Sottosistema della stazione base - Base station subsystem
Il sottosistema della stazione base ( BSS ) è la sezione di una rete telefonica cellulare tradizionale che è responsabile della gestione del traffico e della segnalazione tra un telefono cellulare e il sottosistema di commutazione di rete . Il BSS esegue la transcodifica dei canali vocali, l'assegnazione dei canali radio ai telefoni cellulari, il paging , la trasmissione e la ricezione via etere e molti altri compiti relativi alla rete radio.
Stazione base ricetrasmittente
La stazione base ricetrasmittente , o BTS, contiene le apparecchiature per trasmettere e ricevere segnali radio ( ricetrasmettitori ), antenne e apparecchiature per crittografare e decifrare le comunicazioni con il controller della stazione base (BSC). Tipicamente un BTS per qualcosa di diverso da una picocella avrà diversi ricetrasmettitori (TRX) che gli consentiranno di servire diverse frequenze e diversi settori della cella (nel caso di stazioni base settoriate).
Un BTS è controllato da un BSC genitore tramite la "funzione di controllo della stazione base" (BCF). Il BCF è implementato come unità discreta o addirittura incorporato in un TRX in stazioni base compatte. Il BCF fornisce una connessione di operazioni e manutenzione (O&M) al sistema di gestione della rete (NMS) e gestisce gli stati operativi di ciascun TRX, nonché la gestione del software e la raccolta degli allarmi.
Le funzioni di un BTS variano a seconda della tecnologia cellulare utilizzata e del provider di telefonia cellulare. Ci sono fornitori in cui il BTS è un semplice ricetrasmettitore che riceve informazioni dalla MS (stazione mobile) attraverso l' interfaccia aerea Um e quindi le converte in un'interfaccia basata su TDM (PCM), l'interfaccia Abis, e le invia verso il BSC. Ci sono fornitori che costruiscono i loro BTS in modo che le informazioni vengano preelaborate, vengano generati elenchi di celle di destinazione e persino l'handover intracella (HO) possa essere completamente gestito. Il vantaggio in questo caso è il minor carico sulla costosa interfaccia Abis.
I BTS sono dotati di radio in grado di modulare il layer 1 dell'interfaccia Um; per GSM 2G+ il tipo di modulazione è gaussian Minimum-shift keying (GMSK), mentre per le reti EDGE- enabled è GMSK e 8-PSK . Questa modulazione è una sorta di spostamento di frequenza a fase continua . In GMSK, il segnale da modulare sulla portante viene prima livellato con un filtro passa-basso gaussiano prima di essere inviato a un modulatore di frequenza , che riduce notevolmente l'interferenza ai canali vicini ( interferenza del canale adiacente ).
I combinatori di antenne sono implementati per utilizzare la stessa antenna per diversi TRX (portanti), più TRX sono combinati, maggiore sarà la perdita del combinatore. Combinatori fino a 8:1 si trovano solo nelle celle micro e pico.
Il frequency hopping viene spesso utilizzato per aumentare le prestazioni complessive dei BTS; ciò comporta la rapida commutazione del traffico voce tra i TRX in un settore. Una sequenza di salti è seguita dai TRX e dai telefoni che utilizzano il settore. Sono disponibili diverse sequenze di salto e la sequenza in uso per una particolare cella viene continuamente trasmessa da quella cella in modo che sia nota ai telefoni.
Un TRX trasmette e riceve secondo gli standard GSM , che specificano otto fasce orarie TDMA per frequenza radio. Un TRX potrebbe perdere parte di questa capacità poiché alcune informazioni devono essere trasmesse ai portatili nell'area servita dal BTS. Queste informazioni consentono ai telefoni di identificare la rete e accedervi. Questa segnalazione si avvale di un canale noto come Broadcast Control Channel (BCCH).
settorizzazione
Utilizzando antenne direzionali su una stazione base, ciascuna puntata in direzioni diverse, è possibile settorizzare la stazione base in modo che più celle diverse siano servite dalla stessa posizione. Tipicamente queste antenne direzionali hanno un'ampiezza di fascio da 65 a 85 gradi. Ciò aumenta la capacità di traffico della stazione base (ogni frequenza può trasportare otto canali vocali) mentre non aumenta notevolmente l' interferenza causata alle celle vicine (in una data direzione, viene trasmesso solo un piccolo numero di frequenze). Tipicamente vengono utilizzate due antenne per settore, a una distanza di dieci o più lunghezze d'onda l'una dall'altra. Ciò consente all'operatore di superare gli effetti del fading dovuti a fenomeni fisici come la ricezione multipath . Una certa amplificazione del segnale ricevuto quando lascia l'antenna viene spesso utilizzata per preservare l'equilibrio tra il segnale di uplink e downlink.
Controller della stazione base
Il controller della stazione base (BSC) fornisce, classicamente, l' intelligenza dietro i BTS. Tipicamente un BSC ha decine o addirittura centinaia di BTS sotto il suo controllo. Il BSC gestisce l'assegnazione dei canali radio, riceve le misurazioni dai telefoni cellulari e controlla i passaggi da BTS a BTS (tranne nel caso di un passaggio tra BSC, nel qual caso il controllo è in parte responsabilità dell'ancora MSC ). Una funzione chiave del BSC è quella di fungere da concentratore in cui molte diverse connessioni a bassa capacità a BTS (con un utilizzo relativamente basso) si riducono a un numero inferiore di connessioni verso il centro di commutazione mobile (MSC) (con un alto livello di utilizzo) . Nel complesso, ciò significa che le reti sono spesso strutturate per avere molti BSC distribuiti in regioni vicine ai loro BTS che sono poi collegati a grandi siti MSC centralizzati.
Il BSC è senza dubbio l'elemento più robusto del BSS in quanto non è solo un controller BTS ma, per alcuni fornitori, un centro di commutazione completo, nonché un nodo SS7 con connessioni al MSC e nodo di supporto GPRS (SGSN) ( quando si utilizza GPRS ). Fornisce inoltre tutti i dati necessari al sottosistema di supporto operativo (OSS) e ai centri di misurazione delle prestazioni.
Un BSC è spesso basato su un'architettura di calcolo distribuita, con ridondanza applicata a unità funzionali critiche per garantire la disponibilità in caso di condizioni di guasto. La ridondanza spesso si estende oltre l'apparecchiatura BSC stessa ed è comunemente utilizzata negli alimentatori e nelle apparecchiature di trasmissione che forniscono l'interfaccia A-ter alla PCU.
I database per tutti i siti, comprese le informazioni come frequenze portanti , liste di salto di frequenza, livelli di riduzione della potenza, livelli di ricezione per il calcolo del confine delle celle, sono archiviati nel BSC. Questi dati sono ottenuti direttamente dall'ingegneria della pianificazione radiofonica che prevede la modellazione della propagazione del segnale e le proiezioni del traffico.
Transcodificatore
Il transcodificatore è responsabile della transcodifica della codifica del canale vocale tra la codifica utilizzata nella rete mobile e la codifica utilizzata dalla rete mondiale a commutazione di circuito, la rete telefonica pubblica commutata . Nello specifico, il GSM utilizza un codificatore di previsione a lungo termine eccitato a impulsi regolari (RPE-LTP) per i dati vocali tra il dispositivo mobile e il BSS, ma la modulazione del codice a impulsi ( A-law o μ-law standardizzata in ITU G.711 ) a monte della BSS. La codifica RPE-LPC si traduce in una velocità di trasmissione dati per la voce di 13 kbit/s, mentre la codifica PCM standard risulta in 64 kbit/s. A causa di questo cambiamento nella velocità dei dati per la stessa chiamata vocale , il transcodificatore ha anche una funzione di buffering in modo che le parole PCM a 8 bit possano essere ricodificate per costruire blocchi di traffico GSM da 20 ms.
Sebbene la funzionalità di transcodifica (compressione/decompressione) sia definita come funzione della stazione base dagli standard pertinenti, ci sono diversi fornitori che hanno implementato la soluzione al di fuori del BSC. Alcuni fornitori lo hanno implementato in un rack autonomo utilizzando un'interfaccia proprietaria. Nell'architettura di Siemens e Nokia , il transcodificatore è un sottosistema separato identificabile che normalmente sarà collocato insieme all'MSC. In alcuni dei sistemi Ericsson è integrato in MSC piuttosto che in BSC. La ragione di questi progetti è che se la compressione dei canali vocali viene eseguita nel sito dell'MSC, il numero di collegamenti di trasmissione fissi tra il BSS e l'MSC può essere ridotto, diminuendo i costi dell'infrastruttura di rete.
Questo sottosistema è indicato anche come transcodificatore e unità di adattamento della velocità ( TRAU ). Alcune reti utilizzano ADPCM a 32 kbit/s sul lato terrestre della rete invece di PCM a 64 kbit/s e TRAU converte di conseguenza. Quando il traffico non è voce ma dati come fax o e-mail, il TRAU abilita la sua funzione di unità di adattamento della tariffa per garantire la compatibilità tra le velocità dei dati BSS e MSC.
Unità di controllo del pacchetto
L'unità di controllo dei pacchetti (PCU) è un'aggiunta tardiva allo standard GSM. Esegue alcune delle attività di elaborazione del BSC, ma per i dati a pacchetto. L'assegnazione dei canali tra voce e dati è controllata dalla stazione base, ma una volta assegnato un canale alla PCU, la PCU assume il controllo completo su quel canale.
La PCU può essere integrata nella stazione base, integrata nel BSC o anche, in alcune architetture proposte, può essere nel sito SGSN. Nella maggior parte dei casi, la PCU è un nodo separato che comunica ampiamente con il BSC sul lato radio e l'SGSN sul lato Gb.
Interfacce BSS
- ehm
- L'interfaccia aerea tra la stazione mobile (MS) e il BTS. Questa interfaccia utilizza il protocollo LAPDm per la segnalazione, per condurre il controllo delle chiamate, il reporting delle misurazioni, la consegna , il controllo dell'alimentazione , l' autenticazione , l' autorizzazione , l'aggiornamento della posizione e così via. Il traffico e la segnalazione vengono inviati in burst di 0,577 ms a intervalli di 4,615 ms, per formare blocchi di dati ogni 20 ms.
- Abis
- L'interfaccia tra BTS e BSC. Generalmente trasportato da un circuito TDM DS-1, ES-1 o E1 . Utilizza i sottocanali TDM per il traffico (TCH), il protocollo LAPD per la supervisione BTS e la segnalazione delle telecomunicazioni e trasporta la sincronizzazione dal BSC a BTS e MS.
- UN
- L'interfaccia tra BSC e MSC. Viene utilizzato per trasportare i canali di traffico e la parte utente BSSAP dello stack SS7 . Sebbene di solito ci siano unità di transcodifica tra BSC e MSC, la comunicazione di segnalazione avviene tra questi due punti finali e l'unità di transcodifica non tocca le informazioni SS7, solo i dati vocali o CS vengono transcodificati o adattati alla velocità.
- Ater
- L'interfaccia tra il BSC e il transcoder. È un'interfaccia proprietaria il cui nome dipende dal fornitore (ad esempio Ater di Nokia), trasporta le informazioni dell'interfaccia A dal BSC lasciandole intatte.
- Gb
- Collega il BSS al SGSN nella rete centrale GPRS .
Guarda anche
- Sottosistema di commutazione di rete
- Rete centrale GPRS
- Sito cellulare
- Commissione federale delle comunicazioni degli Stati Uniti (FCC)
- Stazione base
- Ripetitore cellulare
- Condivisione dell'infrastruttura di telecomunicazioni
- OpenBTS
Riferimenti
link esterno
- Osmocom OpenBSC - implementazione del controller della stazione base open source