Для чего нужен контроллер базовой станции
Контроллер базовых станций
Контро́ллер ба́зовых ста́нций (англ. Base Station Controller, BSC ) — сетевой элемент, являющийся ядром подсистемы радиосети (BSS) сотовой связи стандарта GSM.
Функции
Характеристики
Полезное
Смотреть что такое «Контроллер базовых станций» в других словарях:
централизованный контроллер базовых станций — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN centralized base site controllerCBSC … Справочник технического переводчика
BSS — У этого термина существуют и другие значения, см. BSS (значения). Подсистема базовых станций (сокр. ПБС, англ. base station subsystem, BSS) один из основных элементов системы подвижной радиотелефонной связи, ответственный за передачу… … Википедия
Базовая станция — Антенны базовой станции на башне Базовая станция в радиосвязи вообще системный комплекс приёмопередающей аппаратуры, осуществляющей централизованное обслуживание группы оконечных абонентских устройств. Например, при организации связи… … Википедия
GSM — Логотип стандарта GSM до 2000 года … Википедия
КБС — коронарная болезнь сердца мед. КБС консолидированный бюджет субъекта федерации организация Источник: http://www.regnum.ru/expnews/259153.html КБС Киевский банковский союз http://kbs.or … Словарь сокращений и аббревиатур
Location-based service — Location based service, LBS (англ. Служба, основанная на местоположении) тип информационных и развлекательных услуг, основанных на определении текущего местоположения мобильного телефона (МЕ, mobile equipment) пользователя.… … Википедия
Сотовый телефон — Сотовый телефон мобильный телефон, предназначенный для работы в сетях сотовой связи; использует радиоприёмопередатчик и традиционную телефонную коммутацию для … Википедия
система — 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Совместное использование телекоммуникационной инфраструктуры — Из за экономии на масштабах производства, свойственной телекоммуникационной индустрии, совместное использование телекоммуникационной инфраструктуры различными провайдерами услуг становится необходимым бизнес процессом, и кон … Википедия
синхронизация времени — [ГОСТ Р МЭК 60870 5 103 2005] Также нормированы допустимые временные задержки для различных видов сигналов, включая дискретные сигналы, оцифрованные мгновенные значения токов и напряжений, сигналы синхронизации времени и т.п. [Новости… … Справочник технического переводчика
Контроллер базовой станции (BSC)
Контроллер базовой станции (BSC) – центральная часть подсистемы базовой станции (BSS). Контроллер обеспечивает общее управление радиосетью и выполняет следующие функции:
— управление соединением MS;
— управление передачей базовых станций (BTS);
— транскодирование и адаптация скорости передачи;
— дистанционное управление базовыми станциями.
Контроллер BSC фирмы Ericsson (рис. 8.6) основывается на платформе коммутации АХЕ10. Он располагает всеми средствами, необходимыми для управления радиосетью. Контроллер BSC может контролировать радиосеть и рационально выравнивать временные дисбалансы в нагрузке на сеть. Контроллер BSC также отслеживает каналы в направлении центра коммутации мобильных служб (MSC) и базовой станции (BTS) и при необходимости генерирует команды для блокирования неисправных цепей.
Обобщенная структура BSC представлена рис. 8.6.
Рис. 8.6. Подсистемы в BSC
На рис. 8.6 представлены следующие подсистемы BSC: CCS – ОКС; CPS – центрального процессора; DCS – обмена данными; FMS – управления файлами; GSS – коммутационного поля; LHS – контроля каналов; MAS – технического обслуживания; MCS – общения человек/машина; OMS – эксплуатации и технического обслуживания; RCS – радиоконтроля; ROS – радиоэксплуатации; RPS – регионального процессора; SPS – процессора поддержки; STS – статистики и измерения нагрузки; TAS – приемопередающая административная подсистема; TRS – приемопередающая подсистема.
Специальные мобильные подсистемы BSC:
— подсистема контроля каналов (LHS) – управляет коммутацией на базовой радиостанции (RBS), которая подключает приемопередатчики к ИКМ линии, соединяющей RBS и BSC. Приемопередатчики управляют передачей к/от MS;
— административная приемопередающая подсистема (TAS) – контролирует работу и ] управляет физическим оборудованием базовой станции;
— подсистема радиоконтроля (RCS) – контролирует управление радиосетью. Включает некоторые функции для MS: установление и разъединение соединений по требованию;
— подсистема радиоэксплуатации (ROS) – управляет интерфейсами к MSC и RBS. В ROS представлены функции эксплуатации и технического обслуживания для BSC;
— приемопередающая подсистема (TRS) – обеспечивает управление радиооборудованием RBS.
Конфигурация аппаратных средств BSC представлена на рис. 8.7.
MSC А інтерфейс BSC A-bis інтерфейс RBS
Рис. 8.7. Конфигурация аппаратных средств BSC
В состав аппаратных средств АХЕ10, реализующих контроллер базовой станции (BSC) входят: GS (Group Switch) – групповой коммутатор; ETC (Exchange Terminal Circuit) – комплект станционного терминала; СР (Central Processor) – центральный процессор; ST-7 (Signaling Terminal № 7) – сигнальный терминал (ОКС № 7); RP (Regional Processor) – региональный процессор; RPG (Regional Processor Group) – группа региональных процессоров; TRH (Transceiver Handler) – блок управления приемапередачи; TRAU (Transceiver and Rate Adaptation Unit) – транскодер и адаптер скорости передачи; SRS (SubRate Switch) – коммутатор каналов; PCD-D (Pulse Code Device-Digital) – цифровой кодер; SP (Support Processor) – процессор поддержки.
Один контроллер базовой станции (BSC) может управлять до 1020 приемопередатчиками (TRU – Transceiver Unit), которые входят в состав соответствующих базовых станций. Контроллер базовой станции снабжен тремя основными блоками. Это транскодер и адаптер скорости передачи (TRAU), блок управления приемапередачи (TRH) и коммутатор каналов (SubRate Switch – SRS).
Транскодер и адаптер скорости передачи (TRAU) отвечают за кодировку речи и адаптацию скорости передачи с 64 до 13 кбит/с. TRH обрабатывает сигнальную информацию и данные измерений, необходимые для выполнения функции хэндовера. SRS обеспечивает более эффективное использование интерфейса A-bis.
В стандарте GSM предусмотрено два основных интерфейса для контроллеров базовой станции: от центра коммутации MSC к контроллеру базовой станции – А-интерфейс; между контроллером базовой станции (BSC) и базовой станцией (BTS) – A-bis интерфейс.
Базовая приемопередающая станция
Расскажу про базовые станции (БС, BTS) компании Huawei, с которыми имею честь работать.
Базовая приемопередающая станция (Base transceiver station (BTS)) является одним из компонентов, входящих в состав радиооборудования подсистемы базовых станций (BSS).
Как видно, BTS является оборудованием приемопередачи, обслуживающим определенную соту под управлением BSC (контроллера базовых станций).
BTS выполняет преобразование протокола между радиоканалами (по которым осуществляется связь между мобильной станцией и базовой станцией – так называемый интерфейс Um) и между проводными каналами (связь между BTS и BSC – интерфейс Abis).
Говоря более развернуто, BTS выполняет следующие функции:
-Обеспечение интерфейса связи с BSC;
-Управление радиоканалами;
-Функция управления и технического обслуживания;
-Функция обработки протокола сигнализации.
Есть несколько серий БС:
1)внутреннего исполнения большой емкости
Статив такой базовой станции в полной конфигурации содержит 12 TRX (приемопередатчиков);
2)серия оборудования микросотовых BTS
Преимущественно используются в местах большого скопления людей, таких как офисные здания, универмаги и места проведения спортивных соревнований;
3)серия оборудования BTS внешнего исполнения
Пригодны для использования в удаленных областях;
4)серии BTS контейнерного типа;
Оборудование BTS такого типа представляет собой полностью оборудованный автозал.
BTS состоит из общего блока (блока управления и связи), блока несущих частот и антенно-фидерной системы. 
Структурная схема оборудования BTS
Рисунок основного статива
Рассмотрим функции, выполняемые каждым блоком:
•Общий блок
Состоит из блока синхронизации/передачи и управления (TMU), блока распределения синхронизации (TDU), дополнительного блока передачи (TEU), блока питания дополнительного блока передачи (TES), блока мониторинга работы вентилятора (FMU), блока электропитания (PSU), блока мониторинга электропитания и состояния окружающей среды (PMU), блока распределения электропитания (SWITCH BOX), блока вентилятора (FAN BOX) и воздухозаборника (AIR BOX).
1) Блок синхронизации/передачи и управления (TMU) является основным компонентом BTS. Его функции — синхронизация BTS, осуществление передачи по Abis-интерфейсу и управление базовой станцией. Одна плата TMU оснащена 4 интерфейсами E1.
2) Блок распределения синхронизации (Time distributing unit — TDU), основная функция которого — прием синхросигнала, его обработка и управление синхронизацией BTS.
3) Дополнительный блок передачи (Transmission extension unit — TEU) представляет собой встроенный блок расширения возможностей системы передачи для BTS.
4) Блок питания дополнительного блока передачи (TES) обеспечивает питание блока TEU.
5) Блок мониторинга состояния вентиляторов (FMU) расположен на полке вентилятора (FAN BOX) и осуществляет управление работой двух вентиляторов этой полки и выдает аварийные сигналы.
6) Блок электропитания (PSU) представляет собой встроенный в BTS модуль электропитания, обеспечивающий два вида преобразования — преобразования переменного тока в постоянный ток и преобразование уровня напряжения постоянного тока (DC/DC).
7)Блок мониторинга электропитания и состояния окружающей среды (PMU) отвечает за управление блоком электропитания и ведет мониторинг 24 цифровых и 8 аналоговых параметров.
8) Блок распределения электропитания (SWITCH BOX) осуществляет распределение напряжения питания по всем платам.
9) Воздухозаборник (AIR BOX) обеспечивает охлаждение оборудования.
•Блок несущих частот
Оборудование BTS имеет модульную структуру, то есть все блоки (блок обработки низкочастотного сигнала, блок RF, блок электропитания), обеспечивающие прием и передачу на определенной несущей частоте (carrier), интегрированы в один съемный модуль – TRX. Он получает от платы TMU разнообразную информацию управления и конфигурирования, передавая ей назад различную информацию о состоянии и аварийную сигнализацию. Со стороны Um-интерфейса в обратном направлении (up-link) TRX принимает радиосигнал от мобильной станции (через антенну и CDU), затем производит демодуляцию этого сигнала, разделяет его на речевую и сигнальную информацию, и передает ее дальше (в направлении BSC). В прямом направлении (down-link) речь и сигнальная информация после обработки на TRX в виде единого сигнала передается на CDU и далее через антенну на мобильную станцию.
•Антенно-фидерная система
Антенно-фидерная система базовой станции состоит из антенны, фидера, переходников, устройства молниезащиты, мачтового усилителя (tower top amplifier), устанавливаемого по желанию. Основная функция АФС – передача модулированных радиосигналов и прием сигналов от мобильной станции, а также выдача аварийной сигнализации.
Антенна характеризуется мощностью (способность по излучению в определенном направлении), направленностью (описывает направление излучения), поляризацией (описывает плоскость колебаний электромагнитной волны). Для снижения потерь на передаче, используются кабели с низким затуханием в радиодиапазоне – фидера. Чтобы предотвратить влияние атмосферного разряда на центральный проводник фидера используют устройство молниезащиты.
CDU осуществляет объединение и фильтрование сигнала на передаче, а также фильтрование, усиление и распределение сигнала на приеме. Кроме этого он обеспечивает питание мачтового усилителя постоянным током.
Надеюсь, мне удалось внести некоторую ясность в структурную особенность базовой станции. Это было лишь поверхностное рассмотрение, т.к. каждый из блоков имеет свои функциональные и структурные особенности, про которые в одной статье не напишешь.
Для чего нужен контроллер базовой станции
Содержание
Базовая станция
Сумма функций БС зависит от набора технологий, закладываемых производителем. Минимальным набором является приём сигнала мобильного терминала из воздушной среды распространения сигнала, его конвертирование в формат среды распространения сигнала Abis, в которой базируется технология временного разделения каналов TDMA, и последующая маршрутизация полученных данных по направлению к Контроллеру БС. Кроме того, дополнительные функции БС могут подвергать данные предварительной обработке, генерировать отчёты и равномерно распределять нагрузку на системные компоненты. Преимущество этого метода заключается в экономии ценного пространства среды распространения сигнала Abis.
Базовые станции оснащены оборудованием, способным модулировать сигналы физического уровня среды передачи информации; поколение 2G+ сотовых сетей использует в своей работе типовую модуляцию GMSK, функции в сетях EDGE требуют осуществления дополнительных модуляций по алгоритму 8-PSK.
Антенные сумматоры, комбинаторы направляют нагрузку на одну антенну от нескольких отдельных трансиверов, при этом степень сжатия зависит от комбинируемого числа. Один сумматор может поддерживать до восьми трансиверов.
Использование чередования несущей частоты, FHSS часто применяется для повышения производительности базовых станций и ёмкости сети; метод подразумевает собой ускоренное чередование нагрузки между несколькими трансиверами. Между трансиверами и мобильными терминалами сектора идёт обмен различными последовательностями, и их быстрое чередование позволяет осуществлять постоянное нахождение в одном секторе мобильных терминалов, использующих разную несущую.
Принципы работы трансиверов построены в соответствии со стандартами технологии GSM, которые подразумевают использование восьми временных каналов TDMA. Трансиверы могут увеличить нагрузку на эту ёмкость путём вещания дополнительных услуг БС, которые позволяют мобильным терминалам идентифицировать сеть и получать туда доступ. Этот служебный трафик передаётся по каналу BCCH (Broadcast Control Channel).
Выделение секторов, Sectorisation
Использование узконаправленных антенн на базовых станциях делает возможным выделение нескольких секторов в пределах одной соты. Ширина диаграммы направленности таких антенн варьируется в пределах от 65° до 85°. Это условие позволяет повысить ёмкость сети (на каждой частоте может одновременно работать до восьми голосовых каналов), однако получить все преимущества этой технологии мешает явление интерференции волн, что заставляет выделять в каждом направлении лишь ограниченное число рабочих частот. Типовым является использование в одном секторе двух антенн при условии наличия не менее десяти диапазонов рабочих частот. Это позволяет операторам связи преодолеть эффект затухания сигнала, являющегося следствием таких физических явлений как, например, многолучевой приём, а усиление сигнала на выходе антенны позволяет поддерживать баланс между уровнем входящего и исходящих сигналов.
Контроллер базовых станций BSC
Контроллер базовых станций (BSC) служит для управления и обмена данными группы базовых станций, при этом число элементов группы может варьироваться от 10 до 100. Этот блок руководит процессом назначения радиоканалов, принимает контрольную информацию от телефонных терминалов, контролирует процесс передачи данных от одной БС до другой (в случае, если обе БС подчиняются данному контроллеру, соединения с БС других контроллеров осуществляет подсистема сети и коммутации MSC. Ключевой функцией контроллера является концентрация: преобразование различных потоков низкой ёмкости (и относительно низким сжатием) из базовых станций в гораздо меньшие по объёму схожие цифровые потоки путём большего сжатия данных, и направить их в подсистему сети и коммутации MSC. В конечном итоге, типовая структура сотовой сети представляет собой распределённую сеть контроллеров БС, окружённых базовыми станциями и объединённых в крупные сайты под контролем коммутаторов MSC.
Несомненно, что функции контроллера нельзя свести только к управлению базовыми станциями. Развитие технологий позволяет разработчикам оборудования превращать этот элемент в полноценный коммутационный центр, связанный посредством системы сигнализации ОКС № 7 с центром коммутации сотовой подвижной связи, а для соединения с Интернет — с подсистемой GPRS. Функция обмена данными с Подсистемой Поддержки (Operation Support Subsystem, OSS) делает этот элемент незаменимым при осуществлении мониторинга состояния сети.
Большинство контроллеров, построенных с использованием архитектуры распределения вычислений, позволяющей сохранять устойчивость при большом количестве некорректно работающих элементов, гарантируют работоспособность порой в самых критических условиях.
База данных обо всех сайтах сети, информация о рабочих частотах, списки переменных несущих, уровни мощности оборудования, карта охвата территории — всё это хранится в памяти контроллера базовых станций. Эта информация является незаменимой при планировании, строительстве и эксплуатации сети, помогая контролировать уровень распространения сигнала и передачу трафика.
Транскодер
Несмотря на то что транскодирование (уплотнение и обратное разуплотнение потока данных) является типовой функцией контроллера, некоторые производители коммуникационного оборудование предлагают это решение в качестве отдельного элемента сети со своим собственным интерфейсом. Более функциональную модель этого блока можно встретить под названием TRAU (Transcoder and Rate Adaptation Unit). Его функция заключается в конвертировании голосовых данных между форматами GSM (RPE-LPC) и более ранним PCM (рекомендация Консультативного комитета по связи и телеграфии под номером G.711). Скорость одного потока в этих форматах различна (для PCM это 64 кбит/с, для GSM — 13 кбит/с), потому этот элемент сети также выполняет функцию задержки, что позволяет производить перекодировку восьмибитных пакетов PCM в блоки GSM длительностью в 20 мс, сжимать голосовые каналы из 64 килобитных, распространяющихся по каналам связи, в 13 килобитные, которые можно передавать через воздушную среду. Некоторые сети используют сжатие 32 кбит/с по технологии ADPCM вместо 64 килобитной PCM, и в данном случае TRAU также выполняет конвертирование.
Так или иначе, в архитектуре таких производителей телекоммуникационного оборудования как Siemens и Nokia, транскодер является отдельно опознаваемой независимой подсистемой, которая может быть легко интегрирована с ЦК СПС, а Ericsson в некоторых своих решениях делает эти элементы даже более взаимосвязанными, чем ЦК СПС и КБС: это позволяет снизить объём служебного трафика.
Блок управления пакетами
Блок управления пакетами (англ. Packet Control Unit, PCU ) является более поздним добавлением в стандарт GSM. Он выполняет часть функций, схожих с задачами контролера базовых станций, но для сети передачи данных. Распределение каналов между передачей данных и голосовыми данными относится к компетенции базовых станций, но как только канал передачи данных назначен — он переходит под контроль PCU.
Этот блок может размещаться как на площади базовой станции, так и внутри КБС, в настоящий момент имеются решения с размещением этого блока в пределах подсистемы управления GPRS.
Подсистема базовой станции
Автор: Ересько А. В. (кандидат технических наук, НИТУ МИСИС)
Проверка и редакция статьи: Габриэльян Д. Д. (доктор технических наук, 20.02.25, ФГУП Ростовский-на-Дону научноисследовательский институт радиосвязи, автор патентов: RU126519U1, RU43690U1, RU2466482C1, RU2446521C2)
Дата последней редакции: 5.12.2020
Время чтения:
Подсистема базовой станции состоит из двух частей: базовая приемопередающая станция (BTS) и контроллер базовой станции (BSC). Они взаимодействуют через стандартный интерфейс Abis, который позволяет (как и в остальной системе) осуществлять совместную работу оборудования различных производителей. Базовые приемопередающие станции оснащены радиопередатчиками, которые определяют соту и поддерживают протокол радиосвязи с мобильной станцией. В больших городах и их окрестностях необходимо размещать большое количество BTS, поэтому основными требованиями для них являются: прочность, надежность, мобильность и минимальная себестоимость. Стоит упомянуть, что репитеры не создают никаких помех для работы базовых станций.
BTS или базовая приемопередающая станция иначе называется удаленной базовой станцией (RBS). В любом случае, она представляет собой радиоустройство, которое перенаправляет все входящие и исходящие звонки, поступающие от базовой станции. Базовой станцией управляет контроллер базовой станции, куда в первую очередь попадает сигнал. Контроллер базовой станции, описанный ниже, собирает звонки многих базовых станций и передает их на коммутаторы сотовых телефонов. Кроме того, на эти коммутаторы поступают звонки со стационарных телефонных аппаратов. Некоторые базовые станции имеют весьма скромные размеры, одна из таких станций, которая представляет собой устанавливаемый вне помещений блок, изображена на рисунке. В основном, GSM базовые станции и их контроллеры сильно отличаются от IS-136.
Контроллер базовой станции
Контроллер базовой станции управляет радио-сигналами, поступающими с одной или нескольких базовых приемопередающих станций. Он отвечает за установку радиоканалов, скачкообразную перестройку частоты и переключение каналов. Контроллер базовой станции является связующим звеном между мобильной станцией и центром коммутации мобильной связи (MSC). Контроллер базовой станции представляет собой ещё одно отличие между стационарной радиосвязью и мобильной связью стандарта GSM. Это устройство является «посредником» между приемопередатчиком базовой станции и мобильным коммутатором Разработчики стандарта GSM посчитали такой подход оптимальным для высокочастотных сотовых сетей.
Как написал один неизвестный автор: «Если каждая базовая станция будет непосредственно подключена к ЦКМ, то линии будут слишком перегружены. Для обеспечения качественной связи посредством управления передачей данных, беспроводные сетевые инфраструктуры используют Контроллеры Базовых Станций, как способ разделения сети на сегменты и управления перегрузками. В результате ЦКМ соединяет сеть с контроллерами, которые в свою очередь отвечают за подключение и маршрутизацию вызовов между 50-100 беспроводных базовых станций».
Контроллер базовой станции Siemens
Вот как Nortel Networks рекламирует свои устройства: «Установка транскодера позволяет сократить затрачиваемые ресурсы и обеспечивает экономию средств до 75%». «Устройство транскодировки (TCU), установленное между контроллером базовой станции и центром коммутации мобильной связи, позволяет сжимать речь и адаптировать скорость передачи данных в рамках сотовой радиосети. Транскодеры разработано специально для снижения затрат на передачу данных путем минимизации объема данных, передаваемых между контроллером базовой станции и центром коммутации мобильной связи. Это становится возможным за счет уменьшения количества подключений к контроллеру базовой станции, так как один его слот может справляться только с четырьмя потоками передачи данных или речи. Кроме того, модульная архитектура транскодера поддерживает все три речевых блока GSM (полноразрядный, улучшенный полноразрядный и полуразрядный) одновременно, что дает вам полный спектр вариантов его использования».
Транскодер преобразования скорости передачи данных Siemens 
Голосовые кодеры или речевые блоки встроены в сотовые телефоны. Их основная цель – преобразовать речь в цифровой формат. Операторы связи сами определяют, насколько они хотят сжимать речевые данные, сильно или не очень. Этот принцип лежит в основе сотовой системы, которая включает речевые блоки мобильных телефонов и оборудование подсистемы базовой станции.
В случае, когда базовая станция находится далеко от вас или не справляется с нагрузкой, вы рискуете остаться без сотовой связи или страдать от постоянных обрывов. Установка репитера gsm легко решит эту проблему.