Ұялы байланыс желісінің базалық станциялық жүйесі

Кіріспе

Ұялы телефон желісінің бөлігі

Базалық станциялар жүйесі (BSS) – ұялы телефон желісінің, мобильді телефон мен желілік коммутациялық жүйе арасындағы трафик пен сигналды басқаруға жауапты бөлігі. BSS сөйлеу арналарын түрлендіруді, мобильді телефондарға радиоарналарды бөлуді, абоненттерді іздеуді (пейджингті), радио интерфейсі арқылы беру және қабылдауды, сондай-ақ радио желісімен байланысты көптеген басқа да міндеттерді орындайды.

Базалық қабылдағыш станциясы

Негізгі қабылдағыш станциясы, немесе BTS, радиосигналдарды (транссиверлерді) беру және қабылдау жабдықтарын, антенналарды және базалық станция контроллері (BSC) арқылы байланысты шифрлау және шифрды алу жабдықтарын қамтиды. Пикоэлементке арналған BTS-де әдетте бірнеше қабылдағыштар (TRX) болады, олар бірнеше түрлі жиіліктерді және жасушаның әртүрлі секторларын (секторлық базалық станциялар жағдайында) қызмет етуге мүмкіндік береді. BTS "базалық станцияны басқару функциясы" (BCF) арқылы бас BSC арқылы басқарылады. BCF дискретті бірлік ретінде жүзеге асырылады немесе тіпті ықшам базалық станцияларда TRX-ке енгізіледі. BCF желілік басқару жүйесіне (NMS) операциялар мен техникалық қызмет көрсету (O&M) байланысын қамтамасыз етеді және әрбір TRX-тің жұмыс жағдайын, сондай-ақ бағдарламалық қамтамасыз етуді және дабылдарды жинауды басқарады. BTS функциялары қолданылатын ұялы байланыс технологиясына және ұялы телефон операторына байланысты өзгереді. Кейбір өндірушілерде BTS қарапайым транссивер болып табылады, ол UM әуе интерфейсі арқылы MS (қозғалмалы станция) ақпаратын қабылдайды, содан кейін оны TDM (PCM) негізіндегі интерфейске, Abis интерфейсіне айналдырады және оны BSC-ге жібереді. Кейбір өндірушілер өздерінің BTS-ін ақпаратты алдын ала өңдеуге, мақсатты жасушалар тізімін жасауға және тіпті жасуша ішіндегі тапсыруды (HO) толыққанды басқаруға мүмкіндік ететіндей етіп құрастырады. Бұл жағдайда артықшылығы – қымбат Abis интерфейсіне жүктемені азайту. BTS интерфейс Um-нің 1-ші қабатын модуляциялай алатын радиомен жабдықталған; GSM 2G+ үшін модуляция түрі Gaussian minimum shift keying (GMSK), ал EDGE қолдауы бар желілер үшін GMSK және 8 PSK. Бұл модуляция – үздіксіз фазалық жиілік модуляциясының бір түрі. GMSK-да тасымалдаушыға модуляцияланатын сигнал, жиілік модуляторына берілмес бұрын алдымен Гаусс төмен өткізгіш сүзгісімен тегістеледі, бұл көрші каналдарға кедергіні (жақын каналдардың кедергісін) едәуір азайтады. Бірнеше TRX (тасымалдаушылар) үшін бір антеннаны пайдалану үшін антенна комбинаторлары қолданылады, TRX саны неғұрлым көп болса, комбинатордың жоғалуы соғұрлым үлкен болады. 8:1 дейінгі комбинаторлар тек микро және пико жасушаларда ғана кездеседі. Жиілік секіруі BTS-тің жалпы өнімділігін арттыру үшін жиі қолданылады; бұл сектордағы TRX-тер арасында дауыс трафигін жылдам ауыстыруды қамтиды. TRX және секторды пайдаланатын телефондар секіру тізбегін ұстанады. Бірнеше секіру тізбегі бар, ал белгілі бір жасуша үшін қолданылатын тізбек сол жасушадан үздіксіз таратылады, сондықтан ол телефондарға белгілі болады. TRX радиожиілік бойынша сегіз TDMA уақыт тілімін анықтайтын GSM стандарттарына сәйкес хабар таратады және қабылдайды. TRX бұл сыйымдылықтың бір бөлігін жоғалтуы мүмкін, өйткені BTS қызмет көрсететін аймақтағы телефондарға белгілі бір ақпаратты жіберу қажет. Бұл ақпарат телефондарға желіні анықтауға және оған кіруге мүмкіндік береді. Бұл сигнал беруді таратуды басқару арнасы (BCCH) деп аталатын арна пайдаланады.

The base transceiver station, or BTS, contains the equipment for transmitting and receiving radio signals (transceivers), antennas, and equipment for encrypting and decrypting communications with the base station controller (BSC). Typically a BTS for anything other than a picocell will have several transceivers (TRXs) which allow it to serve several different frequencies and different sectors of the cell (in the case of sectorised base stations). A BTS is controlled by a parent BSC via the "base station control function" (BCF). The BCF is implemented as a discrete unit or even incorporated in a TRX in compact base stations. The BCF provides an operations and maintenance (O&M) connection to the network management system (NMS), and manages operational states of each TRX, as well as software handling and alarm collection. The functions of a BTS vary depending on the cellular technology used and the cellular telephone provider. There are vendors in which the BTS is a plain transceiver which receives information from the MS (mobile station) through the Um air interface and then converts it to a TDM (PCM) based interface, the Abis interface, and sends it towards the BSC. There are vendors which build their BTSs so the information is preprocessed, target cell lists are generated and even intracell handover (HO) can be fully handled. The advantage in this case is less load on the expensive Abis interface. The BTSs are equipped with radios that are able to modulate layer 1 of interface Um; for GSM 2G+ the modulation type is Gaussian minimum shift keying (GMSK), while for EDGE enabled networks it is GMSK and 8 PSK. This modulation is a kind of continuous phase frequency shift keying. In GMSK, the signal to be modulated onto the carrier is first smoothed with a Gaussian low pass filter prior to being fed to a frequency modulator, which greatly reduces the interference to neighboring channels (adjacent channel interference). Antenna combiners are implemented to use the same antenna for several TRXs (carriers), the more TRXs are combined the greater the combiner loss will be. Up to 8:1 combiners are found in micro and pico cells only. Frequency hopping is often used to increase overall BTS performance; this involves the rapid switching of voice traffic between TRXs in a sector. A hopping sequence is followed by the TRXs and handsets using the sector. Several hopping sequences are available, and the sequence in use for a particular cell is continually broadcast by that cell so that it is known to the handsets. A TRX transmits and receives according to the GSM standards, which specify eight TDMA timeslots per radio frequency. A TRX may lose some of this capacity as some information is required to be broadcast to handsets in the area that the BTS serves. This information allows the handsets to identify the network and gain access to it. This signalling makes use of a channel known as the Broadcast Control Channel (BCCH).

Базалық станцияның контроллері

Базалық станция контроллері (BSC) классикалық түрде BTS-тердің жұмысын қамтамасыз етеді. Әдетте BSC-нің бақылауында ондаған, тіпті жүздеген BTS-тер болады. BSC радиоарналарды бөлуді жүзеге асырады, ұялы телефондардан өлшемдерді қабылдайды және BTS-тен BTS-ке қолмағайлауды (хэндовер) басқарады (егер BSC арасындағы қолмағайлау болса, онда бақылаудың бір бөлігі зәкір MSC-ге жүктеледі). BSC-нің маңызды функциясы – BTS-ке ( салыстырмалы түрде аз пайдаланылатын) көптеген төмен сыйымдылықтағы қосылымдарды мобильді коммутациялық орталыққа (MSC) (жоғары деңгейде пайдаланылатын) азайтып, концентратор ретінде жұмыс істеу. Жалпы алғанда, бұл желілер көбінесе BSC-лерді олардың BTS-теріне жақын аймақтарға орналастырып құрылады, содан кейін олар ірі орталықтандырылған MSC сайттарына қосылады. BSC, сөзсіз, BSS-дегі ең сенімді элемент болып табылады, себебі ол тек BTS контроллері ғана емес, кейбір өндірушілер үшін толыққанды коммутациялық орталық, сондай-ақ MSC-ге қосылыстары бар SS7 түйіні және GPRS қолдау түйініне (SGSN) қызмет көрсетеді (GPRS қолданғанда). Ол сондай-ақ операциялық қолдау жүйесіне (OSS) және өнімділікті өлшеу орталықтарына қажетті барлық деректерді ұсынады. BSC көбінесе таратылған есептеу архитектурасына негізделген, маңызды функционалдық бөлімдерде артықшылық қолданылып, жағдайлар туғанда қолжетімділікті қамтамасыз етеді. Артықшылық көбінесе BSC жабдықтарының өзінен тысқары қолданылады және әдетте қуат көздерінде және А тер интерфейсі арқылы PCU-ға беріліс жабдықтарында қолданылады. Барлық сайттар үшін деректер базалары, соның ішінде тасымалдаушы жиіліктер, жиілік секіру тізімдері, қуатты азайту деңгейлері, жасуша шекарасын есептеу үшін қабылдау деңгейлері сияқты ақпарат BSC-де сақталады. Бұл деректер тікелей радиожоспарлау инженерлерінен алынады, олар сигнал таралуын модельдеумен және трафик көлемін болжаумен айналысады.

Транскодтаушы

Транскодтор мобильді желіде қолданылатын кодтау мен әлемдік жер бетіндегі контурлы коммутацияланған желіде, яғни Қоғамдық Коммутацияланған Телефон Желісінде (ҚКЖ) қолданылатын кодтау арасындағы дауыс арнасының кодтауын транскодтау үшін жауапты. Нақты айтқанда, GSM ұялы құрылғы мен BSS арасындағы дауыс деректері үшін тұрақты импульсті қоздырудың ұзақ мерзімді болжауы (RPE LTP) кодтаушысын пайдаланады, бірақ BSS-тен жоғары импульстік код модуляциясы (ITU G.711 стандартында A немесе μ заңдары бойынша стандартталған). RPE LPC кодтау дауыс деректері үшін 13 кбит/с жылдамдықпен, ал стандартты PCM кодтау 64 кбит/с жылдамдықпен қамтамасыз етеді. Бір дауыстық қоңырау үшін деректер жылдамдығының өзгеруіне байланысты, транскодторда буферлік функция бар, сондықтан PCM 8 биттік сөздер GSM 20 мс трафик блоктарын құру үшін қайта кодталады. Транскодтау (сығу/декомпрессиялау) функциясы тиісті стандарттар бойынша базалық станция функциясы ретінде анықталғанмен, BSC-ден тыс оны іске асырған бірнеше жеткізушілер бар. Кейбір өндірушілер оны меншікті интерфейсті пайдалана отырып, жеке тіректе орнатқан. Siemens және Nokia архитектурасында транскодтор – әдетте MSC-мен бірге орналасқан жекеленген қосалқы жүйе. Ericsson жүйелерінің кейбірінде ол BSC емес, MSC-мен біріктірілген. Мұндай дизайнның себебі, егер дауыс арналарын қысу MSC орнында жасалса, BSS мен MSC арасындағы тұрақты байланыс желілерінің санын азайтуға болады, бұл желілік инфрақұрылымның құнын төмендетеді. Бұл қосалқы жүйе транскодтаушы және жылдамдыққа бейімдеу блогы (TRAU) деп те аталады. Кейбір желілерде 64 кбит/с PCM орнына 32 кбит/с ADPCM қолданылады, ал TRAU тиісінше түрлендіруді жүзеге асырады. Егер трафик дауыстық емес, мысалы, факс немесе электрондық пошта сияқты деректер болса, TRAU өзінің жылдамдыққа бейімдеу блогының функциясын қосып, BSS және MSC деректері арасындағы үйлесімділікті қамтамасыз етеді.

Пакеттерді басқару блогы

Пакеттік басқару блогы (PCU) GSM стандартына кейінірек қосылған. Ол BSC-нің пакеттік деректер үшін кейбір өңдеу міндеттерін атқарады. Дауыстық және деректер арналарын бөлуді базалық станция бақылайды, бірақ арна PCU-ға бөлінгеннен кейін, PCU сол арнаны толыққанды басқаруға алады. PCU базалық станцияға, BSC-ге немесе кейбір ұсынылған архитектураларда SGSN орнында да орналасуы мүмкін. Көбінесе PCU радио жағынан BSC және Gb интерфейсі арқылы SGSN-мен тығыз байланыс жасайтын жеке түйін болып табылады.

BSS интерфейстері

Мобильді станция (МС) мен БТС арасындағы радио интерфейсі. Бұл интерфейс қоңырауды басқару, өлшемдерді есептеу, қолмағайлау, қуатты басқару, аутентификация, авторизация, орналасуды жаңарту және тағы да басқалар үшін сигнал беруге LAPDm протоколын пайдаланады. Трафик және сигнал 0,577 мс интервалмен 4,615 мс интервалмен жіберіледі, осылайша әр 20 мс сайын дерек блоктары құрылады. БТС мен BSC арасындағы интерфейс. Әдетте DS1, ES1 немесе E1 TDM тізбегі арқылы тасымалданады. Трафик үшін TDM субканалдарын (TCH), BTS бақылауы және телекоммуникациялық сигнал беру үшін LAPD протоколын пайдаланады, сондай-ақ BSC-ден BTS және МС-ге синхронизацияны жеткізеді. BSC мен MSC арасындағы интерфейс. Ол SS7 стегінің BSSAP пайдаланушы бөлігін және трафик арналарын тасымалдау үшін қолданылады. BSC мен MSC арасында көбінесе транскодтау бірліктері болғанымен, сигналдық байланыс осы екі нүктенің арасында жүзеге асады және транскодтау бірлігі SS7 ақпаратына қол тигізбейді, тек дауыс немесе CS деректері транскодталады немесе жылдамдығы реттеледі. Ater BSC мен транскодер арасындағы интерфейс. Бұл өндірушіге байланысты атауы өзгеретін (мысалы, Nokia-ның Ater) меншік интерфейс, ол BSC-ден A интерфейсінің ақпаратын өзгеріссіз жеткізеді. Gb BSS-ті GPRS ядролық желісіндегі SGSN-мен байланыстырады.