GPS故障及干扰专题分析.docx
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GPS故障及干扰专题分析
GPS故障及干扰专题分析
中兴通讯股份有限公司
第1章GPS故障及干扰排查概述
后台网管上报丢星告警或1pps丢失信号丢失,可能是因为工程或GPS设备导致的,也可能是GPS干扰导致的。
可先排查工程或GPS设备的常见故障,再排查GPS干扰源。
也可反过来排查。
1.1GPS介绍
GPS是全球定位系统,其频率是1575.42MHz。
TD的空口同步时钟是基于GPS。
图1GPS的安装示意图
中继放大器(也称干放):
当1/2的馈缆长度超过120时,需要添加干放,且安装时注意方向性。
1.2GPS告警介绍
2.00.300版本,GPS告警更名为卫星接收类告警。
卫星接收及空口时钟告警告警共有以下6种:
告警描述
告警子码
告警原因
解决方案
V2.00.300以前告警描述
空口时钟1pps信号丢失
1:
GPS的1PPS输出信号丢失
2:
北斗的1PPS输出信号丢失
3:
1588的1PPS输出信号丢失
4:
1PPS&TOD的1PPS输出信号丢失
1~2:
卫星接收卡未输出1PPS信号,或者卫星接收处理单元未输出1PPS信号
3:
1588FPGA未输出1PPS信号
4:
1PPS&TOD卡未输出1PPS信号
查询是否有相关的卫星接收故障告警(对于GPS或北斗1pps丢失),若有,先处理卫星接收故障告警,若没有,则若该告警超过10分钟不恢复,则重启单板,重启无效,则更换单板。
GPS时钟参考源丢失
卫星接收故障
1:
GPS卫星丢失;2-北斗卫星丢失
11:
与GPS卫星接收模块通信链路中断;12:
与北斗卫星接收模块通信链路中断;13:
与TOD子卡接收模块通信链路中断
21:
GPSTRAIM告警(>50NS)
31:
GPS天线连接开路;32:
北斗天线连接开路
41:
GPS天线连接短路;42:
北斗天线连接短路
51:
GPSTOD不更新;52:
北斗TOD不更新
1-2:
当前卫星丢失,已经搜不到卫星。
原因是干扰、卫星接收卡故障。
11-13:
主控板与卫星接收卡的通讯链路断。
原因是卫星接收卡故障、卫星接收卡与主板之间的连线故障、主板故障。
21:
卫星接收受干扰过大。
31-32:
卫星接收天线连接开路的原因是卫星接收天线蘑菇头损坏(如安装时损坏)、功分器接得太多或太松(接得太多或太松时,信号太弱,也会报开路告警)、馈线头的制作不合格(如可能是馈线头屏蔽线剪的太短),该问题可以通过测量电阻的方法来定位。
41-42:
卫星接收天线连接短路的原因是馈线头的制作不合格(如可能是馈线芯接触到了屏蔽线),该问题可以通过测量电阻的方法来定位。
51-52:
主板与卫星接收卡的通讯链路是好的,但主板接收不到卫星接收子卡的时钟输出。
1-2:
如果偶尔丢星,一般不需要处理。
如果一直丢星,需要更换卫星接收卡或者卫星接收卡所在单板。
如果长时间反复有此告警,说明卫星接收天线的放置位置不好,接收到的信号不理想,检测附近是否有干扰源(如GPS干扰源:
1575.42MHz或1227.6MHz),考虑更换地方。
11-13:
检查卫星接收卡的插座是否插稳,卫星接收卡与主板之间的连线是否松了;更换卫星接收卡所在单板;更换主板。
21:
如果偶尔告警,一般不需要处理。
如果长时间反复有此告警,以及伴随着卫星丢失告警,说明卫星接收天线的放置位置不好,接收到的信号不理想,考虑更换地方。
31-32:
卫星接收天线连接开路的解决方案是首先更换卫星接收天线蘑菇头(注意安装工艺),看是否告警消失,如果仍存在告警,检查功分器接得是否太多、是否太松,检查馈线是否做好。
41-42:
卫星接收天线连接短路的的解决方案是检查馈线头的制作是否合格(如检查馈线芯是否接触到了屏蔽线)。
51-52:
更换卫星接收子卡或者卫星接收子卡所在单板。
GPS故障
卫星接收状态异常
1:
GPS初始化异常;2:
北斗初始化异常
11:
GPS长时间不能进入3D状态;12-北斗长时间不能进入3D状态
21:
GPS处于搜星状态;22:
北斗处于搜星状态
1-2:
不能检测出卫星接收类型、不能和卫星接收卡通讯等,如硬件问题(电源、物理连接等);
11-12:
定时器到时卫星接收仍然没有进入3D状态;
21-22:
卫星接收卡搜星超时,卫星数目小于4颗
查询是否有相关的卫星接收告警,若有,则先处理卫星接收故障告警,若没有,且该告警超过10分钟不恢复,则重启单板,重启无效,则更换单板。
GPS状态异常
空口时钟源不可用
未配置空口时钟源,或者空口时钟源均锁不定(时钟源干扰严重,超出晶振调节限值;或晶振故障)。
检查是否配置了空口时钟源,若未配置,则配置后再观察。
若配置,检查是否有卫星接收故障、空口时钟1pps信号丢失告警,若有,则先处理这些告警,若没有,更换单板。
GPS时钟源不可用
备用主控板空口时钟1pps信号丢失
1:
GPS的1PPS输出信号丢失
2:
北斗的1PPS输出信号丢失
3:
1588的1PPS输出信号丢失
4:
1PPS&TOD的1PPS输出信号丢失
1~2:
卫星接收卡未输出1PPS信号,或者卫星接收处理单元未输出1PPS信号
3:
1588FPGA未输出1PPS信号
4:
1PPS&TOD卡未输出1PPS信号
检查卫星接收线路(对于GPS或北斗1pps丢失),若线路不好,先处理卫星接收故障告警,若没有,则若该告警超过10分钟不恢复,则重启单板,重启无效,则更换单板。
备用主控板GPS时钟参考源丢失
备用主控板空口时钟源不可用
未配置空口时钟源,或者空口时钟源均锁不定(时钟源干扰严重,超出晶振调节限值;或晶振故障)。
检查是否配置了空口时钟源,若未配置,则配置后再观察。
若配置,检查是否有卫星接收故障、空口时钟1pps信号丢失告警,若有,则先处理这些告警,若没有,更换单板。
备用主控板GPS时钟源不可用
如果同时出现卫星接收状态异常(原GPS状态异常)、卫星接收故障(原GPS故障)和其它告警,首先处理卫星接收状态异常(原GPS状态异常)、卫星接收故障(原GPS故障)告警,解决后其它告警自然消除。
下面将分别说明卫星接收状态异常(原GPS状态异常)、卫星接收故障(原GPS故障)的解决方法。
第2章GPS设备及工程常见故障分析
2.1卫星接收状态异常(原GPS状态异常)
2.1.1排查方法简述(以GPS为例):
1、检查GPS天馈系统。
1)电压排查法:
2)电阻测量法
3)检查功分器是否接得太多,导致信号太弱,或馈线长度超过120米,检查有无干放。
2、否则,检查GPS串口状态。
排查节点:
GPS子卡、馈线、避雷器、放大器、功分器、蘑菇头。
接地部分、GPS子卡与主控板相连的互联线(串口故障)。
2.1.2排查方法详述(以GPS为例):
1、检查GPS天馈系统。
1)电压排查法:
GPS天线是由BBU上的GPS卡提供电源的。
按上面的排查节点,分段检查BBU侧GPS子卡到GPS天线接口各接线头出的电压是否正常,可分段定位问题。
电压测量值不正常,则先重新检查馈线连接,若仍不正常,更换故障元件。
一般情况下在机顶GPS避雷器、干路放大器、功分器、GPS接收机等位置的GPS馈线各接线头处,GPS天线的芯线和屏蔽套间的电压都保持在4.6V~5.4V之间,我们可以通过分别测量各个地方的电压来定位故障。
比如在NodeB机顶的GPS天馈接线柱上量得电压是4.9V,加上功分器后,在功分器接GPS天馈的接头处量得电压是4.2V,那么我们就可以定位功分器肯定有问题。
2)电阻测量法:
检查GPS天线是否正常,若电阻不正常,更换该GPS天线。
用万用表的电阻档,测试GPS天线的等效电阻。
由于不同的万用表有不同的精度,可以用比对法测试出GPS天线的等效电阻。
具体方法是:
将万用表电阻的量程调到20K电阻档(注意由于GPS天线是有极性的,所以万用表的表笔的红(正)笔和黑(负)笔测试的方向不同,数值也就不同)。
将红(正)笔接GPS天线的N头的芯线,黑(负)笔接GPS天线的N头的屏蔽地,记下几个GPS天线的等效电阻值R1。
将黑(负)笔接GPS天线的N头的芯线,红(正)笔接GPS天线的N头的屏蔽地,记下几个GPS天线的等效电阻值R2。
正常情况下,同一品牌的不同GPS天线的R1或R2的电阻值,应该都是在很小的范围内变化,如果明显某个同一品牌的不同GPS天线和同一品牌的其他GPS天线的R1或R2的电阻值有明显不同,或者R1和R2的电阻值差异较大(应该在同一数量级),那该GPS天线肯定有问题,更换该天线。
比如R1和R2的电阻值为0或无穷大,说明GPS天线有短路或断路故障。
3)检查天馈部分各接口是否连接可靠,室外部分的防水是否良好。
4)检查功分器是否接得太多,导致信号太弱。
或馈线长度超过120米,检查有无干放重新设计GPS天馈系统。
2、否则,检查GPS串口状态。
通过ClkShow命令查看“STATUS”状态:
查看
iRs232Fd:
17,STATUS:
1,TYPE:
Trimble,1pps:
0
STATUS:
2,(串口通讯:
0表示串口不通,2表示GPS正常了,1仍在通讯之中)
若STATUS等于0,表示串口不通,BCCS与GPS子卡不能通信,则检查连接线缆,重新插拔BCCS,复位BCCS,或更换子卡,或更换BCCS槽位,或更换BCCS单板。
2.2卫星接收故障(原GPS故障)
2.2.1排查方法简述
1、告警子码为
31:
GPS天线连接开路;32:
北斗天线连接开路
41:
GPS天线连接短路;42:
北斗天线连接短路
检查GPS天馈系统,具体可见1.2节“卫星接收状态异常(原GPS状态异常)”部分。
2、告警子码为
11:
与GPS卫星接收模块通信链路中断;12:
与北斗卫星接收模块通信链路中断;13:
与TOD子卡接收模块通信链路中断
参考1.2节“卫星接收状态异常(原GPS状态异常)”部分对串口故障的处理方法。
3、告警子码为
1:
GPS卫星丢失;2-北斗卫星丢失
21:
GPSTRAIM告警(>50NS),按如下方法处理(以GPS为例):
1)检查GPS天线位置是否满足120度的净空要求。
2)检查GPS是否受到干扰。
3)检查GPS天馈系统。
具体可见1.2节“卫星接收状态异常(原GPS状态异常)”部分。
2.2.2排查方法详述
告警子码为1:
GPS卫星丢失;2-北斗卫星丢失;21:
GPSTRAIM告警(>50NS)的处理方法(以GPS为例):
1)检查GPS天线位置是否满足120度的净空要求。
如果某段时间内长时间反复有此告警,以及伴随着卫星丢失告警,甚至是反复出现,说明GPS天线的放置位置不好,接收到的信号不理想,考虑更换地方。
或者线缆链接松动等,此时检查并重新连接即可。
偶尔出现此类告警,说明同步的过程中发现1PPS超过了误差,因此会告这个警,所以目前出现这个告警时一般不需要处理,除非这个告警总是不消失,就需要更换GPS接收机子卡。
2)检查GPS信噪比是否正常。
在“ClkShow”打印中最后几行“SNR”值可以查看到Trimble卡收到卫星的信号质量情况!
ps:
信噪比--SVQuality的单位db/hz,一般在大于40左右都是有效的,信噪比满足要求。
UbloxGPSStatus-GpsStatus:
1,GpsInitState:
6,byTimeMode:
2,byGpsFixType:
5,bySvNum:
10,bIsStart1pps:
1,byLeapSecond:
0
CableDelay=50(ns),UserDelay=0(ns)
--------------------------------------------------------------------
TheNumOfTrackedChannels=16,ChannelsList:
ID:
26,QI:
7,SNR:
53(db);ID:
15,QI:
7,SNR:
44(db);ID:
31,QI:
1,SNR:
0(db);ID:
27,QI:
7,SNR:
47(db);
ID:
12,QI:
7,SNR:
49(db);ID:
30,QI:
7,SNR:
48(db);ID:
14,QI:
7,SNR:
47(db);ID:
17,QI:
1,SNR:
0(db);
ID:
18,QI:
7,SNR:
47(db);ID:
20,QI:
1,SNR:
0(db);ID:
23,QI:
1,SNR:
0(db);ID:
21,QI:
7,SNR:
45(db);
ID:
22,QI:
7,SNR:
49(db);ID:
24,QI:
7,SNR:
51(db);
------------------------------------------------------------------------
信噪比过低的可能原因有:
线缆损耗过大,或者存在干扰。
3)检查GPS天馈系统。
具体可见“卫星接收状态异常(原GPS状态异常)”部分。
2.3卫星接收及空口时钟告警其余告警码排查
一般同时会有卫星接收状态异常(原GPS状态异常)、卫星接收故障(原GPS故障),首先处理卫星接收状态异常(原GPS状态异常)、卫星接收故障(原GPS故障)告警,解决后其它告警自然消除。
第3章GPS干扰及信号弱场分析
信噪比是衡量GPS信号受干扰程度和GPS信号强度最直接的指标。
受干扰越大,信噪比越低;受遮挡面积越大,信噪比越低。
如果某位置24小时内,始终有4颗卫星信噪比都大于40,那么该位置非常适合安装GPS天线。
如果某位置24小时内,始终能搜到4颗卫星,且其中1颗卫星的信噪比始终大于40,那么该位置也适合安装GPS天线。
如果不能满足上面两个条件,则该位置不适合安装GPS天线。
如果在净空120范围内,GPS信噪比都低于40,那么存在GPS干扰。
搜索GPS干扰信号源,可以采用现场普遍使用的八目天线和扫频仪(操作挺麻烦),也可以使用无线管委会专用的“测向接收机”,可直接定位干扰信号源进行位置和距离。
3.1网管查询信噪比
信噪比可以通过后台网管查询,可查询到某时刻的信号最好的前4颗卫星的信噪比。
入口:
工程模式à基站信息综合查询àGPS信息查询。
3.2ClkShow命令查询信噪比
telnet到基站,ClkShow命令查询信噪比值(仅Trimble子卡支持),搜星个数。
这里详细介绍ClkShow命令。
使用telnet登陆主控板(B328/B326是BCCS,B322是SBMP,8300是CC板),在命令中输入ClkShow,打印内容包含有如下几大部分:
1空口本振(10MPLL)工作状态
2空口时钟源(GPS)工作状态
3空口时钟源(GPS)详细信息
4空口时钟源(GPS)卫星信号信息
下面分别详细介绍:
3.2.1空口本振(10MPLL)工作状态
1)WorkMode
此项表明10MPLL当前使用的是真实时钟源还是模拟时钟源
值:
REAL:
真实时钟源,正常工作时应当为REAL;
EMULATE:
模拟时钟源
MainSrc主用参考时钟源
此项表明10MPLL当前使用哪个参考时钟源
值:
0:
GPS
1:
1588
2:
BD北斗
3:
TOD
2)时钟源名称
此项表明时钟源的名称
值:
0:
GPS
1:
1588
2:
BD北斗
3:
TOD
3)时钟源使用情况
此项表明时钟源的使用情况
值:
0:
未使用
1:
使用
4)时钟源是否可用
此项表明时钟源是否可用
值:
0:
不可用
1:
可用
5)时钟源是否配置
此项表明是否在数据库中配置了时钟源,可在后台OMCNodeB管理网元配置管理->设备配置->机架中,在主控板右击->GPS管理创建、删除
值:
TRUE:
配置
FALSE:
未配置
6)时钟源的线缆长度
此项表明在数据库中配置的时钟源线缆长度,可在后OMCNodeB管理网元配置管理->设备配置->机架中,在主控板右击->GPS管理创建、修改
值:
默认:
50m
注意:
这里是后台配置的长度,应当与实际线缆长度保持一致;
7)时钟源优先级
此项表明在后台OMC配置的时钟源优先级,在后台配置管理->NodeB配置管理网元->模块配置中修改
值:
0:
最高优先级
1:
2:
3:
最低优先级
8)10MPLL状态
此项表明10MPLL的状态
值:
Heat:
预热(初次上电并且有可用参考源时的状态,持续10分钟)
Freerun:
自由振荡(没有可用参考源时的状态)
FastCapture:
快捕(锁定过程中,属于中间状态)
Keepup:
跟踪(锁相环已经锁定的正常工作状态)
Holdover:
保持(锁相环之前处于跟踪状态,且时钟源当前出现了故障,在一定时间内站点还具有业务能力)
注意:
10MPLL正常应该工作在Keepup状态,如果长时间(超过数小时)处于其他工作态,请注意排查时钟源故障
9)10MPLL是否告警
此项表明10MPLL是否有告警
值:
Alarm:
有告警
Clear:
无告警
3.2.2空口时钟源(GPS)工作状态
1)时钟源名称
此项表明时钟源的名称
2)时钟源状态机状态
status表明时钟源状态机的状态
值:
0:
探测态,表示串口不通
1:
初始态,表示串口通讯中
2:
工作态,工作正常
注意:
若STATUS等于0,表示串口不通,BCCS与GPS子卡不能通信;请检查机框与BEMU(B328)/BGRI(B326)的连接,重新插拔BEMU(B328)/BGRI(B326),或更换BEMU(B328)/BGRI(B326),或更换GPS子卡,复位BCCS,或更换BCCS,或更换BCCS槽位。
Report表明GPS子卡上报的状态
值:
0:
工作态
1:
故障态
2:
无效态
LastReport表明GPS子卡上一次上报的状态
值:
0:
工作态
1:
故障态
2:
无效态
3)时钟源告警
此项表明时钟源的告警情况
告警条目:
ClkInitTimeoutALMStatus:
初始化超时告警
Clk3DTimeoutALMStatus:
3D超时告警
ClkSearchStarALMStatus:
搜星告警,长时间无法搜到卫星
ClkLostStarALMStatus:
丢星告警,无法搜到卫星
ClkTraimALMStatus:
Traim告警,接收到的数据异常(Trimble卡专有)
ClkLinkALMStatus:
串口链路断告警,检查BEMU/BGRI卡的连线
ClkShortALMStatus:
天线短路告警,检查天线及馈线
ClkOpenALMStatus:
天线开路告警,检查天线及馈线
Clk1ppsALMStatus:
1PPS告警,GPS时钟基准丢失
值:
Clear:
无告警
Alarm:
有告警
3.2.3空口时钟源(GPS)详细信息
4)1PPS
此项表明FPGA检测的1PPS是否存在
值:
0:
不存在
1:
存在
5)子卡信息
此项表明GPS子卡上报的信息
条目(1类):
TRAIM:
Traim状态
LineOpen:
天线开路
LineShort:
天线短路
值
0:
正常
1:
故障
条目(2类):
TrackedStatellites:
跟踪卫星数
值:
大于4颗为正常
条目(3类):
3D:
3维定位
0:
否
1:
是
6)坐标信息
此项表明坐标信息
条目:
Longtitude:
经度
Latitude:
纬度
Altitude:
海拔高度
7)时间信息TOD
此项表明时间信息
条目:
LastClkTime:
UTCOffset:
UTCTime:
UTC时间,格式为年-月-日时-分-秒,UTC时间+8小时等于北京时间
3.2.4空口时钟源(GPS)卫星信号信息
1)NumofChannels
此项表明GPS子卡所具有的通道数;每个通道可以接收1颗卫星的信号,也就是最多接收16颗卫星的信号;我们在地面一般可以收到8~11颗卫星;
2)ID
卫星通道的编号;
3)QI
卫星质量指示,一般7为有效;
4)SNR
信噪比,单位为db/Hz,一般大于40为有效;
3.3手持GPS仪查询信噪比
3.3.1工具介绍
中兴通讯开发出一款手持GPS仪,可以通过查询GPS卫星的信噪比、星座图、经纬度等地理位置、高度,可以记录某一时段的所有GPS卫星的信噪比及可用情况,并回放。
需要结合电脑使用。
电脑安装对应u-center_5.07_Installer和ublox_A4_U5_USB_drv3264_install_UI软件。
图2手持GPS外观图
右边是手持GPS仪盒(内有GPS子卡),左边是小型GPS天线,该手持GPS仪也可以接基站的GPS馈线。
图3SMB接口
通过SMB接口连接GPS天线,如图3。
图4
通过USB口与电脑相连。
GPS手持仪外壳丝印说明
USB用于提供5V电源和通信,DC/USB开关需要切换到USB侧(右边)。
RS232串口通信口,当采用RS232的时候需要采用外置电源PWR,同时DC/USB开关需要切换到PWR这边(左边)。
PWR外置电源端口
DC/USB做选择外置电源供电还是USB供电,兼容以后北斗的测试。
SMB连接天馈
3.3.2安装U-Center软件及USB驱动
先安装u-center_5.07_Installer,再安装ublox_A4_U5_USB_drv3264_install_UI(USB驱动)
安装完成后其界面如下:
图5
3.3.3USB配置
U-Center能保存上次的配置。
当第一次使用时,需要对USB口进行配置。
其配置工具栏如下:
开启或者断开与USB的连接,为绿色时表示已经于GPS手持仪通讯上。
波特率选择,一般选择9600。
波特率自动识别
3.3.4U-Center工作模式
U-Center有4种工作模式。
OnlineMode能实时显示目前卫星状态,RecorderMode能保存过去一段时间的卫星状态,PalyerMode能将RecorderMode记录的卫星状态动态的显示出来。
图6
1,OnlineMode
此模式下GPS接收机通过USB口实时接收来自卫星的数据,然后周期性的在U-Center界面上面显示出来。
U-Center能对对GPS接收机进行配置。
U-Center上电默认为此种工作模式。
图7
2,RecorderMode
此模式能将实时更新U-Center的显示数据,同时也可以将过去此段时间的数据保存在本地。
模式选择:
Player--->Record
图8
3,PlayerMode
此模式将RecorderMode保存的数据动态的显示出来。
模式选择:
Player---->Play
图9
3.3.5软件配置
1,数据类型、长度等的显示
View-
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- GPS 故障 干扰 专题 分析
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