Operacion del Sitemaster 251C de Anritsu

Operación y Mantenimiento de la Red
Celular usando SiteMaster 251C
Autor: Ing. Leonardo Marín Dolz
2012

Introducción
Operación y Mantenimiento de la Red Celular usando SiteMaster 251C
El Sistema de Radiación de una BTS tiene un papel fundamental en el
Desempeño de la Red Celular. Su deterioro se puede traducir en Disminución
del área de cobertura, Llamadas caídas, Pérdida de calidad de la voz y otras.
Si bien en una BTS cualquier modulo (TRX, CDU, etc.) puede ser cambiado con
facilidad no ocurre así con el sistema de radiación, por tal razón es importante
mantenerlo en perfecto estado Operativo. Es en este punto donde los
equipos de Mantenimiento juegan un rol fundamental.

Objetivos
Presentación del SiteMaster S251C como una Herramienta que permita al
técnico de servicios móviles:
Caracterización del Sistema de Radiación ( Fase de Instalación
de una BTS)
Mantenimiento Preventivo (Detección temprana de averías o
degradación del sistema)
Mantenimiento Correctivo (Detección eficaz de averías)

Temáticas
• Que es el SiteMaster o Anritsu?
• Que podemos hacer con el SiteMaster?
• Como utilizar el SiteMaster?
• Que puedo hacer con SiteMaster y una PC ?

Línea SiteMaster de Anritsu
Analizador Portátil de Sistemas de Radiación para
(Comprobar Líneas, Antenas, TMA , Duplexores)

SiteMaster S251C de Anritsu
• Es un Analizador Vectorial (VNA):
 Medición de Amplitud y Fase de señales de RF.
 Calculo de parámetros S para dispositivos de RF. Aplicable a
mediciones con uno o mas Puertos (Perdidas por Retorno,
Perdidas de Inserción, Ganancia de inserción, otros)
• Tecnología FDR

Accesorios del SiteMaster
Kit de Empaque
Kit de Calibración
Carga OSL
Carga de Precisión
Manual Usuario
Software HHST
Cable de Datos
Software de Servicio HHCL
Sonda de RF
Batería Auxiliar
Cargador de Batería

Diagrama Funcional
Frecuencia
Magnitud
Fase
Measurement Mode : dB
Trace Type : Return Loss
Frequency(MHz ) Magnitude Phase
890 -20.819 -51.2
890.27 -20.265 -84.6
890.54 -21.724 -116.5
890.81 -24.583 -151.6
891.08 -30.752 164
891.36 -39.172 37.8
891.63 -29.119 -35.9
891.9 -24.883 -70.6
892.17 -23.742 -104
892.44 -25.036 -139.2
892.71 -27.131 178.6
892.98 -31.373 109
893.26 -29.119 28.7
Medición de RL con
Sitemaster S251C
(formato ASCII)

Especificaciones Técnicas. Panel Frontal
RFout (TEST PORT)
Mediciones de un Puerto
50Ω Tipo N
625 – 2500 MHz
-6dBm o +30dBm Out
+23 dBm MAX in
50 VDC MAX in
RF in
50Ω tipo N
625 – 2500 MHz
+27 dBm MAX in
50 VDC MAX in
Interface RS232
DB9
Cable NullModem
para conectar a PC
DETECTOR DE
RF
1 – 3000 MHz
+20dBm MAX
Alimentación DC
externa
(12.5-15 Vdc, 1100 mA)
Autonomía Bat. 2.5 Hrs
Hard Keys
17 Teclas , 12 con doble
función
Depende del modo de
operación
Soft Keys
6 Teclas con función
dinámica,
Depende del modo de
operación
Se indica en el extremo
derecho del Display
Indicación de
Funciones
Activas
Display TFT
Monocromático
640x480
Nivel de Brillo
Ajustable
Function Hard Keys
Selección del modo de
operación

HARD KEYS
Auto Scale
Escala Automatica
Optimizar resolucion
del Display
START CAL
Comenzar la
Calibración
LIMIT
Establecer límites o Umbrales.
Simple o Compuestos (5 Segm).
Alarma Sonora
Detección rápida de Fallas
ON/OFF
Esc/Clear + ON/OFF
restablece configuración de
fabrica
Save/Recall Setup
Guardar / Cargar
configuraciones.
Hasta 10 preset,
cfg 0 restable valores por
defecto
Pruebas repetitivas de
manera rápida
MARKER
Establecer marcadores en un trazo
Mediciones rápidas de Max. y Min. en
trazo completo o en Segmento.
Diferencia entre máximos y mínimos
en trazo completo o en Segmento.
Save / Recall Dispaly
Guardar y Cargar Mediciones
Max 16 caracteres alfanuméricos
Almacenar hasta 200 mediciones
Comparar mediciones, variación en el
tiempo
RUN / HOLD
Comenzar o Detener la
Medición (sweep Frec)
Indicacion de Hold
Ahorro de Bateria

Que podemos Medir con SiteMaster S251C?
• MODOS DE OPERACION ( Tecla MODE)
MEASUREMENT MODE
FREQ- SWR
RETURN LOSS
CABLE LOSS – ONE PORT
INSERTION LOSS (+6 dBm)
INSERTION GAIN (-30 dBm)
DTF - SWR
RETURN LOSS
POWER MONITOR
RF SOURCE
•Perdidas Por Retorno.RL (f)
•Onda Estacionaria. SWR(f)
•Perdidas del cable(f)
•DTF RL(t)
•DTF SWR(t)
Mediciones con 1 Puerto(Test Port)
•Perdida de inserción(f)
•Ganancia de inserción(f)
Mediciones con 2 Puertos
Detector de RF
Generador de RF

Reflexiones en una línea de Transmisión
• Se producen cuando hay desacople de impedancias.
• Energía reflejada es energía no disponible en transmisión─► Disminución del área
de Cobertura.
• Energía que retorna a los transmisores ─► Sobrecalentamiento de la Etapa de
Salida. Intermodulación.
• Ondas estacionarias ─► Lazos de Voltaje o Corriente que deterioran los Filtros de
Salida.
Como estimar las reflexiones en una línea?
Medición de Relación de Onda estacionaria o Perdidas por Retorno
Señal
Incidente Desacople Desacople
Reflexión Reflexión
Señal
Transmitida

• ROE : Relación entre voltaje Máximo y voltaje Mínimo
• Varia entre 1 e Infinito
Rango SiteMaster : 1.00 a 65.00, Resolución: 0.01
Voltaje Señal Incidente
Vi
Vr
Voltaje Señal Reflejada
Desacople de Impedancia
Antena, Conector
Cortocircuito, Abierto
Patrón de Interferencia
Relación de Onda Estacionaria (SWR)

Pérdidas por Retorno (RL)
• RL : Fracción de la potencia incidente que no se entrega a la
carga, es “retornada” hacia el generador . Se expresa
habitualmente en [dB]
Rango SiteMaster : 0.00 a 54.00 dB, Resolución: 0.01 dB
Desacople de Impedancia
Antena, Conector
Cortocircuito, Abierto
Potencia Señal Incidente = Pi
Potencia Señal Reflejada = Pr
Proporcional al Desacople de Z

• PR y ROE caracterizan la adaptación de un Sistema, aunque de manera
diferente.
A partir de una medición de RL puedo obtener la VSWR o viceversa
Convertir SWR a RL
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
890 900 910 920 930 940 950 960
VSWR
S T CIU D 11 1
D a te : 08/29/2008 T im e : 00:18:06
Re solution: 130 CA L :O N (CO A X ) CW : O N
VSWR
Frequenc y (890.0 - 960.0 MHz)
-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
890 900 910 920 930 940 950 960
Return Loss
S T CIU D 11 1
D a te : A ug/29/2008 T im e : 00:18:06
Re solution: 130 CA L :O N (CO A X ) CW : O N
dB
Frequenc y (890.0 - 960.0 MHz)
VSWR-> RL
HHST

PR ό ROE Para una Antena
• Las PR (presentación logarítmica): Capturar en un
grafico dos mediciones dispares. Mejor interpretación.
0.5 dB PR ◄► 35 ROE
28 dB PR ◄► 1.08 ROE
Valle mas
pronunciado

Que umbral de RL{SWR} escoger para realizar una Acción Correctiva?
Efecto de RL para el área de Cobertura
VSWR RL(dB) ηTx(%)
2.5 7.56 81.63
1.92 10 90.0
1.5 14 96.02
1.33 17 98.00
1.22 20 99.00
CDU Warning
CDU Fault
Muy Eficiente

Pérdidas del Cable(CL)
• Energía que se disipa en el cable, conectores, protecciones, etc.
• Aumentan con la Frecuencia y la Longitud del cable.
• Cables con mayor diámetro, menos pérdidas.
• Para calibres similares pueden variar dependiendo del
fabricante.
• Pueden ser obtenidas de forma indirecta a partir de las RL (Carga
Cortocircuito o Abierto, Reflexión Total)
Tipo de
cable
Diámetro
Altura de las
antenas
Coaxial ½ pulgadas Menor a 30m
Coaxial 7/8 pulgadas Entre 30 y 60m
Coaxial 1 5/8 pulgadas Mayor a 60m

Interacción entre las CL y las RL
Un sistema bien “Adaptado” podría ser el resultado de disponer de un
cable con pérdidas de inserción altas y una antena fuera de
especificaciones. La señal se atenuaría y una vez alcanzada la antena
se reflejaría una gran parte de la misma.
Resultado: Disminución del área de Cobertura.
Medir las RL no es Suficiente.
“Un valor de las RL muy bueno, no
siempre indica un sistema en buen
estado”

• Conocidas las RL de una antena aislada y midiendo las RL de
un sistema se puede estimar las perdidas del cable.
Calculo indirecto de CL

Distancia a Fallas
• Cuando los valores RL y CL no son los esperados se puede
utilizar la DTF para detectar donde se encuentran la causas.
• Cada sistema tiene una curva DTF propia
(Signature) debido a las diferentes longitud eléctrica de los
cables, tipos de cable, ubicación de los conectores,
adaptadores y protecciones que causan diferentes
reflexiones en diferentes posiciones de la línea.

• SiteMaster Implementa la Tecnología FDR
• Conocida la Vp y la Atenuación/longitud del cable los datos en el
Dominio del tiempo son convertidos en Distancia
• SiteMaster incluye modelos de cables (Vp y CL/m) de varios
fabricantes.
• La PR a una distancia determinada es el promedio de las PR
medidas para el rango de frecuencias empleado.
Como el SiteMaster calcula la DTF?
Datos en Dominio de
la Frecuencia
FFT Inversa
Datos en Dominio
del Tiempo
DSP

• Se analiza un sistema en su rango de Frecuencia de trabajo.
• Excelente Sensibilidad a Fallas en RF
• Inmune a interferencias de RF
Ventajas de la FDR

Calibración
• El proceso de calibración en SiteMaster consiste en el calculo de
un Vector de Corrección del error sistemático del sistema de
medición.
Sistema de medición: SiteMaster + Cable de prueba (Test Port
Cable)
• Este vector es calculado a partir de la respuesta del sistema a
tres cargas conocidas: OSL (abierto, corto y carga de 50Ω).
• El estado de calibración se guarda en un preset o configuración.
• Cambios en el sistema de medición afectan el estado de
calibración:
 Variación de la Temperatura ─►Detectable
 Cambio del cable de prueba
 Modificación del Rango de Frecuencias ─►Detectable

Calibración. Efectos indeseables
• Efecto de un cable de prueba (inestable a flexión) en una medición
de Pérdidas por Inserción.
Perdidas de inserción
(Cable en posición rígida )
Perdidas de inserción
(Cable flexionado )

Consejos para una buena Calibración
• El Sitemaster debe estar encendido al menos 5 minutos antes de
iniciar el proceso.
• Los componentes de calibración deben situarse al final del cable
de prueba.
• Usar los componentes de precisión proporcionados por Anritsu.
(carga OSL y carga de precisión)
• Los cables de prueba deben ser estables en fase y ser lo mas
corto posibles.
• Los cables de prueba deben tener los conectores adecuados para
evitar el uso de uniones.
• Durante el proceso calibración evitar dobleces innecesarios en el
cable.
• Realizar el proceso de calibración con regularidad, observando la
respuesta del equipo al proceso de calibración.

Calibración OSL
Calibración de un puerto Calibración de dos Puertos

• Cuando se calcula la FFT Inversa aparecen pequeños lóbulos
laterales (Side Lobes) alrededor de una reflexión (pico) por efecto
del enventanado.
• Los lóbulos laterales están espaciados simétricamente alrededor de
un pico.
• El primer lóbulo lateral está de 13 a 15 dB por debajo del pico y el
resto decrece rápidamente.
• Mientras mayor sea el pico, mayor es la cantidad de lóbulos
laterales.
• Se producen interacciones entre lóbulos laterales de picos que
están muy cercanos: “falsos” en una medición.
• Un enventanado (windowing) adecuado puede ayudar a minimizar
la presencia de lóbulos laterales.
Efectos Indeseables de la FFT Inversa

¨Side Lobes¨ en la DTF
SLSL
Distorsión por
lóbulos laterales

Enventanado (Windowing) en SiteMaster
• Existen cuatro tipos de enventanado disponibles: Rectangular,
Nominal Side Lobe(NSL), Low Side Lobe(LSL) y Minimum Side
Lobe (MSL).
• El enventanado rectangular es el que viene por defecto.
• Cuando un pico es estrecho el enventanado rectangular proporciona
una mayor Resolución a Falla pero genera una mayor cantidad de
lóbulos laterales.
• El uso de filtros NSL, LSL y MSL reducen la cantidad de lóbulos
laterales de un pico a expensas de aumentar su ancho. El
ensanchamiento de un pico puede solapar a un pico cercano
• La atenuación de los lóbulos laterales y ensanchamiento de los
picos aumentan en este orden : NSL, LSL y MSL.

Efecto del Enventanado en la DTF

Que enventanado utilizar?
• El tipo de enventanado establece un compromiso entre la distorsión
por lóbulos laterales y el ensanchamiento de la discontinuidad(pico).
• De forma general se puede utilizar el enventanado rectangular pues
proporciona mejor resolución a Fallas.
• Si la discontinuidad es menor que 20 dB o la supuesta distancia a
una posible falla es al menos el doble de la resolución a falla, el
enventanado NSL proporciona una curva más detallada que el
obtenido con enventanado rectangular.

Optimización del rango de Frecuencias
• Como las curvas de DTF se obtienen de mediciones realizadas en el
dominio de la Frecuencia la selección del rango de frecuencias a
utilizar puede no ser tan obvia como parece.
• Para el análisis de DTF hay que tener en cuenta la dependencia del
rango de frecuencias empleado con la resolución a fallas y la
distancia máxima que se puede medir, el número de saltos de
frecuencia empleado y la velocidad de propagación del cable.

Resolución al Fallo, Resolución en Pantalla y Distancia
Máxima
• La resolución al fallo indica la capacidad para separar dos señales
muy próximas.
Dos discontinuidades separadas a 15 cm no podrán ser identificadas por
separado al realizar una DTF si la resolución al fallo empleada es de 60
cm.
• La resolución en pantalla se refiere a la cantidad de puntos
empleada para representar la grafica. Una mayor cantidad de
puntos en pantalla solo proporciona una grafica mejor definida.
• La distancia máxima se refiere a la máxima distancia horizontal que
el equipo puede medir. Depende del número de puntos en pantalla
y la resolución al fallo.

La selección del rango de frecuencia establece el siguiente
compromiso:
• Rango de frecuencias ancho ─► Mejor resolución al fallo
• Rango de frecuencias estrecho ─► Mayor Distancia
Cálculo de Resolución al Fallo y Distancia Máxima
Vp: Velocidad de propagación relativa
F2: Frecuencia de barrido inicial (MHz)
F1: Frecuencia de barrido final (MHz)
N: número de puntos empleados
(130, 259, 517)

Dos fallas con RL=-20dB, simuladas a 9 y 11 pies (2 pies de separación)
Simulación en MATLAB de algoritmo DTF
Vp =0.91
ΔF =140MHz
ResFallo= 3.19 pies
Vp =0.91
ΔF =490MHz
ResFallo= 0.91 pies

• La única manera de aumentar la resolución al fallo es aumentar
el rango de frecuencias.
Resolución al Fallo para (GSM 900)
Vp relativa F1(MHz) F2(MHz)
Resolucion
a Fallas
Distancia
Maxima
(130 ptos)
Distancia
Maxima
(259 ptos)
Distancia
Maxima
(517 ptos)
MHz Mhz m m m m
0.88 806 960 0.857 111 221 442
0.88 890 960 1.886 243 487 973
0.88 890 915 5.280 681 1362 2724
0.88 935 960 5.280 681 1362 2724
0.88 625 2500 0.070 9 18 36

Criterios para escoger el rango de Frecuencias
• Sistema con antena: Rango de frecuencias de trabajo de la Antena
(Selectividad a frecuencia).
• Líneas de transmisión: Rango de frecuencias grande que permita
monitorear conectores o uniones (potenciales zonas de fallos).

Precisión de la DTF
• Las mediciones DTF arrojan valores diferentes de RL y ROE a los
obtenidos en el dominio de la Frecuencia.
• La Velocidad de propagación afecta la precisión de la Distancia.
Una disminución de un 10% en el valor de la velocidad de propagación
reduce la precisión a distancia en un 10%
• Las perdidas del cable afectan la precisión de la amplitud.
• El uso de una única velocidad de propagación reduce posibles
errores para establecer comparaciones futuras.
• La DTF es una herramienta para detectar averías y no debe
remplazar las mediciones de RL ό ROE.

• Permite detectar pequeñas fallas que potencialmente pueden
convertirse en Interrupciones del Servicio Celular.
• Permite monitorear la degradación de un Sistema (Cambios en
Tiempo)
Utilizada correctamente la DTF puede ser la mejor herramienta del
(Mantenimiento Preventivo) ─► Detección temprana de averías.
Importancia de la DTF

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