Подсистема базовой станции - Base station subsystem

Аппаратное обеспечение GSM базовая станция отображается в Немецкий музей

В подсистема базовой станции (BSS) - это раздел традиционного сотовая телефонная сеть который отвечает за обработку трафика и сигнализацию между мобильный телефон и подсистема сетевой коммутации. BSS выполняет перекодирование речевых каналов, выделение радиоканалов на мобильные телефоны, пейджинг, коробка передач и прием над воздушный интерфейс и многие другие задачи, связанные с радиосетью.

Базовая приемопередающая станция

Две антенны базовой станции GSM замаскированы под деревья Дублин, Ирландия.

Базовая станция GSM на солнечной энергии на вершине горы в пустыне Лапландия

В Базовая приемопередающая станция, или BTS, содержит оборудование для передачи и приема радиосигналов (трансиверы ), антенны, и оборудование для шифрование и расшифровка сообщений с контроллер базовой станции (BSC). Обычно BTS для чего угодно, кроме пикосота будет иметь несколько трансиверов (TRX), которые позволят ему обслуживать несколько различных частоты и различные секторы соты (в случае разбитых на сектора базовых станций).

BTS управляется родительским BSC через «функцию управления базовой станцией» (BCF). BCF реализован как отдельный блок или даже включен в TRX в компактных базовых станциях. BCF обеспечивает подключение по эксплуатации и техническому обслуживанию (O&M) к системе управления сетью (NMS) и управляет рабочими состояниями каждого TRX, а также обработкой программного обеспечения и сбором сигналов тревоги.

Функции BTS различаются в зависимости от используемой сотовой технологии и оператора сотовой связи. Есть поставщики, в которых BTS представляет собой простой приемопередатчик, который принимает информацию от MS (мобильной станции) через Um воздушный интерфейс а затем преобразует его в интерфейс на основе TDM (PCM), интерфейс Abis, и отправляет его в BSC. Есть поставщики, которые создают свои BTS так, чтобы информация предварительно обрабатывалась, списки целевых ячеек генерировались, и даже внутрисотовая передача обслуживания (HO) могла быть полностью обработана. Преимущество в этом случае - меньшая нагрузка на дорогой интерфейс Abis.

BTS оснащены радиостанциями, способными модулировать уровень 1 интерфейса Um; для GSM 2G + тип модуляции Гауссовская манипуляция с минимальным сдвигом (GMSK), а для КРАЙ подключенных сетей это GMSK и 8-ПСК. Эта модуляция представляет собой разновидность непрерывно-фазовой частотная манипуляция. В GMSK сигнал, который должен быть модулирован на несущую, сначала сглаживается Гауссовский фильтр нижних частот перед кормлением частотный модулятор, что значительно снижает помехи для соседних каналов (помеха по соседнему каналу ).

Антенные сумматоры реализованы для использования одной и той же антенны для нескольких TRX (несущих), чем больше TRX объединено, тем больше будут потери в сумматоре. Сумматоры до 8: 1 присутствуют только в микро- и пикоячейках.

Скачкообразная перестройка частоты часто используется для повышения общей производительности BTS; это включает быстрое переключение голосового трафика между TRX в секторе. За последовательностью переключения следуют TRX и телефоны, использующие сектор. Доступно несколько последовательностей переключения, и последовательность, используемая для конкретной соты, постоянно транслируется этой сотой, так что она известна мобильным телефонам.

TRX передает и принимает в соответствии с GSM стандартов, которые определяют восемь TDMA временных интервалов на радиочастоту. TRX может потерять часть этой емкости, так как требуется некоторая информация. трансляция к мобильным телефонам в зоне обслуживания BTS. Эта информация позволяет мобильным телефонам идентифицировать сеть и получать к ней доступ. Эта сигнализация использует канал, известный как Канал управления трансляцией (BCCH).

Секторизация

Используя направленные антенны на базовой станции, каждая из которых указывает в разных направлениях, можно разделить базовую станцию на секторы так, чтобы несколько разных сот обслуживались из одного и того же места. Обычно эти направленные антенны иметь ширину луча от 65 до 85 градусов. Это увеличивает пропускную способность базовой станции (каждая частота может нести восемь голосовых каналов), при этом не сильно увеличивая вмешательство вызывается соседним сотам (в любом направлении транслируется только небольшое количество частот). Обычно на сектор используются две антенны с разнесением десяти и более. длины волн Кроме. Это позволяет оператору преодолевать эффекты угасание из-за физических явлений, таких как многолучевой прием. Немного усиление принятого сигнала на выходе из антенны часто используется для сохранения баланса между сигналом восходящей и нисходящей линий связи.^[1]

Контроллер базовой станции

Контроллер базовой станции (BSC) обеспечивает, как правило, интеллект позади BTS. Обычно BSC имеет под своим контролем десятки или даже сотни BTS. BSC обрабатывает распределение радиоканалов, принимает измерения с мобильных телефонов и управляет передачей обслуживания от BTS к BTS (за исключением случая передачи обслуживания между BSC, в этом случае управление частично является обязанностью якорь MSC ). Ключевая функция BSC - действовать как концентратор где множество различных подключений с низкой пропускной способностью к BTS (с относительно низким использованием) сокращается до меньшего количества подключений к центр коммутации мобильной связи (MSC) (с высокой степенью загрузки). В целом, это означает, что сети часто структурированы так, что многие BSC распределены в регионах рядом с их BTS, которые затем подключаются к крупным централизованным сайтам MSC.

BSC, несомненно, является наиболее надежным элементом BSS, поскольку он является не только контроллером BTS, но и для некоторых поставщиков полноценным центром коммутации, а также SS7 узел с подключениями к MSC и обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) (при использовании GPRS ). Он также предоставляет все необходимые данные в подсистему поддержки эксплуатации (OSS), а также в центры измерения производительности.

BSC часто основан на распределенной вычислительной архитектуре с избыточностью, применяемой к критически важным функциональным блокам, чтобы гарантировать доступность в случае возникновения неисправностей. Резервирование часто выходит за рамки самого оборудования BSC и обычно используется в источниках питания и в передающем оборудовании, обеспечивающем интерфейс A-ter для PCU.

Базы данных для всех сайтов, включая такую информацию, как несущие частоты списки скачкообразной перестройки частоты, уровни снижения мощности, уровни приема для вычисления границы соты хранятся в BSC. Эти данные получены непосредственно из инженерного радиопланирования, которое включает моделирование распространение сигнала а также прогнозы трафика.

Транскодер

Транскодер отвечает за перекодирование кодирование голосового канала между кодированием, используемым в сети мобильной связи, и кодированием, используемым в мировой наземной сети с коммутацией каналов, Коммутируемая телефонная сеть общего пользования. В частности, GSM использует регулярный импульсный возбужденный долгосрочный прогноз (RPE-LTP) кодер для голосовых данных между мобильным устройством и BSS, но импульсная кодовая модуляция (Закон или μ-закон стандартизирован в ITU G.711 ) перед BSS. Кодирование RPE-LPC приводит к скорости передачи данных для голоса 13 кбит / с, тогда как стандартное кодирование PCM дает 64 кбит / с. Из-за этого изменения скорости передачи данных для того же голосового вызоватранскодер также имеет функцию буферизации, так что 8-битные слова PCM могут быть перекодированы для создания блоков трафика GSM 20 мс.

Хотя функциональные возможности транскодирования (сжатия / распаковки) определены соответствующими стандартами как функция базовой станции, есть несколько поставщиков, которые реализовали решение вне BSC. Некоторые поставщики внедрили его в отдельную стойку, используя собственный интерфейс. В Сименс ' и Nokia По своей архитектуре транскодер представляет собой идентифицируемую отдельную подсистему, которая обычно совмещается с MSC. В некоторых из Ericsson В системах России он интегрирован в MSC, а не в BSC. Причина такой конструкции заключается в том, что если сжатие голосовых каналов выполняется на сайте MSC, количество фиксированных каналов передачи между BSS и MSC может быть уменьшено, что снижает затраты на сетевую инфраструктуру.

Эта подсистема также упоминается как транскодер и блок адаптации скорости (TRAU ). Некоторые сети используют 32 кбит / с ADPCM на наземной стороне сети вместо 64 кбит / с PCM и TRAU соответственно конвертирует. Когда трафик является не голосом, а данными, такими как факс или электронная почта, TRAU включает функцию адаптации скорости, чтобы обеспечить совместимость между скоростями передачи данных BSS и MSC.

Блок управления пакетами

Блок управления пакетами (PCU) - последнее дополнение к стандарту GSM. Он выполняет некоторые из задач обработки BSC, но для пакетных данных. Распределение каналов между голосом и данными контролируется базовой станцией, но как только канал выделен для PCU, PCU берет на себя полный контроль над этим каналом.

PCU может быть встроен в базовую станцию, встроен в BSC или даже, в некоторых предлагаемых архитектурах, он может быть на сайте SGSN. В большинстве случаев PCU - это отдельный узел, активно взаимодействующий с BSC на стороне радиосвязи и SGSN на стороне Gb.

BSS интерфейсы

Изображение сети GSM, показывающее интерфейсы BSS к MS, NSS и базовой сети GPRS

Гм: Воздушный интерфейс между мобильная станция (MS) и BTS. Этот интерфейс использует LAPDm протокол для сигнализации, для управления вызовами, отчетов об измерениях, сдавать, контроль мощности, аутентификация, разрешение, обновление местоположения и так далее. Трафик и сигнализация отправляются пакетами по 0,577 мс с интервалами 4,615 мс для формирования блоков данных каждые 20 мс.
Abis: Интерфейс между BTS и BSC. Обычно перевозится на DS-1, ES-1 или E1. TDM цепь. Использует подканалы TDM для трафика (TCH), протокол LAPD для надзора BTS и передачи сигналов связи и передает синхронизацию от BSC к BTS и MS.
А: Интерфейс между BSC и MSC. Он используется для передачи каналов трафика и пользовательской части BSSAP SS7 стек. Хотя обычно существуют блоки транскодирования между BSC и MSC, обмен сигналами происходит между этими двумя конечными точками, и блок транскодера не касается информации SS7, только голос или данные CS транскодируются или адаптируются к скорости.
Ater: Интерфейс между BSC и транскодером. Это проприетарный интерфейс, название которого зависит от производителя (например, Ater от Nokia), он передает информацию об интерфейсе A от BSC, оставляя его нетронутым.
Гб: Подключает BSS к SGSN в Базовая сеть GPRS.

Смотрите также

использованная литература

^ Сети, Редактор Азбуки. «4 вещи, которые вам нужны для улучшения покрытия и емкости сотовой системы». Азбука сетей. Получено 2019-10-09.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (ссылка на сайт)

внешние ссылки

Osmocom OpenBSC - реализация контроллера базовой станции с открытым исходным кодом

[1] Сети, Редактор Азбуки. «4 вещи, которые вам нужны для улучшения покрытия и емкости сотовой системы». Азбука сетей. Получено 2019-10-09.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (ссылка на сайт)

[1]