Podsystem stacji bazowej
stacji bazowej ( BSS ) to odcinek tradycyjnej sieci telefonii komórkowej odpowiedzialny za obsługę ruchu i sygnalizację pomiędzy telefonem komórkowym a podsystemem komutacji sieci. BSS realizuje transkodowanie kanałów głosowych, przydzielanie kanałów radiowych do telefonów komórkowych, przywoływanie , nadawanie i odbiór przez interfejs radiowy oraz wiele innych zadań związanych z siecią radiową.
Bazowa stacja nadawczo-odbiorcza
Bazowa stacja nadawczo-odbiorcza , czyli BTS, zawiera sprzęt do nadawania i odbierania sygnałów radiowych ( transceivery ), anteny oraz sprzęt do szyfrowania i deszyfrowania komunikacji z kontrolerem stacji bazowej (BSC). Zazwyczaj BTS dla czegokolwiek innego niż pikokomórka będzie miał kilka nadajników-odbiorników (TRX), które pozwalają mu obsługiwać kilka różnych częstotliwości i różne sektory komórki (w przypadku stacji bazowych podzielonych na sektory).
BTS jest kontrolowany przez nadrzędny BSC za pośrednictwem „funkcji sterowania stacją bazową” (BCF). BCF jest wdrażany jako jednostka dyskretna lub nawet wbudowany w TRX w kompaktowych stacjach bazowych. BCF zapewnia połączenie operacyjne i konserwacyjne (O&M) z systemem zarządzania siecią (NMS) i zarządza stanami operacyjnymi każdego TRX, a także obsługą oprogramowania i gromadzeniem alarmów.
Funkcje BTS różnią się w zależności od używanej technologii komórkowej i operatora telefonii komórkowej. Są dostawcy, u których BTS jest zwykłym nadajnikiem-odbiornikiem, który odbiera informacje z MS (stacji mobilnej) przez interfejs radiowy Um , a następnie konwertuje je na interfejs oparty na TDM (PCM), interfejs Abis i wysyła je do BSC. Są dostawcy, którzy budują swoje BTS-y, więc informacje są wstępnie przetwarzane, generowane są listy komórek docelowych, a nawet przekazywanie wewnątrzkomórkowe (HO) może być w pełni obsługiwane. Zaletą w tym przypadku jest mniejsze obciążenie drogiego interfejsu Abis.
BTS-y są wyposażone w radia, które są w stanie modulować warstwę 1 interfejsu Um; dla GSM 2G+ typem modulacji jest kluczowanie z minimalnym przesunięciem gaussowskim (GMSK), podczas gdy dla sieci obsługujących EDGE jest to GMSK i 8-PSK . Ta modulacja jest rodzajem kluczowania z przesunięciem częstotliwości w fazie ciągłej . W GMSK sygnał, który ma być modulowany na nośnej, jest najpierw wygładzany za pomocą gaussowskiego filtra dolnoprzepustowego przed podaniem do modulatora częstotliwości , co znacznie zmniejsza zakłócenia w sąsiednich kanałach ( zakłócenia sąsiednich kanałów ).
Kombajny antenowe są zaimplementowane w celu wykorzystania tej samej anteny dla kilku TRX (nośnych), im więcej TRX jest połączonych, tym większa będzie strata sumatora. Łączniki do 8:1 można znaleźć tylko w komórkach mikro i piko.
Przeskakiwanie częstotliwości jest często stosowane w celu zwiększenia ogólnej wydajności BTS; obejmuje to szybkie przełączanie ruchu głosowego między TRX w sektorze. Po sekwencji przeskoków następują TRX i słuchawki korzystające z sektora. Dostępnych jest kilka sekwencji przeskakiwania, a sekwencja używana dla określonej komórki jest stale nadawana przez tę komórkę, tak że jest znana słuchawkom.
TRX nadaje i odbiera zgodnie ze standardami GSM , które określają osiem szczelin czasowych TDMA na częstotliwość radiową. TRX może utracić część tej pojemności, ponieważ niektóre informacje muszą być transmitowane do słuchawek w obszarze obsługiwanym przez BTS. Dzięki tym informacjom telefony mogą zidentyfikować sieć i uzyskać do niej dostęp. Ta sygnalizacja wykorzystuje kanał znany jako Broadcast Control Channel (BCCH).
Sektoryzacja
Używając anten kierunkowych w stacji bazowej, z których każda jest skierowana w innym kierunku, możliwe jest podzielenie stacji bazowej na sektory, tak aby kilka różnych komórek było obsługiwanych z tej samej lokalizacji. Zazwyczaj te anteny kierunkowe mają szerokość wiązki od 65 do 85 stopni. Zwiększa to przepustowość stacji bazowej (każda częstotliwość może przenosić osiem kanałów głosowych), nie zwiększając znacząco zakłóceń powodowanych przez sąsiednie komórki (w dowolnym kierunku nadawana jest tylko niewielka liczba częstotliwości). Zwykle stosuje się dwie anteny na sektor, w odległości dziesięciu lub więcej długości fal . Pozwala to operatorowi przezwyciężyć skutki zaniku spowodowanego zjawiskami fizycznymi, takimi jak odbiór wielościeżkowy . Pewne wzmocnienie odbieranego sygnału opuszczającego antenę jest często używane do zachowania równowagi między sygnałem łącza w górę i łącza w dół.
Kontroler stacji bazowej
Kontroler stacji bazowej (BSC) zapewnia klasyczną inteligencję stojącą za BTS. Zazwyczaj BSC ma pod swoją kontrolą dziesiątki, a nawet setki BTS-ów. BSC zajmuje się przydzielaniem kanałów radiowych, odbiera pomiary z telefonów komórkowych i kontroluje przekazywanie z BTS do BTS (z wyjątkiem przypadku przekazywania między BSC, w którym za kontrolę przypadku odpowiada kotwica MSC ) . Kluczową funkcją BSC jest pełnienie funkcji koncentratora , w którym wiele różnych połączeń o niskiej przepustowości do BTS-ów (o relatywnie niskim wykorzystaniu) zostaje zredukowanych do mniejszej liczby połączeń w kierunku centrali mobilnej (MSC) (o wysokim poziomie wykorzystania) . Ogólnie rzecz biorąc, oznacza to, że sieci są często zbudowane w taki sposób, że wiele BSC jest rozmieszczonych w regionach w pobliżu ich BTS, które są następnie łączone z dużymi scentralizowanymi witrynami MSC.
BSC jest niewątpliwie najsolidniejszym elementem BSS, ponieważ jest nie tylko kontrolerem BTS, ale dla niektórych dostawców pełną centralą, a także węzłem SS7 z połączeniami z MSC i węzłem obsługującym GPRS (SGSN) ( podczas korzystania z GPRS ). Dostarcza również wszystkie wymagane dane do podsystemu wsparcia operacji (OSS) oraz do centrów pomiaru wydajności.
BSC często opiera się na rozproszonej architekturze obliczeniowej, z redundancją zastosowaną do krytycznych jednostek funkcjonalnych, aby zapewnić dostępność w przypadku awarii. Redundancja często wykracza poza sam sprzęt BSC i jest powszechnie stosowana w zasilaczach i sprzęcie transmisyjnym zapewniającym interfejs A-ter do PCU.
Bazy danych dla wszystkich lokalizacji, w tym informacje takie jak częstotliwości nośne , listy przeskoków częstotliwości, poziomy redukcji mocy, poziomy odbioru do obliczenia granicy komórki, są przechowywane w BSC. Dane te pozyskiwane są bezpośrednio z inżynierii planowania radiowego, która obejmuje modelowanie propagacji sygnału oraz prognozy ruchu.
Transkoder
Transkoder jest odpowiedzialny za transkodowanie kodowania kanału głosowego między kodowaniem używanym w sieci komórkowej a kodowaniem używanym przez światową naziemną sieć z komutacją obwodów, publiczną komutowaną sieć telefoniczną . W szczególności GSM używa standardowego kodera długookresowego przewidywania wzbudzenia impulsu (RPE-LTP) dla danych głosowych między urządzeniem mobilnym a BSS, ale modulacja impulsowo-kodowa ( prawo A lub prawo μ znormalizowane w ITU G.711 ) przed z BSS. Kodowanie RPE-LPC zapewnia szybkość transmisji głosu 13 kbit/s, podczas gdy standardowe kodowanie PCM daje 64 kbit/s. Ze względu na tę zmianę szybkości transmisji danych dla tego samego połączenia głosowego , transkoder ma również funkcję buforowania, dzięki czemu można przekodować 8-bitowe słowa PCM w celu skonstruowania bloków ruchu GSM o długości 20 ms.
Chociaż funkcjonalność transkodowania (kompresji/dekompresji) jest definiowana jako funkcja stacji bazowej przez odpowiednie standardy, istnieje kilku dostawców, którzy wdrożyli rozwiązanie poza BSC. Niektórzy dostawcy zaimplementowali go w autonomicznej szafie przy użyciu zastrzeżonego interfejsu. W Siemensa i Nokii transkoder jest identyfikowalnym oddzielnym podsystemem, który normalnie będzie zlokalizowany razem z MSC. W niektórych Ericsson jest on zintegrowany z MSC, a nie z BSC. Powodem tych projektów jest to, że jeśli kompresja kanałów głosowych jest wykonywana w miejscu MSC, liczba stałych łączy transmisyjnych między BSS i MSC może zostać zmniejszona, zmniejszając koszty infrastruktury sieciowej.
Ten podsystem jest również nazywany transkoderem i jednostką adaptacji prędkości ( TRAU ). Niektóre sieci używają 32 kbit/s ADPCM po naziemnej stronie sieci zamiast 64 kbit/s PCM i TRAU odpowiednio konwertuje. Kiedy ruch nie dotyczy głosu, ale danych, takich jak faks lub e-mail, TRAU włącza funkcję jednostki adaptacji szybkości, aby zapewnić kompatybilność między szybkościami transmisji danych BSS i MSC.
Jednostka kontroli pakietów
Jednostka kontroli pakietów (PCU) jest późnym dodatkiem do standardu GSM. Wykonuje niektóre zadania przetwarzania BSC, ale dla danych pakietowych. Alokacja kanałów między głosem a danymi jest kontrolowana przez stację bazową, ale gdy kanał zostanie przydzielony do PCU, PCU przejmuje pełną kontrolę nad tym kanałem.
PCU może być wbudowane w stację bazową, wbudowane w BSC lub nawet, w niektórych proponowanych architekturach, może znajdować się w miejscu SGSN. W większości przypadków PCU jest oddzielnym węzłem komunikującym się szeroko z BSC po stronie radiowej i SGSN po stronie Gb.
interfejsy BSS
- Um
- Interfejs radiowy między stacją mobilną (MS) a BTS. Ten interfejs wykorzystuje LAPDm do sygnalizacji, prowadzenia kontroli połączeń, raportowania pomiarów, przekazywania , kontroli mocy , uwierzytelniania , autoryzacji , aktualizacji lokalizacji i tak dalej. Ruch i sygnalizacja są wysyłane w seriach 0,577 ms w odstępach 4,615 ms, tworząc bloki danych co 20 ms.
- Abis
- Interfejs pomiędzy BTS a BSC. Zwykle przenoszony przez obwód DS-1, ES-1 lub E1 TDM . Wykorzystuje podkanały TDM dla ruchu (TCH), protokół LAPD do nadzoru BTS i sygnalizacji telekomunikacyjnej oraz przenosi synchronizację z BSC do BTS i MS.
- A
- Interfejs między BSC i MSC. Służy do przenoszenia kanałów ruchu i części użytkownika BSSAP stosu SS7 . Chociaż między BSC i MSC zwykle występują jednostki transkodujące, komunikacja sygnalizacyjna odbywa się między tymi dwoma punktami końcowymi, a jednostka transkodera nie dotyka informacji SS7, tylko dane głosowe lub CS są transkodowane lub dostosowywane do szybkości.
- Ater
- Interfejs pomiędzy BSC a transkoderem. Jest to zastrzeżony interfejs, którego nazwa zależy od dostawcy (np. Ater firmy Nokia), przenosi informacje interfejsu A z BSC, pozostawiając go nietkniętym.
- Gb
- Łączy BSS z SGSN w sieci szkieletowej GPRS .
Zobacz też
- Podsystem przełączania sieci
- Sieć szkieletowa GPRS
- Witryna komórkowa
- Federalna Komisja Łączności Stanów Zjednoczonych (FCC)
- Stacja bazowa
- Wzmacniacz komórkowy
- Udostępnianie infrastruktury telekomunikacyjnej
- OpenBTS
Linki zewnętrzne
- Osmocom OpenBSC - implementacja kontrolera stacji bazowej typu open source