Subsistema de estación base

El subsistema de estación base ( BSS ) es la sección de una red de telefonía celular tradicional responsable de gestionar el tráfico y la señalización entre un teléfono móvil y el subsistema de conmutación de red. El BSS realiza la transcodificación de canales de voz, la asignación de canales de radio a los teléfonos móviles, la localización , la transmisión y recepción a través de la interfaz aérea y muchas otras tareas relacionadas con la red de radio.

estación transceptora base

Dos antenas de estación base GSM camufladas como árboles en Dublín , Irlanda .

La estación base transceptora (BTS) contiene el equipo para transmitir y recibir señales de radio ( transceptores ), antenas y equipos para cifrar y descifrar las comunicaciones con el controlador de la estación base (BSC). Normalmente, una BTS para cualquier celda que no sea una picocelda tendrá varios transceptores (TRX) que le permiten dar servicio a diferentes frecuencias y sectores de la celda (en el caso de estaciones base sectorizadas).

Una estación base (BTS) es controlada por una estación base principal (BSC) mediante la función de control de estación base (BCF). La BCF se implementa como una unidad independiente o incluso se integra en un transceptor (TRX) en estaciones base compactas. La BCF proporciona una conexión de operación y mantenimiento (O&M) al sistema de gestión de red (NMS) y administra los estados operativos de cada TRX, así como el software y la recopilación de alarmas.

Las funciones de una BTS varían según la tecnología celular utilizada y el proveedor de telefonía celular. Algunos proveedores diseñan la BTS como un transceptor simple que recibe información de la estación móvil (MS) a través de la interfaz aérea Um , la convierte a una interfaz basada en TDM (PCM), la interfaz Abis, y la envía a la BSC. Otros proveedores diseñan sus BTS de forma que la información se preprocese, se generen listas de celdas objetivo e incluso se pueda gestionar completamente la transferencia intracelular (HO). La ventaja en este caso es una menor carga para la costosa interfaz Abis.

Las BTS están equipadas con radios capaces de modular la capa 1 de la interfaz Um; para GSM 2G+ el tipo de modulación es GMSK ( Gaussian Minimum-shift keying ), mientras que para redes EDGE habilitadas es GMSK y 8-PSK . Esta modulación es un tipo de modulación por desplazamiento de frecuencia de fase continua . En GMSK, la señal que se va a modular sobre la portadora se suaviza primero con un filtro paso bajo gaussiano antes de ser alimentada a un modulador de frecuencia , lo que reduce considerablemente la interferencia a los canales vecinos ( interferencia de canal adyacente ).

Los combinadores de antena se implementan para usar la misma antena para varios transceptores (portadores). Cuantos más transceptores se combinen, mayor será la pérdida del combinador. Los combinadores de hasta 8:1 se encuentran únicamente en microceldas y picoceldas.

El salto de frecuencia se utiliza a menudo para mejorar el rendimiento general de la estación base (BTS). Esto implica la conmutación rápida del tráfico de voz entre las estaciones base (TRX) de un sector. Las estaciones base y los terminales que utilizan el sector siguen una secuencia de salto. Existen varias secuencias de salto disponibles, y la que se utiliza para una celda en particular se transmite continuamente desde dicha celda para que los terminales la conozcan.

Un TRX transmite y recibe según los estándares GSM , que especifican ocho ranuras de tiempo TDMA por frecuencia de radio. Un TRX puede perder parte de esta capacidad, ya que se requiere transmitir información a los terminales en el área que cubre la estación base (BTS). Esta información permite a los terminales identificar la red y acceder a ella. Esta señalización utiliza un canal conocido como Canal de Control de Difusión (BCCH).

Sectorización

Mediante el uso de antenas direccionales en una estación base, cada una apuntando en una dirección diferente, es posible sectorizar la estación base para que varias celdas diferentes reciban servicio desde la misma ubicación. Normalmente, estas antenas direccionales tienen un ancho de haz de 65 a 85 grados. Esto aumenta la capacidad de tráfico de la estación base (cada frecuencia puede transportar ocho canales de voz) sin aumentar significativamente la interferencia causada a las celdas vecinas (en cualquier dirección dada, solo se transmite un número reducido de frecuencias). Normalmente se utilizan dos antenas por sector, con una separación de diez o más longitudes de onda . Esto permite al operador superar los efectos del desvanecimiento debido a fenómenos físicos como la recepción por trayectos múltiples . A menudo se utiliza cierta amplificación de la señal recibida al salir de la antena para mantener el equilibrio entre la señal de enlace ascendente y la de enlace descendente. ^{[ 1 ]}

controlador de estación base

El controlador de estación base (BSC) proporciona, clásicamente, la inteligencia detrás de las BTS. Normalmente, un BSC tiene decenas o incluso cientos de BTS bajo su control. El BSC gestiona la asignación de canales de radio, recibe mediciones de los teléfonos móviles y controla las transferencias entre BTS (excepto en el caso de una transferencia entre BSC, en cuyo caso el control es en parte responsabilidad del MSC de anclaje ). Una función clave del BSC es actuar como concentrador donde muchas conexiones de baja capacidad a las BTS (con una utilización relativamente baja) se reducen a un número menor de conexiones hacia el centro de conmutación móvil (MSC) (con un alto nivel de utilización). Esto significa que las redes a menudo se estructuran con muchos BSC distribuidos en regiones cercanas a sus BTS, que luego se conectan a grandes sitios MSC centralizados.

El BSC es un componente fundamental del BSS, ya que no solo controla la estación base (BTS), sino que, para algunos proveedores, también funciona como centro de conmutación completo, además de ser un nodo SS7 con conexiones al MSC y al nodo de soporte GPRS (SGSN) (cuando se utiliza GPRS ). Asimismo, proporciona todos los datos necesarios al subsistema de soporte operativo (OSS) y a los centros de medición del rendimiento.

Un BSC suele basarse en una arquitectura de computación distribuida, con redundancia aplicada a las unidades funcionales críticas para garantizar la disponibilidad en caso de fallos. La redundancia a menudo se extiende más allá del propio equipo BSC y se utiliza comúnmente en las fuentes de alimentación y en el equipo de transmisión que proporciona la interfaz A-ter a la PCU.

Las bases de datos de todos los emplazamientos, que incluyen información como frecuencias portadoras , listas de salto de frecuencia, niveles de reducción de potencia y niveles de recepción para el cálculo de límites de celda, se almacenan en el BSC. Estos datos se obtienen directamente de la ingeniería de planificación de radio, que implica el modelado de la propagación de la señal y las proyecciones de tráfico.

Transcodificador

El transcodificador se encarga de transcodificar la codificación del canal de voz entre la codificación utilizada en la red móvil y la utilizada por la red telefónica pública conmutada terrestre (PSTN ). Específicamente, GSM utiliza un codificador de predicción a largo plazo excitada por pulsos (RPE-LTP) para los datos de voz entre el dispositivo móvil y la estación base (BSS), pero modulación por impulsos codificados (PCM) ( ley A o ley μ, estandarizada en la norma ITU G.711 ) antes de la BSS. La codificación RPE-LPC da como resultado una velocidad de datos para voz de 13 kbit/s, mientras que la codificación PCM estándar da como resultado 64 kbit/s. Debido a este cambio en la velocidad de datos para la misma llamada de voz , el transcodificador también tiene una función de almacenamiento en búfer para que las palabras PCM de 8 bits puedan recodificarse para construir bloques de tráfico GSM de 20 ms.

Si bien la funcionalidad de transcodificación (compresión/descompresión) se define como una función de la estación base según los estándares pertinentes, varios proveedores han implementado la solución fuera de la BSC. Algunos la han implementado en un rack independiente mediante una interfaz propietaria. En la arquitectura de Siemens y Nokia , el transcodificador es un subsistema independiente identificable que normalmente se ubica junto a la MSC. En algunos sistemas de Ericsson , está integrado a la MSC en lugar de a la BSC. La razón de estos diseños es que, si la compresión de los canales de voz se realiza en la MSC, se puede reducir el número de enlaces de transmisión fijos entre la BSS y la MSC, disminuyendo así los costos de infraestructura de red.

Este subsistema también se conoce como unidad de transcodificación y adaptación de velocidad ( TRAU ). Algunas redes utilizan ADPCM de 32 kbit/s en el lado terrestre de la red en lugar de PCM de 64 kbit/s , y la TRAU realiza la conversión correspondiente. Cuando el tráfico no es de voz, sino de datos como fax o correo electrónico, la TRAU activa su función de unidad de adaptación de velocidad para garantizar la compatibilidad entre las velocidades de datos de la BSS y la MSC.

Unidad de control de paquetes

La unidad de control de paquetes (PCU) es una incorporación reciente al estándar GSM. Realiza algunas de las tareas de procesamiento de la BSC, pero para datos de paquetes. La asignación de canales entre voz y datos la controla la estación base, pero una vez que se asigna un canal a la PCU, esta toma el control total sobre dicho canal.

La PCU puede estar integrada en la estación base, en la BSC o, en algunas arquitecturas propuestas, incluso en el sitio SGSN. En la mayoría de los casos, la PCU es un nodo independiente que se comunica extensamente con la BSC en el lado de radio y con la SGSN en el lado Gigabit.

Interfaces BSS

Eh: Interfaz aérea entre la estación móvil (MS) y la estación base (BTS). Esta interfaz utiliza el protocolo LAPDm para señalización, control de llamadas, informes de medición, traspaso , control de potencia , autenticación , autorización , actualización de ubicación, etc. El tráfico y la señalización se envían en ráfagas de 0,577 ms a intervalos de 4,615 ms, formando bloques de datos cada 20 ms.
Abis: Interfaz entre la BTS y la BSC. Generalmente se transmite mediante un circuito TDM DS-1, ES-1 o E1 . Utiliza subcanales TDM para el tráfico (TCH), protocolo LAPD para la supervisión de la BTS y señalización de telecomunicaciones, y transmite la sincronización desde la BSC a la BTS y la MS.
A: Interfaz entre el BSC y el MSC. Se utiliza para transmitir los canales de tráfico y la parte de usuario BSSAP de la pila SS7 . Aunque normalmente existen unidades de transcodificación entre el BSC y el MSC, la comunicación de señalización se realiza entre estos dos puntos finales y la unidad de transcodificación no modifica la información SS7; solo se transcodifican o adaptan a velocidad los datos de voz o CS.
Después: La interfaz entre el BSC y el transcodificador. Es una interfaz propietaria cuyo nombre depende del fabricante (por ejemplo, Ater de Nokia), que transmite la información de la interfaz A desde el BSC sin modificarla.
GB: Conecta la BSS con la SGSN en la red central GPRS .

Véase también

Referencias

↑ Afridi, Jan. "4 cosas que necesitas para mejorar la cobertura y la capacidad en un sistema celular" . ABC de redes . Consultado el 9 de octubre de 2019 .

Enlaces externos

Osmocom OpenBSC : implementación de código abierto del controlador de estación base.

[1] Afridi, Jan. "4 cosas que necesitas para mejorar la cobertura y la capacidad en un sistema celular" . ABC de redes . Consultado el 9 de octubre de 2019 .

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