Обзор системы GSM dnl2601

Обзор системы GSM

•BTS для микро сот (от 500м до 3,5 км)

•BTS для пико сот (до 500 м)

Другое оборудование сетевого доступа

В системах сотовой связи применяется дополнительное оборудование, позволяющее улучшать радиочастотное покрытие сети. К последним относится:

•Повторители (репитеры). Специальные устройства, которые обеспечивают переприем сигналов на интерфейсе между MS и BTS. Применение повторителей позволяет снизить BER, тем самым обеспечивая более высокое качество передачи информации.

•Излучающий кабель (Leaky Cable). Данный кабель представляет собой обычный коаксиальный волновод, но с отверстиями. Он предназначен для обеспечения радиопокрытия через эти отверстия. Применяется в местах, где затруднительно расположить BTS. Так, например, Leaky Cable часто используется в метрополитене.

4.2Транскодер

4.2.1 Функции транскодера TRC

Основные функции транскодера включают в себя:

•транскодирование;

•адаптацию скорости передачи.

1.Транскодирование

Ранее упоминалось, что под процессом транскодирования понимается преобразование информации из ИКМ кода в GSM код и обратно.

2. Адаптация по скорости

Под понятием адаптация скоростей в TRC в разных источниках подразумевается разное, существует три основные задачи по подстройке скоростей:

•Скорость передачи данных для одного голосового канала на радиоинтерфейсе составляет 13 Кбит/с, а на интерфейсах MSC составляет 64 Кбит/с, так вот эту подстройку и осуществляет TRC.

•Как уже было упомянуто, скорость голосового канала на радиоинтерфейсе в GSM 13 Кбит/с, а принятый стандарт

73

Глава 4 -Описание систем Базовых Станций

транспортных систем Е0 – 64 Кбит/с. TRC подстраивает скорость каждого канала (с помощью служебных бит) до 16 Кбит/с, т.о. в 1 Е0 помещается 4 голосовых канала GSM.

•До разработки стандарта GSM в ITU-T уже были приняты рекомендации, описывающие передачу данных (такие как V.35, V.35bis и т.д.) со стандартными скоростями 1200, 2400, 4800, 9600, 14400 бит/с. TRC, в зависимости от выбранного режима, подстраивает скорость под существующий стандарт канала 13 Кбит/с.

3.Реализация кодеков Half Rate, Full Rate, Enhanced Full Rate и Adaptive Multi Rate.

Пользователю на радиоинтерфейсе GSM может быть представлено несколько вариантов кодеков. Реализацию определенного варианта кодирования осуществляет TRC под управлением BSC. Выбор варианта зависит от большого числа факторов, например, от наличия в соте свободных каналов, от выбранного абонентом сервиса, от стратегии оператора и т.д.

4.3 Контроллер базовых станций (BSC)

4.3.1 Основные функции BSC

BSC управляет радиоинтерфейсом в сети GSM. Он также выполняет задачи по контролю ресурсов радиоинтерфейса. К основным функциям относится:

•управление радиоинтерфейсом (частоты, каналы и т.д.)

•управление BTS

•управление TRC

•управление соединениями с MS

•внутреннее управление и обслуживание BSC

4.3.1.1Управление радиоинтерфейсом

Под управлением радиоинтерфейсом понимается выполнение следующих задач:

• Администрирование данных радиосети:

oОписание параметров соты (идентификация соты, номер частоты BCCH, излучаемая мощность в соте и т.д.)

o Количество трафиковых и сигнальных каналов в сотах.

74

Обзор системы GSM

o Данные о системной информации (информация о запрете/разрешении доступа в соту, максимальная мощность, разрешенная в данной соте, номера BCCH несущих в соседних сотах и т.д.).

o Параметры процедуры Locating (поиска наиболее подходящего кандидата на хэндовер) для каждой соты.

•Измерения трафика и сбор статистики (нагрузка, количество хэндоверов, сброшенных соединений, интерференция, количество попыток соединений и т.д.).

•Анализ измерений уровня интерференции, которые производит базовая станция на всех свободных таймслотах.

4.3.1.2Управление BTS

•Конфигурирование BTS: создание заданной конфигурации (количество секторов, частот в каждом из них, рабочие диапазоны частот и т.д.)

•Управление программным обеспечением BTS: включает в себя управление загрузкой программного обеспечения.

•Техническое обслуживание BTS. Сбор и запись информации об авариях, возникающих на BTS.

4.3.1.3Управление TRC

Несмотря на то, что TRAU (Transcoder and Rate Adaptation Unit)

располагается в TRC, BSC, являясь контроллером радиоресурсов сети GSM, координирует работу TRAU в процессе обслуживания вызовов.

BSC в процессе установления соединения инструктирует TRC о необходимости выделения устройства TRA для обслуживания вызова. Если хотя бы одно из устройств доступно, оно занимается, и TRC подтверждает выделение ресурса. Считается, что в течение обслуживания вызова устройство TRA находится под постоянным управлением со стороны BSC.

4.3.1.4Управление соединением с MS

Установление соединения

•Paging. BSC передаёт в направлении базовых станций, входящих в Location Area вызывное сообщение (paging).

•Установления сигнального соединения. Для установления трафикового соединения необходимо сначала произвести процедуры аутентификации и включения шифрования для этого

75

Глава 4 -Описание систем Базовых Станций

используется канал SDCCH. BSС по требованию MS назначает сигнальный канал.

•Назначение трафикового канала. После назначения канала

SDCCH процедура установления соединения продолжается назначением контроллером BSC трафикового канала TCH. Если в соте все каналы TCH заняты, BSC может сделать попытку занятия TCH в соседней соте.

Втечение установленного соединения

BSC в течение установленного соединения осуществляет следующие функции:

•Динамическое управление мощностью MS и BTS. BSC

вычисляет значения необходимой и достаточной выходной мощности MS и BTS на основе принятых измерений в направлениях uplink и downlink. Для поддержания хорошего качества передачи речи MS и BTS передают результаты измерений каждые 480 мс. Использование динамического контроля мощности существенно уменьшает уровень интерференции на радиоинтерфейсе.

•Locating. С помощью этой процедуры BSC постоянно оценивает соединение с MS и составляет список сот – кандидатов на хэндовер в порядке убывания предпочтительности. Решение об осуществлении хэндовера принимается на основе результатов измерений, принятых от MS и BTS, учитывая параметры сот, содержащихся в списке кандидатов на хэндовер.

• Хэндовер (Handover). Если после выполнения Locating принимается решение о необходимости выполнения хэндовера, BSC выдает команду MS и BTS на занятие таймслота на частоте в соте, которая более предпочтительна.

Если сота принадлежит другому BSC, то MSC/VLR должен быть вовлечен в выполнение хэндовера. BSC выдаст запрос в MSC на выполнение хэндовера из соты А в соту Б для абонента (будет передана информация о номерах сот и IMSI/TMSI абонента). MSC не принимает решения об осуществлении хэндовера, так как он не содержит информации о соединении в реальном времени.

•Перескоки по частоте (Frequency Hopping). BSC поддерживает несколько типов перескоков по частоте:

oBase Band: перескоки по частоте, которые организуются при помощи переключения разговора между передатчиками BTS под управлением BSC.

76

Обзор системы GSM

oSynthesized: перескоки по частоте, которые организуются путем перестройки рабочей частоты одного и того же передатчика BTS под управлением BSC.

4.3.1.5Функции внутреннего эксплуатационно-технического обслуживания BSC

Эксплуатационно-техническое обслуживание может осуществляться как локально в BSC, так и дистанционно из ОМС. Внутренние функции эксплуатационно-технического обслуживания BSC включают в себя:

•Контроль нагрузки процессора в BSC: данная процедура позволяет гарантировать, что BSC будет способен обрабатывать соединения в моменты перегрузок. При большом количестве соединений некоторые требования не выполняются. Поэтому часть соединений в ЧНН отсекаются, тем самым не приводя к возникновению перегрузки. Те соединения, которые были установлены, не срываются при перегрузке системы.

4.4Базовые станции

4.4.1Введение в BTS

BTS включают в себя все устройства, обеспечивающие функции контроля физического радиоинтерфейса в одной соте или в нескольких сотах.

Рис. 4.3 Пример BTS серии RBS 2000 (исполнение компании ERICSSON)

77

Глава 4 -Описание систем Базовых Станций

Как уже было отмечено ранее в системе GSM существуют несколько вариантов BTS. В основном, BTS классифицируются по обеспечиваемому покрытию, следовательно, существуют следующие BTS:

•BTS для макро сот (от 3,5 до 35 км)

•BTS для микро сот (от 500м до 3,5 км)

•BTS для пико сот (до 500 м)

На рисунке приведен пример базовых станций Ericsson.

Все перечисленные типы BTS поддерживают три частотных диапазона

GSM: 900/1800/1900 МГц.

4.4.2 Функции BTS

Функции BTS распределяются между следующими областями:

•Радиоинтерфейс

•Обработка речевого сигнала

•Управление звеном сигнализации

•Синхронизация

•Наблюдение и тестирование

4.4.2.1Радиоинтерфейс

Основной функцией BTS является обеспечение соединения с MS по радиоинтерфейсу. Она включает в себя следующие задачи:

•Конфигурация и запуск системы. Конфигурация сайта включает в себя загрузку ПО с BSC и установку параметров соты до запуска системы, включающие в себя:

o Частота каждого приёмопередатчика o Мощность передачи на каждой частоте

oИдентификационный код базовой станции (BSIC)

•Радиопередача. При применении одной антенны для передачи нескольких частот используются комбайнер или набор комбайнеров. Излучаемая мощность всегда контролируется BSC.

•Радиоприём. Дополнительно к приему трафика по физическому каналу основной функцией BTS является обнаружение запросов

78

Обзор системы GSM

со стороны MS на предоставление каналов (например, в процессе установления соединения).

Рис. 4.4 Работа BTS

BTS прослушивает радиоэфир и осуществляет обнаружение запросов на предоставление канала, а также делает измерения сигналов в направлении Uplink при установленном соединении.

4.4.2.2 Обработка речевого сигнала

Обработка речевого сигнала в BTS осуществляется до передачи и после приёма информации. Обработка при приеме включает в себя следующие этапы:

•Реализация разнесенного приёма.

•Демодуляция.

•Адаптивная подстройка (Adaptive equalization).

•Дешифрование информации и перемежение (сборка).

•Канальное декодирование.

4.4.2.3Управление звеном сигнализации

BTS контролирует сигнальный канал между BTS и BSC, используя протокол LAP-D, с помощью которого передаётся сигнальная информация.

4.4.2.4 Синхронизация

Синхронизацию BTS получает, как правило, из тракта ИКМ от BSC и передаёт во внутренний модуль синхронизации.

79

Глава 4 –Описание систем Базовых Станций

4.4.2.5Наблюдение за функциями BTS и их тестирование

Вфункции BTS входит наблюдение за работой оборудования и его тестирование. Последнее может осуществляться как непосредственно на самой BTS, так и с помощью команд, передаваемых с BSC.

80

ГЛАВА 5 МОБИЛЬНАЯ СТАНЦИЯ

81

Глава 5 –Мобильная станция

Глава 5 - Мобильная станция

5.1 Введение

Мобильная станция используется абонентом для доступа в систему и состоит из двух независимых частей:

•SIM - модуль идентификации абонента

•MT – Mobile Terminal (Мобильное оборудование)

SIM-карта – это пико-процессор с модулем памяти, в которой хранится идентифицирующая абонента информация (Ki и IMSI). Мобильное же оборудование – это телефонный терминал (так называемая «трубка»).

Рис. 5.1 Мобильная станция

5.2 Функции мобильной станции

5.2.1 Передача и приём

Как обсуждалось в главе 2, процессы приёма и передачи информации осуществляются поэтапно. Этапы преобразования речевой информации для ее приема и передачи показаны на рис. 5.2.

82