какие функции выполняет bsc base station controller
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.
Новосибирский блогер
Инвестиции, Личные финансы, Майнинг, Криптовалюта
Контроллер базовых станций
Уважаемые читатели моего блога, хочу извиниться перед вами за рекламу на моём блоге! Мне очень стыдно за такое поведение, но блогеры тоже хотят кушать! Обслуживание блога постоянно растёт в цене (хостинг и домен). Ребёнка нужно ставить на ноги. Надеюсь на ваше понимание!
Постараюсь на блоге использовать, как можно меньше рекламы и только качественной. Блог личный и не хочется загромождать его рекламой.
BSC (Base Station Controller) контроллер базовых станций. Этот сетевой элемент является очень важным и необходимым элементом сети GSM и UMTS, так хорошо развитых у нас. Контроллер является связующим звеном между коммутатором MSC (Mobile Switching Center) и базовыми станциями. В один контроллер включается очень много базовых станций, по интерфейсу Abis (в GSM) и Iu-B (в UMTS), далее контроллер подключается к коммутатору по интерфейсу A (в GSM) и Iu-CS (в UMTS).
Контроллер выполняет ряд очень важных функций
1. Переключение и освобождение разговорных каналов между MSC (коммутатором) и BTS (базовой станцией).
2. Управление процедурой Frequency hopping (перескоки разговорного канала по частоте в радиоинтерфейсе).
3. Уведомление мобильной станции о поступившем вызове (Paging).
4. Управление уровнями излучаемой мощности мобильной и базовой станции во время разговора при изменении условий приёма.
5. Наблюдение за качественными характеристиками радиосигнала во время разговора (качество, уровни приёма, интерференция и др.).
6. Управление эстафетной передачей разговора от одной базовой станции к другой при перемещении абонента либо при изменении радиообстановки без прерывания разговора (Handover control).
7. Обслуживание BTS / BSC / TCSM установка и обновление ПО на элементы BSS, мониторинг и устранение аварийных ситуаций, изменение логического состояния элементов, тестирование оборудования BSS.
8. Поддержка интерфейсов на NMS / BTS / TCSM / SGSN.
Если будет интересно, то позже расскажу подробней о каждой функции. Контроллеры базовых станций развивались постепенно удовлетворяя потребностям сотовых операторов. В России, да и не только хорошо себя зарекомендовали Контроллеры базовых станции Huawei BSC32, BSC6000, BSC6810 (RNC), BSC6900 (UO, GO, GU), о них я, писал ранее. Почти все операторы используют оборудование Huawei.
Как устроена сеть сотовой связи GSM/UMTS
В комментариях к постам про сеть WiMAX (1, 2) и про GPRS был выражен интерес к сетям сотовой связи, поэтому решил реализовать свою давнюю задумку и описать хабрасообществу как же устроены современные сети сотовой связи.
На приведённой картинке изображена общая структура сетей сотовой связи. Изначально сеть разделяется на 2 больших подсети — сеть радиодоступа (RAN — Radio Access Network) и сеть коммутации или опорную сеть (CN — Core Network).
Хочу подчеркнуть, что буду описывать именно существующие сети сотовой связи для СНГ, потому что в Европе, Америке и Азии сети более развиты и их структура несколько отличается от наших сетей, про это напишу как-нибудь позже, если будет интерес.
Сперва, хотелось бы рассказать в общих словах про сеть, а потом более подробно расскажу про функции каждого из элементов сети.
Сеть радиодоступа
Существующие сети радиодоступа у наших операторов — продукт долгой эволюции, поэтому они состоят из сети радиодоступа к GSM (GERAN — GSM EDGE Radio Access Network) и сеть радиодоступа к UMTS (UTRAN — UMTS Terrestrial Radio Access Network). Сверху слева на картинке вы видите GERAN, внизу слева, соответственно UTRAN. Наибольшие изменения при переходе от GSM к UMTS происходят как раз в сети радиодоступа — оператору нужно построить вторую сеть и заново покрыть уже имеющиеся территории.
Сеть радиодоступа — эта та паутина, которой охвачены огромные территории городов и открытых местностей, за счёт неё как раз и обеспечивается то огромное погрытие, которое предоставляют сети сотовой связи.
Опорная сеть
Опорная сеть — ядро сетей сотовой связи. Название опорная — мой вольный перевод, в GSM эту часть сети называют сетью коммутации, в UMTS — Core Network, что по сути можно перевести как ядро сети. К этому ядру, как периферийные устройства к системному блоку, могут подключаться различные сети радиодоступа. Опорная сеть мало эволюционирует в связи с эволюцией от GSM к UMTS, эта сильная эволюция происходит немного позже — её уже прошли западные и азиатские операторы, у нас же она только начинается.
Опорная сеть на приведённой выше картинке разделена на 2 части — верхняя правая часть отвечает за голосовые соединения, или CS-соединения (Circuit Switch), нижняя правая часть отвечает за пакетные соединения, или же PS-соединения (Packet Switch).
Опорная сеть сосредоточена в одном или нескольких зданий, принадлежащих оператору сотовой связи, в больших машинных залах — проще говоря огроменнейшая серверная, где стоит большое количество шкафов оборудования, их ещё холодильниками иногда называют, потому что с виду очень похожи 🙂
HLR — Home Location Register, Регистр положения домашних абонентов.
По сути это большая база данных, в которой хранится всё об абоненте данной сети. В крупных сетях, таких, как у операторов большой тройки, таких узлов несколько — они разбросаны по регионам. Их количество измеряется единицами штук. Для того, чтобы понимать порядки — в Питере такой узел один, в Москве другой, на Урале ещё один, ещё на Кавказе, в Сибири — 3-4 штучки… На практике это может быть распределённая БД, потому что ёмкости одного HLR может не хватить для хранения данных обо всех абонентах. Тогда оператор докупает ещё один HLR (физическое устройство) и организует распределённую БД.
Какая же информация там хранится? По большей части, это информация об услугах, подключенных у абонента:
— может ли абонент совершать исходящие звонки
— может ли абонент отправлять/принимать SMS
— разрешена ли услуга конференц-связи
— ну и все остальные возможные услуги
Также здесь хранится такая важная информация, как идентификатор того MSC, в зоне действия которого сейчас находится абонент. Позже мы увидим для чего это может быть нужно.
MSC/VLR
MSC — Mobile Switching Center, центр коммутации для мобильных абонентов;
VLR — Visitor Location Register, регистр положения гостевых абонентов.
Логически это 2 раздельных узла, но на практике, это реализовано в одном и том же устройстве.
VLR хранит в себе копию тех данных, которые записаны в HLR с той лишь разницей, что тут уже нет информации о том MSC, в зоне действия которого находится абонент. Здесь хранится информация о том, в зоне действия какого BSC находится данный абонент. Ну и здесь, естественно, хранятся данные только о тех абонентах, которые сейчас находятся в зоне действия того MSC, к которому подключен данный VLR. 
MSC — классический коммутатор (конечно, не такой классический, который можно увидеть в музеях, где сидели бабушки и перетыкали проводки). Основные его функции — для исходящего вызова — определить куда переключить вызов, для входящего же соединения — определить на какой BSC отправить вызов. Для выполнения этих то функций он и обращается в VLR за хранящейся там информацией. Здесь стоит заметить, что это плюс разнесения HLR и VLR — MSC не будет стучаться в HLR каждый раз, когда абоненту что-то нужно, а будет всё делать своими силами. Также MSC собирает данные для биллинга, далее эти данные скармливаются соответствующим системам.
AUC — AUthentication Center, центр аутентификации абонентов. Этот узел отвечает за то, чтобы злоумышленник не мог получить доступ к сети от вашего лица. Также этот узел генерирует ключи шифрования, с помощью которых шифруется ваше соединение с сетью в самом уязвимом месте — на радиоинтерфейсе.
GMSC — Gateway MSC, шлюзовой коммутатор. Этот узел сети используется только при входящих вызовах. У операторов есть определённая номерная ёмкость, этой номерной ёмкости сопоставляются шлюзовые коммутаторы сетей связи (сотовых, фиксированных). Когда вы набираете номер друга, ваш звонок доходит до коммутатора (MSC) вашей сети и он определяет куда дальше отправить этот вызов на основе имеющихся у него соответствий между номерами и шлюзами сетей. Звонок отправляется на GMSC сотового оператора, которым пользуется ваш друг. Далее GMSC делает запрос в HLR и узнаёт в зоне действия какого MSC сейчас находится вызываемый абонент. Туда дальше и перенаправляется вызов.
SGSN — Serving GPRS Support Node, обслуживающий узел поддержки GPRS. Этот узел отвечает за то, чтобы определить каким образом предоставлять услуги на основе запрошенной APN (Access Point Name, точки доступа, например, mms.beeline.ru). Также на этом узле осуществляется посчёт трафика.
GGSN — Gateway GPRS Support Node, шлюзовой узел поддержки GPRS. Ну это шлюз, отвечает за правильную доставку пакетов до пользователя.
BSC — Base Station Controller, контроллер базовых станций. Узел, к которому подключаются базовые станции, дальше он осуществляет управление базовыми станциями — назначает какому абоненту где сколько ресурсов выделить, определяет каким образом осуществляются хэндоверы. Когда с MSC приходит сигнал о входящем соединении для абонента, контроллер осуществляет процедуру пейджинга — через все подчинённые ему базовые станции посылает вызов данному абоненту, который должен отозваться через одну из базовых станций.
TRC — TRansCoder, транскодер. Устройство, отвечающее за перекодирование речи из формата GSM в стандартный формат телефонии, используемый в фиксированных сетях связи и обратно. Таким образом, получается, что речь передаётся в формате сетей фиксированной связи в сети GSM на участке от GMSC до TRC.
BTS — Base Transceiver Station, базовая приёмопередающая станция. Это то, что непосредственно находится близко к самому пользователю. Именно базовые станции образуют ту самую паутину, которой накрывают операторы сотовой связи, именно от их количества зависит территория, на которой предоставляют услуги операторы сотовой связи. По сути — довольно глупое устройство, оно обеспечивает выделение пользователям отдельных каналов связи, преобразует сигнал в высокочастотный, который будет передаваться в эфир, ну и выдаёт этот самый высокочастотный сигнал на антенны. А вот антенны то мы и можем наблюдать каждый день.
Хочу заметить, что антеннки — это не есть базовая станция 🙂 Базовая станция похожа на холодильник — шкафчик с модулями, который стоит в специальном месте. Это специальное место — например, синенькие вагончики, которые ставятся под красно-белыми вышками где-нибудь в пригороде.
Более подробно можно почитать в недавно опубликованной статье про базовые станции.
RNC — Radio Network Controller, контроллер сети радиодоступа. По сути выступает в той же роли, что BSC в GERAN.
NodeB
NodeB, базовая станция в UMTS. Аналог BTS в GSM.
В целом, здесь описаны все жизненно важные элементы сети GSM/UMTS. Здесь я не упоминал ещё некоторые узлы, такие как SMS-C (SMS-Center), MMS-C (MMS-Center), WAP-GW (WAP-Gateway).
Если статья вызовет интерес, то в дальнейшем могу рассказать более подробно про сети радиодоступа GERAN и UTRAN, потому что я занимаюсь по большей части именно радийными вещами.
Также уже есть идеи для ряда статей на основе вопросов, вызвавших интерес, в комментариях к статьям по телекоммуникациям, пока не буду раскрывать интригу — задавайте интересные вопросы — будут интересные статьи! 😉
UPD: в комментариях отписались эксперты в своих областях, что очень интересно почитать:
1. Ветка про ПО, устанавливаемом на оборудовании;
2. Ветка про отличия наших (СНГшных) сетей и сетей в Европе/США/Азии;
3. Комментрии от пользователя DeSh с поправлениями и уточнениями: тыц, тыц.
Да и вообще в комментариях довольно много всего интересного всплыло помимо выделенных мной комментариев.
BSS состоит из двух частей:
BTS и BSC обмениваются данными через указанный интерфейс Abis, что позволяет осуществлять операции между компонентами, которые производятся разными поставщиками. Радиокомпоненты BSS могут состоять из четырех-семи или девяти ячеек. У BSS могут быть одна или несколько базовых станций. BSS использует интерфейс Abis между BTS и BSC. Затем от BSS к мобильному MSC подключается отдельная высокоскоростная линия (T1 или E1).
Базовая приемопередающая станция (BTS)
BTS содержит приемопередатчики радиосвязи, которые определяют ячейку и обрабатывает протоколы радиолинии с MS. В большом городском районе может быть развернуто большое количество BTS.
BTS соответствует приемопередатчикам и антеннам, используемым в каждой ячейке сети. BTS обычно помещается в центр ячейки. Его мощность передачи определяет размер ячейки. Каждая BTS имеет от 1 до 16 приемопередатчиков, в зависимости от плотности пользователей в соте. Каждая БППС служит одной ячейкой. Он также включает в себя следующие функции:
Контроллер базовой станции (BSC)
BSC управляет радиоресурсами для одной или более BTS. Он обрабатывает настройку радиоканала, скачкообразную перестройку частоты и передачу обслуживания. BSC является связью между мобильным телефоном и MSC. BSC также транслирует речевой канал 13 Кбит / с, используемый по линии радиосвязи, на стандартный канал 64 Кбит/с, используемый Коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSDN) или ISDN.
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.