Подсистема базовой станции ( BSS ) — это часть традиционной сотовой телефонной сети , которая отвечает за обработку трафика и передачу сигналов между мобильным телефоном и подсистемой коммутации сети. БСС осуществляет перекодирование речевых каналов, выделение радиоканалов мобильным телефонам, пейджинговую связь , передачу и прием по радиоинтерфейсу и многие другие задачи, связанные с радиосетью.
Базовая приемопередающая станция , или БТС, содержит оборудование для передачи и приема радиосигналов ( трансиверы ), антенны , а также оборудование для шифрования и дешифрования сообщений с контроллером базовой станции (БСК). Обычно BTS для чего-либо, кроме пикосоты, будет иметь несколько приемопередатчиков (TRX), которые позволяют ей обслуживать несколько разных частот и разных секторов соты (в случае секторных базовых станций).
BTS управляется родительским BSC через «функцию управления базовой станцией» (BCF). BCF реализован как отдельный блок или даже встроен в TRX в компактных базовых станциях. BCF обеспечивает подключение для эксплуатации и обслуживания (O&M) к системе управления сетью (NMS) и управляет рабочими состояниями каждого TRX, а также управлением программным обеспечением и сбором сигналов тревоги.
Функции BTS различаются в зависимости от используемой сотовой технологии и оператора сотовой связи. Существуют производители, у которых BTS представляет собой простой приемопередатчик, который принимает информацию от MS (мобильной станции) через радиоинтерфейс Um , а затем преобразует ее в интерфейс на основе TDM (PCM), интерфейс Abis, и отправляет ее в BSC. Есть поставщики, которые создают свои BTS таким образом, чтобы информация предварительно обрабатывалась, создавались списки целевых ячеек и даже можно было полностью обрабатывать внутрисотовую передачу обслуживания (HO). Плюсом в этом случае является меньшая нагрузка на дорогой интерфейс Abis.
BTS оснащены радиостанциями, способными модулировать уровень 1 интерфейса Um; для GSM 2G+ типом модуляции является гауссова манипуляция с минимальным сдвигом (GMSK), а для сетей с поддержкой EDGE — GMSK и 8-PSK . Эта модуляция представляет собой разновидность частотной манипуляции с непрерывной фазой . В GMSK сигнал, который необходимо модулировать на несущей, сначала сглаживается с помощью фильтра нижних частот Гаусса перед подачей на частотный модулятор , что значительно снижает помехи соседним каналам ( помехи соседнего канала ).
Антенные сумматоры реализованы так, чтобы использовать одну и ту же антенну для нескольких TRX (несущих), чем больше TRX объединено, тем больше будут потери в сумматоре. Комбинаторы до 8:1 встречаются только в микро- и пикоячейках.
Скачкообразное изменение частоты часто используется для повышения общей производительности BTS; это предполагает быстрое переключение голосового трафика между TRX в секторе. За последовательностью переключения следуют TRX и мобильные телефоны, использующие сектор. Доступны несколько последовательностей переключения, и последовательность, используемая для конкретной соты, постоянно транслируется этой сотой, чтобы она была известна трубкам.
TRX осуществляет передачу и прием в соответствии со стандартами GSM , которые определяют восемь временных интервалов TDMA на каждую радиочастоту. TRX может потерять часть этой емкости, поскольку некоторая информация должна передаваться на телефоны в зоне, которую обслуживает BTS. Эта информация позволяет телефонам идентифицировать сеть и получить к ней доступ. Эта сигнализация использует канал, известный как канал управления широковещательной передачей (BCCH).
Используя направленные антенны на базовой станции, каждая из которых направлена в разных направлениях, можно разделить базовую станцию на сектора так, чтобы несколько разных сот обслуживались из одного и того же места. Обычно эти направленные антенны имеют ширину луча от 65 до 85 градусов. Это увеличивает пропускную способность базовой станции (каждая частота может передавать восемь голосовых каналов), при этом не сильно увеличивая помехи, создаваемые соседним сотам (в любом заданном направлении передается только небольшое количество частот). Обычно в каждом секторе используются две антенны на расстоянии десяти или более длин волн друг от друга. Это позволяет оператору преодолеть эффекты замирания , вызванные физическими явлениями, такими как многолучевой прием . Некоторое усиление принимаемого сигнала на выходе из антенны часто используется для сохранения баланса между сигналом восходящей и нисходящей линии связи. [1]
Контроллер базовой станции (BSC) традиционно обеспечивает интеллектуальные функции BTS. Обычно BSC имеет под своим контролем десятки или даже сотни BTS. BSC управляет распределением радиоканалов, принимает измерения от мобильных телефонов и управляет передачей обслуживания от BTS к BTS (за исключением случая передачи обслуживания между BSC, в этом случае управление частично входит в обязанности опорного MSC ). Ключевой функцией BSC является действие в качестве концентратора , где множество различных соединений с низкой пропускной способностью к BTS (с относительно низким уровнем использования) сводятся к меньшему количеству соединений к центру коммутации мобильной связи (MSC) (с высоким уровнем использования). . В целом это означает, что сети часто структурированы так, что множество BSC распределены по регионам рядом с их BTS, которые затем подключаются к крупным централизованным сайтам MSC.
BSC, несомненно, является самым надежным элементом в BSS, поскольку это не только контроллер BTS, но, для некоторых производителей, полноценный центр коммутации, а также узел SS7 с соединениями с 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 основывается на распределенной вычислительной архитектуре с резервированием критически важных функциональных блоков для обеспечения доступности в случае сбоя. Резервирование часто выходит за рамки самого оборудования BSC и обычно используется в источниках питания и в передающем оборудовании, обеспечивающем интерфейс A-ter с PCU.
Базы данных для всех сайтов, включая такую информацию, как несущие частоты , списки скачкообразной перестройки частоты, уровни снижения мощности, уровни приема для расчета границ ячеек, хранятся в BSC. Эти данные получены непосредственно в ходе радиопланирования, которое включает моделирование распространения сигнала , а также прогнозирование трафика.
Транскодер отвечает за перекодирование кодирования голосового канала между кодированием, используемым в мобильной сети, и кодированием, используемым мировой наземной сетью с коммутацией каналов, Коммутируемой телефонной сетью общего пользования . В частности, GSM использует обычный кодер с долгосрочным прогнозированием с возбуждением импульса (RPE-LTP) для голосовых данных между мобильным устройством и BSS, но импульсно-кодовую модуляцию ( A-law или μ-law, стандартизированную в ITU G.711 ) в восходящем направлении. БСС. Кодирование RPE-LPC обеспечивает скорость передачи данных для голоса 13 кбит/с, тогда как стандартное кодирование PCM дает 64 кбит/с. Из-за этого изменения скорости передачи данных для одного и того же голосового вызова транскодер также имеет функцию буферизации, позволяющую перекодировать 8-битные слова PCM для создания блоков трафика GSM длительностью 20 мс.
Хотя функциональность транскодирования (сжатия/распаковки) определяется соответствующими стандартами как функция базовой станции, существует несколько поставщиков, которые реализовали это решение за пределами BSC. Некоторые производители реализовали его в отдельной стойке, используя собственный интерфейс. В архитектуре Siemens и Nokia транскодер представляет собой идентифицируемую отдельную подсистему, которая обычно размещается рядом с MSC. В некоторых системах Ericsson он интегрирован с MSC, а не с BSC. Причина этих разработок заключается в том, что если сжатие речевых каналов выполняется на месте MSC, количество фиксированных каналов передачи между BSS и MSC может быть уменьшено, что снижает затраты на сетевую инфраструктуру.
Эту подсистему также называют блоком транскодера и адаптации скорости ( TRAU ). Некоторые сети используют ADPCM со скоростью 32 кбит/с на наземной стороне сети вместо PCM со скоростью 64 кбит/с , и TRAU выполняет соответствующее преобразование. Когда трафик представляет собой не голос, 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 получает полный контроль над этим каналом.
PCU может быть встроен в базовую станцию, встроен в BSC или даже, в некоторых предлагаемых архитектурах, может находиться на площадке SGSN. В большинстве случаев PCU представляет собой отдельный узел, активно взаимодействующий с BSC на стороне радиосвязи и SGSN на стороне Gb.
