기지국 서브시스템

Base station subsystem
독일 박물관에 전시된 GSM 기지국의 하드웨어

기지국 서브시스템(BSS)은 휴대 전화와 네트워크 스위칭 서브시스템 사이의 트래픽과 신호 처리를 담당하는 전통적인 휴대 전화 네트워크의 섹션이다. BSS는 음성 채널의 트랜스코딩, 휴대 전화에 대한 무선 채널의 할당, 무선 인터페이스를 통한 호출, 전송 및 수신, 그리고 무선 네트워크와 관련된 많은 다른 업무를 수행한다.

기본 송수신기 스테이션

아일랜드 더블린의 나무로 위장한 GSM 기지국 안테나 2개.
라플랜드의 황무지에 있는 산꼭대기에 있는 태양열로 움직이는 GSM 기지국
주요 기사: 기지 송수신기 스테이션

기지국, 즉 BTS에는 전파신호(송신기), 안테나, 기지국 관제사(BSC)와의 통신 암호화 및 암호 해독을 위한 장비가 있다. 일반적으로 BTS는 피코셀 이외의 어떤 것을 위한 여러 개의 송수신기(TRX)를 가지고 있어 여러 개의 다른 주파수와 셀의 다른 섹터(부분화된 기지국의 경우)를 제공할 수 있다.

BTS는 부모 BSC가 「기지국 관제 기능」(BCF)을 통해 제어한다. BCF는 별도의 단위로 구현되거나 소형 기지국의 TRX에 통합된다. BCF는 네트워크 관리 시스템(NMS)에 대한 운영 및 유지보수(O&M) 연결을 제공하고, 각 TRX의 운영 상태를 관리하며, 소프트웨어 처리 및 경보 수집도 관리한다.

BTS의 기능은 사용되는 휴대폰 기술과 휴대폰 공급자에 따라 다르다. BTS가 엄에어 인터페이스를 통해 MS(모바일 스테이션)로부터 정보를 수신한 뒤 이를 TDM(PCM) 기반 인터페이스인 아비스 인터페이스로 변환해 BSC로 보내는 플레인 송수신기라는 벤더가 있다. BTS를 구축해 정보가 사전 처리되고, 타깃 셀 목록이 생성되며, 심지어 세포 내 핸드오버(HO)까지 완벽하게 처리할 수 있는 벤더가 있다. 이 경우의 이점은 값비싼 Abis 인터페이스에 대한 부하가 적다는 것이다.

BTS에는 인터페이스 Um의 레이어 1을 변조할 수 있는 무전기가 장착되어 있다. GSM 2G+의 경우 변조 유형은 가우스 최소 변속 키잉(GMSK), EDG 지원 네트워크의 경우 GMSK 및 8-PSK이다. 이 변조는 일종의 연속 위상 주파수 이동 키잉이다. GMSK에서 캐리어에 변조될 신호는 주파수 변조기에 공급되기 전에 가우스 로우패스 필터로 먼저 평활화하여 인접 채널에 대한 간섭(인접 채널 간섭)을 크게 감소시킨다.

안테나 결합기는 여러 TRX(캐리어)에 동일한 안테나를 사용하기 위해 구현되며, TRX를 결합할수록 결합기 손실이 커진다. 최대 8:1의 콤비너는 마이크로 셀과 피코 셀에서만 발견된다.

주파수 홉핑은 BTS의 전반적인 성능을 향상시키기 위해 종종 사용된다. 이는 어떤 부문에서 TRX들 사이의 음성 트래픽의 빠른 전환을 포함한다. 홉 순서는 섹터를 사용하는 TRX와 핸드셋이 뒤따른다. 몇 번의 홉핑 시퀀스를 사용할 수 있으며, 특정 셀에 사용 중인 시퀀스는 핸드셋에 알 수 있도록 해당 셀에 의해 지속적으로 브로드캐스트된다.

TRX는 무선 주파수당 8개의 TDMA 시간대를 지정하는 GSM 표준에 따라 송수신한다. TRX는 BTS가 서비스하는 지역의 단말기에 일부 정보를 방송해야 하기 때문에 이 용량이 일부 손실될 수 있다. 이 정보는 단말기가 네트워크를 식별하고 그것에 접근할 수 있도록 한다. 이 신호 전달은 방송 제어 채널(BCCH)이라고 알려진 채널을 사용한다.

부문화

추가 정보: 섹터 안테나

각각 다른 방향을 가리키는 기지국의 방향 안테나를 사용하면 기지국을 세분화하여 동일한 위치에서 여러 개의 다른 셀이 제공되도록 할 수 있다. 일반적으로 이러한 방향 안테나는 광폭 65~85도를 가진다. 이것은 기지국의 트래픽 용량을 증가시키지만(각 주파수는 8개의 음성 채널을 전달할 수 있다) 이웃한 셀에 대한 간섭은 크게 증가시키지 않는다(어떤 방향에서든, 소수의 주파수만 방송되고 있다). 일반적으로 10개 이상의 파장 간격으로 섹터당 2개의 안테나가 사용된다. 이를 통해 사업자는 다중 경로 수신과 같은 물리적 현상으로 인한 페이딩 효과를 극복할 수 있다. 안테나를 떠날 때 수신된 신호의 일부 증폭은 업링크 신호와 다운링크 신호 사이의 균형을 유지하기 위해 종종 사용된다.[1]

기지국 제어기

기지국 관제사(BSC)는 전형적으로 방탄소년단 뒤에 숨겨진 지능을 제공한다. 일반적으로 BSC는 수십, 수백 개의 BTS를 장악하고 있다. BSC는 라디오 채널의 할당을 처리하고, 휴대 전화로부터 측정치를 수신하며, BTS로부터 BTS로의 인수를 제어한다(일부 BSC 간 인계의 경우는 제외한다). BSC의 핵심 기능은 BTS에 대한 다양한 저용량 연결(상대적으로 활용도가 낮음)이 모바일 스위칭 센터(MSC)를 향한 연결 수(높은 활용도)로 감소되는 집중장치 역할을 하는 것이다. 전반적으로, 이것은 네트워크들이 종종 그들의 BTS 근처의 지역에 많은 BSC가 분산되도록 구조화되어 있고 그 다음에는 대규모 중앙 집중화된 MSC 사이트로 연결된다는 것을 의미한다.

BSC는 BTS 컨트롤러뿐만 아니라 일부 벤더의 경우 풀 스위칭 센터와 MSC에 연결되고 GPRS 지원 노드(SGSN)를 제공하는 SS7 노드이기 때문에 BSS에서 의심할 여지 없이 가장 강력한 요소다. 또한 필요한 모든 데이터를 운전지원 서브시스템(OSS)은 물론 성능측정센터에도 제공한다.

BSC는 종종 분산 컴퓨팅 아키텍처를 기반으로 하며, 고장 조건 시 가용성을 보장하기 위해 중요한 기능 유닛에 중복성이 적용된다. 중복성은 종종 BSC 장비 자체 이상으로 확장되며, 일반적으로 전원 공급기와 PCU에 A-ter 인터페이스를 제공하는 전송 장비에 사용된다.

반송파 주파수, 주파수 호핑 목록, 전력 감소 수준, 셀 경계 계산용 수신 수준과 같은 정보를 포함한 모든 현장의 데이터베이스는 BSC에 저장된다. 이 데이터는 신호 전파 모델링 및 트래픽 예측을 포함하는 무선 계획 엔지니어링에서 직접 얻는다.

트랜스코더

트랜스코더는 이동통신망에서 사용하는 코딩과 세계 지상파 회선교환망인 공중전환전화망에서 사용하는 코딩 사이의 음성채널 코딩을 변환하는 역할을 한다. Specifically, GSM uses a regular pulse excited-long term prediction (RPE-LTP) coder for voice data between the mobile device and the BSS, but pulse-code modulation (A-law or μ-law standardized in ITU G.711) upstream of the BSS. RPE-LPC coding results in a data rate for voice of 13 kbit/s where standard PCM coding results in 64 kbit/s. 같은 음성 통화에 대한 데이터 속도의 이러한 변화 때문에, 트랜스코더는 또한 버퍼링 기능을 가지고 있어서 PCM 8비트 워드를 재코딩하여 GSM 20 ms 트래픽 블록을 구축할 수 있다.

트랜스코딩(압축/압축) 기능은 관련 표준에 의해 기지국 기능으로 정의되지만, BSC 외부에서 솔루션을 구현한 벤더가 여럿 있다. 일부 공급업체는 독점적 인터페이스를 사용하여 독립형 랙에 이를 구현했다. Siemens'와 Nokia의 아키텍처에서, 트랜스코더는 일반적으로 MSC와 공동 배치되는 식별 가능한 별도의 하위 시스템이다. 에릭슨의 일부 시스템에서는 BSC보다는 MSC에 통합되어 있다. 이러한 설계의 이유는, MSC 현장에서 음성 채널의 압축을 실시할 경우, BSS와 MSC 사이의 고정 전송 링크 수를 감소시켜 네트워크 인프라 비용을 절감할 수 있기 때문이다.

이 서브시스템은 트랜스코더 및 레이트 적응 장치(TRAU)라고도 한다. 일부 네트워크는 64 kbit/s PCM 대신 32 kbit/s ADPCM을 사용하며 TRAU는 그에 따라 변환한다. 트래픽이 음성이 아닌 팩스나 이메일 같은 데이터일 경우 TRAU는 속도 적응 유닛 기능을 활성화하여 BSS와 MSC 데이터 전송 속도 간의 호환성을 제공한다.

패킷 제어 장치

패킷 제어 장치(PCU)는 GSM 표준에 뒤늦게 추가된 것이다. 그것은 BSC의 일부 처리 작업을 수행하지만, 패킷 데이터는 수행한다. 음성과 데이터 사이의 채널 배분은 기지국에 의해 제어되지만, 일단 채널이 PCU에 할당되면, PCU가 그 채널을 완전히 통제한다.

PCU는 기지국에 내장될 수 있고, BSC에 내장될 수 있으며, 일부 제안된 아키텍처에서는 SSGSN 사이트에 내장될 수 있다. 대부분의 경우, PCU는 무선측에서는 BSC, Gb측에서는 SGSN과 광범위하게 통신하는 별도의 노드다.

BSS 인터페이스

MS, NSS 및 GPRS 코어 네트워크에 대한 BSS 인터페이스를 보여주는 GSM 네트워크의 이미지
음.
모바일 스테이션(MS)과 방탄소년단(BTS)의 공중 인터페이스. 이 인터페이스는 신호, 호출 제어, 측정 보고, 핸드오버, 전원 제어, 인증, 승인, 위치 업데이트 등을 수행하기 위해 LAPDM 프로토콜을 사용한다. 트래픽과 신호는 4.615ms 간격으로 0.577ms의 버스트로 전송되어 각 20ms의 데이터 블록을 형성한다.
아비스
BTS와 BSC의 인터페이스. 일반적으로 DS-1, ES-1 또는 E1 TDM 회로에 의해 운반된다. 트래픽용 TDM 하위 채널(TCH), BTS 감독 및 통신 신호용 LAPD 프로토콜을 사용하고 BSC에서 BTS 및 MS로 동기화를 수행한다.
A
BSC와 MSC 사이의 인터페이스. 그것은 SS7 스택의 트래픽 채널과 BSSAP 사용자 부분을 운반하는 데 사용된다. 일반적으로 BSC와 MSC 사이에 트랜스코딩 유닛이 존재하지만, 신호 통신은 이 두 엔드 포인트 사이에서 이루어지며, 트랜스코더 유닛은 SS7 정보에 접촉하지 않고 음성이나 CS 데이터만 트랜스코딩되거나 속도 조정된다.
아테르
BSC와 트랜스코더 사이의 인터페이스. 그것은 독점적인 인터페이스로서 벤더에 따라 이름이 달라진다(예: Ater by Nokia), 그것은 BSC로부터 A 인터페이스 정보를 그대로 옮겨다닌다.
GB
BSS를 GPRS 코어 네트워크의 SGSN에 연결한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Networks, Editor ABC of. "4 Things you need to Improve Coverage and Capacity in cellular system". ABC of Networks. Retrieved 2019-10-09.CS1 maint: 추가 텍스트: 작성자 목록(링크)

외부 링크