Обзор системы gsm
 Скачать 3.58 Mb.
|
6.4 Базовые станции6.4.1 Введение в BТSBТS включают в себя все устройства, обеспечивающие функции радиопередачи в одной соте или в нескольких сотах.  Рис. 6.3 Пример BТS серии RBS 2000 (исполнение компании ERICSSON) В системе GSM (исполнение компании ERICSSON) существуют несколько вариантов BTS. В основном BTS классифицируются по месту применения, следовательно, существуют следующие BTS:
Все перечисленные типы BTS поддерживают три частотных диапазона GSM: 900/1800/1900 MГц. 6.4.2 Функции BTSФункции BТS распределяются между следующими областями:
6.4.2.1 РадиоресурсыОсновной функцией BТS является обеспечение соединения с MS по радиоинтерфейсу. Она включает в себя следующие задачи:
 Рис. 6.4 BТS прослушивает радиоэфир и осуществляет обнаружение запросов на предоставление канала, а также делает измерения в направлении Uplink при установленном соединении 6.4.2.2 Обработка сигнализацииОбработка сигнализации BТS осуществляется до передачи и после приёма информации и включает следующие этапы:
6.4.2.3 Управление звеном сигнализацииBТS контролирует сигнальный тракт между BТS и BSC, используя определенные протоколы, с помощью которых передаётся информация. 6.4.2.4 СинхронизацияИнформация синхронизации извлекается из тракта ИКМ от BSC и передаётся в модуль синхронизации BТS. Это позволяет BTS синхронизироваться с корректной частотой и нужным номером кадра TDMA. 6.4.2.5 Локальное техническое обслуживаниеBТS позволяет локально выполнять функции эксплуатационно-технического обслуживания на сайте без участия BSC. Поэтому инженер способен обслужить оборудование BТS, находясь на самом сайте. 6.4.2.6 Наблюдение за функциями BTS и их тестированиеВ функции BТS входит наблюдение за работой оборудования и его тестирование. Последнее может осуществляться как непосредственно на самой BТS, так и с помощью команд, передаваемых с BSC. Глава 7 - Мобильные станцииВведениеМобильная станция используется абонентом для доступа в систему и состоит из двух независимых частей:
SIM-карта - это модуль памяти, в которой хранятся абонентские данные, указывающие на условия абонирования службы мобильной связи. Мобильное же оборудование – это телефонный терминал (так называемая «трубка»).  Рис. 7.1 Мобильный телефон 7.2 Функции мобильной станции7.2.1 Передача и приёмКак обсуждалось в главе 2, процессы приёма и передачи информации осуществляются поэтапно. Этапы преобразования речевой информации для ее приема и передачи показаны на рис. 7.2.  Рис. 7.2 Приём и передача 7.2.2 Измерения и процессы, осуществляемые мобильной станциейИзмерения, проводимые MS, заключаются в оценке уровня сигнала обслуживающей соты и соседних сот с последующим принятием решения на хэндоверные переключения. Все измерения MS в различных режимах работы MS отличаются друг от друга (в режимах IDLE и ACTIVE). 7.2.2.1 Режим IDLE (свободное состояние)Когда MS находится в свободном состоянии она постоянно осуществляет измерения BCCH несущих обслуживающей соты и близлежащих сот. Посредством этих измерений она решает, какую соту захватить. Существует несколько причин захвата соты MS:
В свободном режиме (режим IDLE) MS может выполнять 4 основных процесса:
 Рис. 7.3 Процессы в режиме IDLE Выбор PLMN Как только MS включается или входит в зону обслуживания PLMN она выбирает сеть PLMN. Сначала MS пытается найти старую сеть. Если MS находит эту сеть, она регистрируется в этой сети и на дисплее трубки высвечивается наименование зарегистрированной PLMN (“registered PLMN”). После регистрации MS может устанавливать соединения и принимать вызовы. В случае, если MS не может найти старую PLMN или зарегистрироваться в ней, она пытается выбрать другую сеть. Это осуществляется либо в автоматическом режиме, либо вручную. В автоматическом режиме используется список существующих сетей PLMN, записанных в SIM-карте трубки, в то время как ручной режим предполагает использовать сеть по выбору и показывает сети доступные в данный момент. Обычно MS работает с собственной PLMN. Другая сеть PLMN может быть выбрана в том случае, если MS находит подходящую для себя сеть. Например, собственная сеть не обнаружена, а есть какие-либо другие разрешенные PLMN. После выбора подходящей сети происходит обновление местоположения (location updating). Регистрация MS произойдёт только в том случае, если MS будет способна осуществить доступ в систему. С другой стороны, для MS нет необходимости осуществлять обновление местоположения, если MS располагается в той же самой LA, принадлежащей той же PLMN, в какой она находилась до неактивного состояния. Автоматический режим Если MS в автоматическом режиме не видит ранее использовавшуюся PLMN (сеть не доступна), и если существует другая доступная PLMN, то MS выбирает новую PLMN. PLMN доступна в следующих случаях:
3. существуют другие PLMN с уровнем принимаемого сигнала выше -85 dBm; 4. существуют другие PLMN в порядке уменьшения уровня сигнала. Ручной режим В случае, если последней зарегистрированной PLMN не существует, MS будет пытаться выбрать зарегистрированную или собственную PLMN. Если регистрация не выполняется или если абонент инициировал процедуру перевыбора PLMN, то MS отобразит на дисплее наименования всех доступных PLMN. После чего абонент может выбрать предпочтительную PLMN и зарегистрироваться в ней. В случае, если выбранная PLMN не доступна, абоненту будет предложена другая сеть из списка определенных PLMN. Таким образом, абонент может выбирать сети PLMN из того списка, в котором они были определены в MS. Выбор соты (Cell Selection) Данный алгоритм позволяет мобильной станции осуществлять поиск наиболее подходящей соты для того, чтобы работать на каналах этой соты. На данной стадии при выборе сот существует две различных стратеги:
Алгоритм Выбор сот. (Normal cell selection) При реализации стратегии normal cell selection MS пытается выбрать наиболее подходящую соту.  Рис. 7.4 Выбор соты Сота считается подходящей если:
Критерий выбора сот Данный критерий основывается на оценке потерь на трассе. Пока MS находится в состоянии IDLE она постоянно вычисляет параметр С1. Критерий выбора соты основывается на соотношении: С1>0. Данный параметр определяется как:  где  Таблица 7.1 – Описание параметров для критерия выбора сот
Все выше приведённые параметры выражаются в dBm. Перевыбор сот (Cell Reselection) Алгоритм Измерения при перевыборе сот (Cell reselection measurements) После того, как сота была успешно выбрана, MS начинает выполнение процедуры перевыбора. Она постоянно производит измерения на блажащих к ней сотах, чтобы инициировать перевыбор при необходимости. MS постоянно контролирует все несущие BCCH близлежащих сот, которые показаны в списке BA, и несущую BCCH обслуживающей соты, чтобы определить другую более подходящую соту. Требуется по крайней мере 5 попыток измерения принятого сигнала для каждой определённой близлежащей соты. Усреднение принятого уровня сигнала выполняется для каждой несущей для списка BA. Чтобы контролировать изменения в параметрах соты сообщения системной информации, переданные на несущей BCCH, читаются один раз за 30 секунд. Кроме этого, MS пытается засинхронизироваться с системой, чтобы каждые 5 минут читать всю информацию, передаваемую по каналу BCCH. Эта информация содержит параметры, воздействующие на процесс перевыбора. Чтение информации осуществляется по каналам BCCH шести соседних сот, от которых прием идет с наиболее высоким уровнем сигнала. Список частот, а следовательно, и сот, на которых проводятся измерения, берется из списка BA. MS пытается декодировать параметр BSIC для шести близлежащих сот, имеющих наиболее высокий уровень несущих (по крайней мере каждые 30 сек) чтобы подтвердить, что она ещё контролирует те же самые соты. Параметр BSIC состоит из двух частей: BSIC=NCC+BCC NCC - National Color Code (национальный цветовой код); BCC - Base Station Color Code (цветовой код базовой станции). Если обнаруживается другой BSIC, то MS обрабатывает его как новую несущую, и данные BCCH будут определены для этой несущей. Если мобильная станция обнаруживает цветовой код PLMN, который является недоступным, то данная несущая игнорируется. Критерий перевыбора сот (Cell reselection criteria) Чтобы контролировать распределение нагрузки между сотами оператор может отдавать предпочтение определённым сотам по его усмотрению. Основанием этого может служить процедура Locating и иерархическая структура сот. В некоторых ситуациях это может быть необходимо, но только в тех случаях, когда MS находится в состоянии IDLE. Кроме того, в микросотовой структуре это необходимо для того, чтобы контролировать скорость процесса перебора сот, в частности, для быстродвижущихся объектов. Для этих целей используются параметры CRO, TO, и PT, которые передаются на канале BCCH в каждой соте. До того, как MS получает возможность сменить соту для захвата другой соты, она должна прочитать параметр offset, который должен быть применён в алгоритме перевыбора сот. Информация о значении данного параметра получается по каналу BCCH обслуживающей соты. В процессе перевыбора сот оценивается величина С2. Выбор соты производится по максимальному значению С2. Параметр С2 подсчитывается следующим образом   ,  . Параметры CRO, TO и PT определяются командой RLSBC (BSC) CRO – Cell Reselection Offset – смещение уровня для перевыбора сот, [dB]; TO – Temporary Offset. Временное смещение, [dB]; PT – Penalty Time. «Штрафное время». T – таймер; Параметр С2 используется в том случае, если мобильная станция соответствует GSM фазы2. Конфигурация такой системы позволяет использовать данный параметр С2. MS постоянно подсчитывает значения C1, C2 для обслуживающей соты и близлежащих сот. Если любой из ниже перечисленных критериев выполняется, то MS принимает решение перейти на другую соту. Причины, по которым MS осуществляет перевыбор соты:
7.2.2.2 Обновление местоположения (Location updating)Для того чтобы MS принимала вызовы системе необходимо знать, где она находятся. Через определённые интервалы времени система регулярно информируется о том, где располагается MS. Данная процедура называется Location Updating. Существует три типа процедуры Location Updating:
MS может так же информировать систему о переходе в неактивное состояние. Данная процедура называется IMSI detach. Нормальное обновление местоположения (Normal Location Updating) Эта процедура инициируется MS в том случае, когда она обнаруживает, что вошла в новую область местоположения (location area). Когда MS прослушивает системную информацию, переданную на несущей BCCH для обслуживающей соты, она сравнивает переданный LAI с LAI, зашитым в SIM-карту MS. Если данные различаются, то осуществляется процедура Normal Location Updating и в SIM карту записывается новое значение LAI. Периодическая регистрация (Periodic Registration) Если MS вышла за пределы радиочастотного покрытия или в случае разрядки батарей для того, чтобы избежать бесполезного использования ресурсов для вызова мобильной станции, используется периодическая регистрация. Когда MS прослушивает системную информацию на несущей BCCH, ей сообщается, как часто она должна производить периодическую регистрацию в соте, в которой она располагается. Это делается для того, чтобы информировать систему, что MS находится в активном режиме. Периодическая регистрация контролируется параметром T3212 в BSC. Данный параметр устанавливается в BSC командой RLSBC. IMSI Attach/Detach Процедура IMSI attach/detach осуществляется мобильной станцией для информирования сети о том, что она находится в активном/неактивном состоянии. Когда абонент включает питание на MS, в MSC/VLR передаётся сообщение IMSI attach. Когда на MS включается питание в MSC/VLR передаётся сообщение IMSI detach. В VLR устанавливается флаг, чтобы определять текущее состояние MS. Это предотвращает ненужные вызовы MS, в случае, если она находится в состоянии с выключенным питанием. Implicit detach MS может быть помечена MSC как detach (implicit detach). Это происходит в том случае, когда MS не входит в контакт с системой в течение времени, определённого параметром BTDM (MSC) и защитным периодом GTDM. Данные параметры устанавливаются командой MGIDI в MSC. Время контроля - сумма двух этих параметров. Длительность данного периода должна быть скоррелированна со временем периодической регистрации в BSC (параметр T3212). В противном случае MS может быть внезапно удалена из системы до того, как произойдёт периодическая регистрация. Purged in VLR Состояние MS Purged in VLR (запись о MS удалена из VLR) - это состояние, которое ей присваивается системой в том случае, когда мобильная станция не выходила на связь в течение времени, определенного параметром TDD в MSC. Данный параметр устанавливается командой MGADI. 7.2.3 Активный режим (Active mode)В течение установленного соединения MS постоянно информирует систему через канал SACCH об уровне принимаемого сигнала. Уровень сигнала и качество измеряются MS и BТS. Данные измерения используются для принятия контроллером BSC решения о хэндовере в лучшую соту.  Рис. 7.5 Мониторинг несущих BCCH Когда MS находится в состоянии IDLE также осуществляются измерения несущих соседних сот. 7.2.4 Функции сохранения энергии7.2.4.1 Discontinuous_Transmission__(_DTX_)'>Discontinuous Transmission (DTX)Прерывистая передача Discontinuous Transmission (DTX) – метод сохранения мощности аккумуляторных батарей MS. MS с функцией DTX определяет наличие полезной информации (речи) и включает передатчик в режим ON только в случаях обнаружения речи. Если речевые сигналы отсутствуют, передатчик MS выключен. Когда MS обнаруживает, что речь отсутствует при установленной связи, она передаёт сигнал “Post” , чтобы выключить питание передатчика в течение занятия канала TCH. И наоборот, когда MS обнаруживает речевой сигнал, она передаёт сигнал “Pre”, чтобы включить передатчик ON на канале TCH. Сигнал Post взаимодействует с информацией о фоновом (комфортном) шуме, который генерируется TRC и передаётся другому абоненту. Комфортный шум необходим для того, чтобы уведомлять абонентов о том, что соединение не прервалось. MS периодически передаёт сигнал Post в паузах разговора для того, чтобы убедиться, что BTS произвела обновление (update) фонового шума. 7.2.4.2 Прерывистый приём (DRX)Другим методом сохранения энергии MS является прерывистый приём Discontinuous Reception (DRX). Вызывной канал, используемый BТS для передачи входящего вызова, делится на несколько подканалов. Каждая MS назначает себе один подканал. И каждая MS слушает только собственный подканал. В интервале времени между последовательными вызывными подканалами MS находится в спящем режиме “sleep mode”. В это время MS не расходует энергию. 7.2.5 Классы мобильных станцийРазличные типы MS имеют различную выходную мощность, поэтому, радиус действия MS тоже различен. Носимые телефоны обычно имеют маленькую выходную мощность, поэтому имеют малый радиус зоны обслуживания. Выходная мощность зависит от расстояния до базовой станции, обслуживающей MS. MS согласно рекомендациям GSM делятся на несколько классов. Критерием разделения на классы является выходная излучаемая мощность MS. Существует несколько классов MS: Таблица 7.2 – Классификация MS
MS также определяет уровень сигнала, принимаемого от базовой станции. MS, располагающаяся на уровне крыши здания имеет больший радиус действия, чем MS, находящаяся на уровне земли. |