Подсистема базовой станции ( BSS ) — это часть традиционной сотовой телефонной сети , которая отвечает за обработку трафика и сигнализации между мобильным телефоном и сетевой коммутационной подсистемой. BSS выполняет транскодирование речевых каналов, распределение радиоканалов для мобильных телефонов, пейджинг , передачу и прием по радиоинтерфейсу и многие другие задачи, связанные с радиосетью.
Базовая приемопередающая станция , или BTS, содержит оборудование для передачи и приема радиосигналов ( трансиверы ), антенны и оборудование для шифрования и дешифрования сообщений с контроллером базовой станции (BSC). Обычно BTS для чего-либо, кроме пикосоты, будет иметь несколько приемопередатчиков (TRX), которые позволяют ей обслуживать несколько различных частот и различных секторов соты (в случае секторных базовых станций).
BTS управляется родительским BSC через «функцию управления базовой станцией» (BCF). BCF реализуется как дискретный блок или даже встроен в TRX в компактных базовых станциях. BCF обеспечивает соединение эксплуатации и обслуживания (O&M) с системой управления сетью (NMS) и управляет рабочими состояниями каждого TRX, а также программной обработкой и сбором аварийных сигналов.
Функции BTS различаются в зависимости от используемой технологии сотовой связи и оператора сотовой связи. Есть поставщики, у которых BTS представляет собой простой приемопередатчик, который получает информацию от MS (мобильной станции) через интерфейс Um air , а затем преобразует ее в интерфейс на основе TDM (PCM), интерфейс Abis, и отправляет ее в BSC. Есть поставщики, которые строят свои BTS таким образом, что информация предварительно обрабатывается, генерируются списки целевых ячеек и даже внутрисотовый хэндовер (HO) может быть полностью обработан. Преимущество в этом случае заключается в меньшей нагрузке на дорогой интерфейс Abis.
BTS оснащены радиостанциями, способными модулировать уровень 1 интерфейса Um; для GSM 2G+ тип модуляции - гауссовская манипуляция с минимальным сдвигом (GMSK), в то время как для сетей с поддержкой EDGE - это GMSK и 8-PSK . Эта модуляция является разновидностью непрерывной фазовой частотной манипуляции . В GMSK сигнал, который должен быть промодулирован на несущей, сначала сглаживается гауссовым фильтром нижних частот перед подачей на частотный модулятор , что значительно снижает помехи для соседних каналов ( помехи соседнего канала ).
Антенные комбайнеры реализованы для использования одной и той же антенны для нескольких TRX (несущих), чем больше TRX объединено, тем больше будут потери комбайнера. Комбайнеры до 8:1 встречаются только в микро- и пикосотах.
Частотные скачки часто используются для повышения общей производительности BTS; это подразумевает быстрое переключение голосового трафика между TRX в секторе. Последовательность скачков выполняется TRX и трубками, использующими сектор. Доступно несколько последовательностей скачков, и последовательность, используемая для конкретной ячейки, постоянно транслируется этой ячейкой, чтобы она была известна трубкам.
TRX передает и принимает данные в соответствии со стандартами GSM , которые определяют восемь временных интервалов TDMA на радиочастоту. TRX может потерять часть этой емкости, поскольку требуется транслировать некоторую информацию на телефоны в зоне, которую обслуживает BTS. Эта информация позволяет телефонам идентифицировать сеть и получать к ней доступ. Эта сигнализация использует канал, известный как канал управления вещанием (BCCH).
Используя направленные антенны на базовой станции, каждая из которых направлена в разных направлениях, можно секторизировать базовую станцию так, чтобы несколько различных ячеек обслуживались из одного и того же местоположения. Обычно эти направленные антенны имеют 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 помехи, создаваемые соседним ячейкам (в любом заданном направлении транслируется только небольшое количество частот). Обычно используются две антенны на сектор, на расстоянии десяти или более длин волн друг от друга. Это позволяет оператору преодолеть эффекты затухания из-за физических явлений, таких как многолучевой прием . Некоторое усиление принятого сигнала, когда он покидает антенну, часто используется для сохранения баланса между сигналом восходящей и нисходящей линии связи. [1]
Контроллер базовой станции (BSC) обеспечивает, классически, интеллект BTS. Обычно BSC имеет десятки или даже сотни BTS под своим контролем. BSC управляет распределением радиоканалов, получает измерения с мобильных телефонов и управляет передачей обслуживания от BTS к BTS (за исключением случая передачи обслуживания между BSC, в котором управление частично является обязанностью якорного MSC ) . Ключевая функция BSC — действовать как концентратор , где множество различных подключений с низкой пропускной способностью к BTS (с относительно низким уровнем использования) сокращаются до меньшего количества подключений к центру коммутации мобильной связи (MSC) (с высоким уровнем использования). В целом, это означает, что сети часто структурированы таким образом, чтобы иметь множество BSC, распределенных по регионам вблизи их BTS, которые затем подключаются к крупным централизованным сайтам MSC.
BSC, несомненно, является наиболее надежным элементом в BSS, поскольку он является не только контроллером BTS, но и, для некоторых поставщиков, полноценным коммутационным центром, а также узлом SS7 с подключениями к MSC и обслуживающим узлом поддержки GPRS (SGSN) (при использовании GPRS ). Он также предоставляет все необходимые данные подсистеме поддержки эксплуатации (OSS), а также центрам измерения производительности.
BSC часто базируется на распределенной вычислительной архитектуре, с избыточностью, применяемой к критически важным функциональным блокам для обеспечения доступности в случае возникновения неисправностей. Избыточность 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 информацию, такую как частоты несущих , списки скачков частоты, уровни снижения мощности, уровни приема для расчета границ ячеек, хранятся в BSC. Эти данные получаются непосредственно из инженерного планирования радиосвязи, которое включает моделирование распространения сигнала , а также прогнозы трафика.
Транскодер отвечает за транскодирование кодирования голосового канала между кодированием, используемым в мобильной сети, и кодированием, используемым в мировой наземной сети с коммутацией каналов, Public Switched Telephone Network . В частности, GSM использует обычный кодер с долгосрочным предсказанием с импульсным возбуждением (RPE-LTP) для голосовых данных между мобильным устройством и BSS, но импульсно-кодовую модуляцию ( A-закон или μ-закон, стандартизированный в ITU G.711 ) выше BSS. Кодирование RPE-LPC приводит к скорости передачи данных для голоса 13 кбит/с, тогда как стандартное кодирование PCM приводит к 64 кбит/с. Из-за этого изменения скорости передачи данных для того же голосового вызова , транскодер также имеет функцию буферизации, так что 8-битные слова PCM могут быть перекодированы для построения блоков трафика GSM 20 мс.
Хотя функциональность транскодирования (сжатия/распаковки) определяется соответствующими стандартами как функция базовой станции, есть несколько поставщиков, которые реализовали решение за пределами BSC. Некоторые поставщики реализовали его в автономной стойке с использованием фирменного интерфейса. В архитектуре Siemens и Nokia транскодер является идентифицируемой отдельной подсистемой, которая обычно размещается совместно с MSC. В некоторых системах Ericsson он интегрирован в MSC, а не в BSC. Причина таких конструкций заключается в том, что если сжатие голосовых каналов выполняется на месте MSC, количество фиксированных каналов передачи между BSS и MSC может быть сокращено, что снижает затраты на сетевую инфраструктуру.
Эта подсистема также называется транскодером и блоком адаптации скорости ( TRAU ). Некоторые сети используют 32 кбит/с ADPCM на наземной стороне сети вместо 64 кбит/с PCM, и TRAU преобразует соответствующим образом. Когда трафик не голосовой, а данные, такие как факс или электронная почта, TRAU включает функцию блока адаптации скорости, чтобы обеспечить совместимость между скоростями передачи данных BSS и MSC.
Блок управления пакетами (PCU) является поздним дополнением к стандарту GSM. Он выполняет некоторые задачи обработки BSC, но для пакетных данных. Распределение каналов между голосом и данными контролируется базовой станцией, но как только канал выделяется 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 представляет собой отдельный узел, активно взаимодействующий с BSC на стороне радио и SGSN на стороне Gb.
