/4)

o Trạm Lưu lượng: chỉ gồm 1 Sector, cấu hình 1x12

1.3 Nguyên tắc thiết kế tối ưu vùng phủ và giảm nhiễu:

- Trường hợp phủ đường:

D = d1 + d2

D: khoảng cách giữa hai trạm BTS

d1, d2: bán kính phủ của mỗi cell

- Trường hợp theo nguyên tắc mắt lưới:

D = 1/3d1 + d2

D: khoảng cách giữa hai trạm BTS

d1, d2: bán kính phủ của mỗi cell

1.4 Các thông số thiết kế của trạm BTS

1.4.1 Vị trí địa lý của trạm(Lon/lat)

Longitude: Kinh độ của trạm BTS

Latitude: Vĩ độ của trạm BTS

Lon/lat của trạm được xác định bằng GPS

Ví dụ: Trạm HYN013 có tọa độ 106.05742/20.67145

1.4.2 Độ cao của anten của cell

Được tính từ mặt đất đến đáy anten

1.4.3 Góc phương vị của cell (azimuth)

Là góc của hướng búp sóng chính của cell so với phương bắc, theo chiều thuận kim đồng hồ Góc Azimuth được xác định bằng la bàn

1.4.4 Góc cụp của anten của cell (Tilt)

Đó là độ nghiêng của anten so với phương thẳng đứng Tilt sẽ quyết định vùng phủ của anten đó đi được bao xa Tilt gồm 2 loại tilt điện và tilt cơ (tilt điện là tilt được ấn định sẵn trong anten và do nhà sản xuất chế tạo-tilt này thì ta không thay đổi được tilt cơ là góc ngẩng cơ khí của gá chỉnh tilt, đây là thông

số mà ta có thể điều chỉnh được)

1.4.5 Loại Anten

- Hiện tại ở Hưng Yên, Viettel đang dùng loại anten sector định hướng của hãng Kathrein gồm: 739630, 739636, 739496

o Anten 739630 là loại anten G900, búp sóng chính là 65, tilt điện là 0

o Anten 739636 là loại anten G900, búp sóng chính là 65, tilt điện là 6

o Anten 739496 là loại anten G1800, búp sóng chính 65, tilt điện là 6

- Đối với khu vực thị xã, thành phố thì thường dùng loại anten có tilt điện là 6 vì các khu vực này khoảng cách giữa các trạm là nhỏ Bộ gá tilt cơ sẽ được lắp ở phía dưới của anten

- Đối với khu vực cần vùng phủ có bán kính rộng thì dùng loại anten có tilt điện

là 0 Đối với loại này thì bộ gá tilt cơ sẽ được lắp ở phía trên anten

- Để có thể xác định được vùng phủ của 1 trạm ta có thể sử dụng 1 phần mềm của Kathrein là: Kathrein Antena để tính toán được vùng phủ của cell có thể phục vụ tốt nhất

1.4.6 Cấu hình của trạm

Cho biết trạm có mấy sector, mỗi sector sử dụng mấy TRX

Ví dụ: cấu hình 4+4+4: Trạm sử dụng 3 sector, mỗi sector có 4TRX (tương đương 2 Card thu phát)

Ví dụ: Cell sử dụng 1 tần số là 50 thì BCH Carrier = TCH Carrier = 50

Cell có cấu hình 2 tần số là 45 và 80 thì BCH Carrier = 45 còn TCH Carrier =

80

Ngoài ra còn cần quan tâm xem cấu hình tần của cell là COM (Combination) hay NCOM (Non – Combination) Thường với cấu hình 1 TRX thì là COM còn từ 2 TRX trở lên thì cấu hình là NCOM

1.4.8 Công suất phát của BTS

Với GSM 900 thì P = 47 dBm

Với GSM 1800 thì P = 45 dBm

1.4.9 Các mối quan hệ neighbour của cell

Là các mối quan hệ chuyển giao của Cell VD: có mối quan hệ neighbour giữa HYN0231 và HYN1572, có nghĩa là cuộc gọi của thuê bao có thể được chuyển giao từ Cell HYN0231 sang HYN1572 và ngược lại

1.4.10 Các thông số khác

BSIC (Base station Identity Code), LAC (Location Area Code), CI (Cell Identity code)

Chương 2: Thiết kế nhà trạm viễn thông 2.1 Thiết kế tổng thể của một trạm viễn thông của Viettel

Một trạm BTS của Viettel bao gồm các thành phần sau:

Hình 1-1: Các thành phần của một trạm BTS của Viettel

- Hệ thống cột cao: bao gồm móng cột chính M0, 3 móng dây co M1, M2, M3, thân cột dây co, thang cáp ngoài trời, kim thu sét cho cột

- Hệ thống ăngten feeder: Ăngten GSM, ăngten viba, feeder, hệ thống tiếp đất cho ăngten và feeder

- Nhà trạm đặt thiết bị: Có thể là nhà xây mới, nhà lắp ghép hoặc nhà cải tạo

- Hệ thống tiếp địa

2.2 Các thiết kế quy hoạch, bố trí thiết bị trong phòng máy của một trạm viễn thông

- Trên thực tế mạng lưới của Viettel hiện nay có 2 loại nhà trạm chính, sau đây

là các thiết kế bố trí thiết bị trong 2 loại phòng máy viễn thông này

Hình 1-2: Thiết kế bố trí thiết bị trong phòng máy loại nhà xây mới

Hình 1-3: Thiết kế bố trí thiết bị trong phòng máy loại nhà lắp ghép C03

2.3 Chức năng và nhiệm vụ của các thiết bị chính trong nhà trạm viễn thông

- Tủ điện tích hợp AC: Làm nhiệm vụ đấu nối, điều khiển lựa chọn nguồn vào

và cung cấp điện AC cho các thiết bị tiêu thụ nguồn AC như tủ nguồn DC, điều hòa, đèn chiếu sang

- Tủ nguồn DC: Làm nhiệm vụ biến đổi điện áp AC thành điện áp DC cấp cho các thiết bị tiêu thụ nguồn DC như tủ RBS, thiết bị quyền dẫn quang, thiết bị Viba

- Tủ máy BTS: Đây là tủ thiết bị chính trong phòng máy Hiện nay Viettel đang sử dụng một số loại tủ máy BTS như sau: RBS2206, RBS2216, MBI5, MBI3, Huawei3012

- Rack 19”: Là nơi cố định các thiết bị truyền dẫn quang, viba và các giá DDF phối dây

- Ngoài ra trong phòng máy BTS còn có thể có các thiết bị khác nhằm phục vụ

đa dịch vụ như: Thiết bị DSLAM, Thiết bị PSTN…

Chương 3: Hệ thống tiếp địa, tiếp đất chống sét cho trạm viễn thông 3.1 Thiết kế của hệ thống tiếp địa và tiếp đất chống sét cho ăngten, phiđơ và cột cao

3.1.1 Đặc điểm của thiết kế hệ thống tiếp địa, hệ thống tiếp đất thoát sét đang

sử dụng

 Các thiết kế điển hình đang sử dụng:

o Thiết kế tiếp địa điển hình cho khu vực đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long

o Thiết kế tiếp địa điển hình cho khu vực trung du và miền Trung

o Thiết kế tiếp địa điển hình cho khu vực Nam trung bộ

o Thiết kế tiếp địa điển hình cho khu vực miền núi

 Đặc điểm:

o Thiết kế chi tiết phân loại theo từng vùng miền

o Chỉ tiêu điện trở tiếp đất thấp:

+ Giá trị điện trở tiếp đất cho khu vực thành phố, thị xã là ≤ 1

+ Giá trị điện trở tiếp đất cho khu vực trung du và miền Trung là ≤ 2

+ Giá trị điện trở tiếp đất cho khu vực miền núi là ≤ 3

+ Giá trị điện trở tiếp đất cho khu vực núi đá là ≤ 5

o Giá thành đầu tư cao (trung bình 800USD)

o Tốn thời gian và chi phí cho việc khảo sát vị trí và địa chất,

o Thực tế việc áp dụng thiết kế tiếp đất điển hình cho các vùng miền không chính xác, việc có nhiều thiết kế nên lựa chọn sai

o Không có sự thống nhất cho hệ thống tiếp đất chống sét của mạng lưới nhà trạm trong Tổng Công ty

3.1.2 Thiết kế điển hình mới

 Thiết kế tiếp địa điển hình 5 cọc cho nhà trạm trên mái nhà và diện tích thi công bị giới hạn (loại 05 cọc, không dùng hóa chất GEM)

Hình 3-1: Thiết kế điển hình hệ thống tiếp địa cho nhà trạm trên mái nhà

 Thiết kế tiếp địa điển hình 09 cọc cho nhà trạm dưới mặt đất và diện tích thi công không bị giới hạn (loại 09 cọc, không dùng hóa chất GEM)

Hình 3-2: Thiết kế điển hình hệ thống tiếp địa cho nhà trạm dưới mặt đất

 Với trường hợp đặc biệt cần khoan giếng hoặc đổ hóa chất GEM thì phải yêu cầu Công ty Tư vấn Thiết kế vẽ thiết kế cụ thể

 Đặc điểm:

o Giá trị điện trở đất đạt ≤ 4Ω, theo TCN 68-141:1999

o Dễ dàng áp dụng cho tất cả các vùng miền khác nhau

o Thống nhất về mặt bản vẽ thiết kế

o Giảm chi phí khảo sát thiết kế

o Chi phí đầu tư thấp (chỉ bằng 1/2 so với trước đây)

3.1.3 Thay đổi bổ sung thiết kế tiếp địa cho cột

Theo tiêu chuẩn ngành nếu cột anten chế tạo bằng thép thì có thể bỏ dây thoát sét từ kim thu sét Franklin xuống chân cột, thay vào đó sử dụng 02 dây cáp thép

7,8 thoát sét nối từ chân cột xuống bãi đất

Yêu cầu:

 Một đầu cáp thép 7,8 hàn trực tiếp vào mặt bích chân cột, đầu còn lại hàn vào hệ thống tiếp địa Sau khi hàn nối xong, toàn bộ dây cáp thép phải được quét hắcín chống rỉ

 Mặt bích bắt chân cột phải được mạ nhúng kẽm nóng

3.2 Các nguyên tắc và thiết kế của hệ thống tiếp đất chống sét cho thiết bị trong nhà trạm

 Tiếp đất cho tủ máy BTS, tủ nguồn DC, rack19”, thang cáp sử dụng dây cáp vàng xanh bọc PVC M25 hoặc M35 và được đấu vào bảng đồng đất trên thang cáp

 Tiếp đất cho các thiết bị lắp trên rack19” sử dụng cáp vàng xanh bọc PVC M10 hoặc M16 và được đấu vào bảng đồng đất trên thang cáp

 Tiếp đất cho thiết bị cắt lọc sét sử dụng dây vàng xanh bọc PVC M25 hoặc M35 và được đấu vào bảng đồng đất nhỏ dưới chân tường phòng máy hoặc bảng đồng nhỏ dưới chân tủ tích hợp

Chương 4 Lắp đặt thiết bị 4.1 Chuẩn bị lắp đặt

 Sau khi khảo sát, bản vẽ thiết kế của công trình sẽ được hoàn thành.Trước khi lắp BTS nhất thiết phải có bản vẽ thiết kế được chủ đầu tư phê duyệt để đảm bảo tính thống nhất giữa bên thi công và bộ phận thiết kế, cũng như giữa nhà thầu và chủ đầu tư.Tránh trường hợp bị dừng thi công khi bản thiết kế chưa được phê duyệt

 Chuẩn bị các thủ tục pháp lý để tiến hành thi công như giấy giới thiệu, công văn (nếu có)

 Đội thi công có trách nhiệm chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ thi công, phải kiểm tra cẩn thận các dụng cụ thi công trên cột như dây an toàn, mũ bảo hiểm, puli, thừng Khi kiểm tra thây độ an toàn kém phải loại bỏ và đề nghị thay mới

 Trước khi nhận một công trình tất cả các đội trưởng phải yêu cầu chủ nhiệm công trình thông báo đầy đủ các thông tin về địa điểm cũng như các thủ tục

ra vào để chuẩn bị một cách đầy đủ nhất cho quá trình lắp đặt đồng thời phải tìm hiểu kỹ các thông tin qua báo cáo khảo sát

4.2 Lắp đặt thiết bị trong nhà:

a Lắp đặt thiết bị:

Các công việc chính của lắp đặt phần Indoor như sau: Sắp xếp các tủ BTS, tủ nguồn, tủ hoặc giá truyền dẫn theo bản vẽ thiết kế Nếu thực tế không khả thi như theo bản vẽ có thể thay đổi vị trí sao cho hợp lý nhất Cố định vị trí các tủ trên sàn của phòng máy, chú ý khi làm việc trên sàn giả tránh làm hỏng sàn giả của phòng máy Tủ BTS phải bắt đế xuống trước rối cố định tủ sau, phải dùng các miếng cách điện Các bước cố định tủ BTS được minh họa theo các hình sau và tương tự cho việc lắp đặt tủ nguồn và tủ truyền dẫn