M900/M1800 GSM SYSTEM
Оборудование BTS
Техническое описание
HUAWEI
Huawei Technologies Co. Ltd.
Copyright (C) 2001-2002 by Huawei Technologies Co., Ltd.
All Rights Reserved
No part of this document may be reproduced or transmitted in any form or by any means
without prior written consent of Huawei Technologies Co., Ltd.
Trademarks
Internet Explorer is a copyright of Microsoft Corporation.
Netscape Navigator is a trademark of Netscape Communications Corporation.
Windows 95 and Windows 98 are copyrights of Microsoft Corporation.
HUAWEI(R), NS(R),
(R)
, C&C08(R), EAST8000(R), HONET(R), ViewPoint(R), INtess(R),
ETS(R), DMC(R), SBS(R), TELLIN(R), InfoLink(R), Netkey(R), Quidway(R), SYNLOCK(R),
M900/M1800TM and RadiumTM are registered trademarks of Huawei Technologies Co.,
Ltd.
Notice
Every effort was made to ensure that the information in this document was complete and
accurate at the time of printing. However, information is subject to change.
II
СОДЕРЖАНИЕ:
ГЛАВА 1 ОБЗОР ПРОДУКЦИИ....................................................................................................................5
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Обзор системы ....................................................................................................................5
Обзор структуры оборудования ........................................................................................6
Эксплуатационные качества ............................................................................................10
Основные функции ...........................................................................................................11
Представление серии оборудования ...............................................................................12
ГЛАВА 2 ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ........................................................................................13
2.1 Обзор ..................................................................................................................................13
2.2 Принципы функционирования модулей.........................................................................17
2.2.1 Блок синхронизации/передачи и управления (TMU).............................................17
2.2.2 Блок распределения синхронизации (Time distributing unit - TDU) ....................20
2.2.3 Блок приемопередатчика (Transceiver unit -TRX) ..................................................22
2.2.4 Дополнительный блок передачи (TEU)...................................................................27
2.2.5 Блок питания дополнительного блока передачи (Transmission extension power
supply unit - TES) .................................................................................................................29
2.2.6 Блок мониторинга вентилятора (Fan monitoring unit - FMU) ................................31
2.3 Система электропитания ..................................................................................................32
2.3.1 Обзор...........................................................................................................................32
2.3.2 Структура системы электропитания........................................................................34
2.3.3 Технические параметры системы ............................................................................35
2.3.4 Блок мониторинга электропитания (Power monitoring unit - PMU)......................40
2.4 Комбайнер (CDU) и антенно-фидерная система ...........................................................41
2.4.1 Антенна.......................................................................................................................42
2.4.2 Фидер ..........................................................................................................................43
2.4.3 Устройство грозозащиты (lightning arrester)...........................................................43
2.4.4 Блок комбайнера (Combiner and Divider Unit - CDU) ............................................44
2.4.5 Мачтовый усилитель (опция) ....................................................................................45
2.5 Мониторинг микроклимата автозала ..............................................................................46
2.5.1 Входы блока аварийной сигнализации....................................................................47
2.5.2 Аварийные индикаторы ............................................................................................47
2.5.3 Управление внешними системами защиты.............................................................47
2.5.4 Связь ...........................................................................................................................48
ГЛАВА 3 СТРУКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ..............................................................49
3.1 Обзор программного обеспечения ..................................................................................49
3.2 Программа управления и техобслуживания...................................................................50
3.3 Программное обеспечение блока обработки кадров .....................................................53
3.3.1 Программа контроля блока кадров ..........................................................................54
3.3.2 Программа обработки сигнала базового диапазона...............................................56
3.4 Программа управления приемопередатчиком..............................................................57
3.5 Программа управления оборудованием передачи (TECP) ..............................................58
3.6 Программа управления оборудованием тестирования радиоканалов (RTECP) .........59
3.7 Программа терминала локального обслуживания (LMTP) ..........................................61
ГЛАВА 4 ВНЕШНИЕ ИНТЕРФЕЙСЫ......................................................................................................63
1
4.1 Общие сведения................................................................................................................ 63
4.2 Интерфейс A-bis ............................................................................................................... 63
4.2.1 Общие сведения ........................................................................................................ 63
4.2.2 Физический уровень ................................................................................................. 68
4.2.3 Уровень канала данных............................................................................................. 69
4.2.4 Уровень 3 — Управление услугами........................................................................ 70
4.2.5 Уровень 3 — Управление и техобслуживание ...................................................... 74
4.3 Интерфейс Um .................................................................................................................. 76
4.3.1 Общие сведения ........................................................................................................ 76
4.3.2 Модель протокола интерфейса................................................................................ 77
4.3.3 Физический уровень ................................................................................................. 77
4.3.4 Уровень канала данных............................................................................................ 82
4.3.5 Уровень 3................................................................................................................... 85
ГЛАВА 5 ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ BTS M900/M1800............................................................................89
5.1 Функции сети .................................................................................................................. 89
5.1.1 Построение сети с использованием режиме передачи E1 .................................... 89
5.1.2 Построение сети с использованием режима передачи SDH................................. 91
5.1.3 Построение сети с использование режима передачи PON ................................... 92
5.2 Описание основных функций радиочастоты................................................................. 94
5.2.1 Высокая чувствительность приема ......................................................................... 94
5.2.2 Гибкая конфигурация ............................................................................................... 94
5.2.3 Удобство в управлении и обслуживании ............................................................... 95
5.2.4 Разнесенный прием................................................................................................... 95
5.2.5 Скачок по радиочастоте ........................................................................................... 95
5.2.6 Управление мощностью........................................................................................... 95
5.3 Обработка базового диапазона ....................................................................................... 96
5.3.1 Поддерживаемые типы каналов .............................................................................. 96
5.3.2 Поддерживаемые комбинации каналов.................................................................. 97
5.4 Обработка сигнализации................................................................................................ 97
5.4.1 Функция управления радиоканалом ........................................................................ 97
5.4.2 Функция управления выделенным каналом .......................................................... 98
5.4.3 Функция управления общим каналом .................................................................... 99
5.4.4 Функция управления TRX ....................................................................................... 99
5.5 Управление и обслуживание......................................................................................... 100
5.5.1 Загрузка программного обеспечения.................................................................... 100
5.5.2 Управление A-bis-интерфейсом ............................................................................ 101
5.5.3 Управление радиоинтерфейсом ............................................................................ 102
5.5.4 Управление тестированием ................................................................................... 103
5.5.5 Управление состоянием ......................................................................................... 104
5.5.6. Управление отчетностью по событиям ................................................................ 104
5.5.7 Управление оборудованием................................................................................... 106
5.5.8 Конфигурация BTS ................................................................................................. 107
5.5.9 Трассировка операций управления ....................................................................... 108
5.5.10 Другие функции .................................................................................................... 108
ГЛАВА 6 РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ .............................................................................................110
6.1 Общие характеристики оборудования .......................................................................... 110
6.1.1 Потребление мощности.......................................................................................... 110
6.1.2 Синхронизация........................................................................................................ 110
6.1.3 Требования к условиям окружающей среды ....................................................... 110
2
6.1.4 Надежность ..............................................................................................................110
6.1.5 Габариты...................................................................................................................111
6.1.6 Вес .............................................................................................................................111
6.2 Параметры радиоинтерфейса.........................................................................................111
6.2.1 Основные характеристики приемника ..................................................................112
6.2.2 Основные технические характеристики передатчика..........................................114
ГЛАВА 7 КРАТКИЙ ОБЗОР ТРЕБОВАНИЙ ПО МОНТАЖУ ОБОРУДОВАНИЯ ......................... 118
7.1 Требования по расположению автозала ........................................................................118
7.1.1 Выбор автозала для установки базовой станции..................................................118
7.1.2 Требования к архитектуре автозала........................................................................118
7.1.3 Требования по освещенности..................................................................................119
7.1.4 Требования к кондиционированию и вентилированию воздуха .........................120
7.1.5 Проектирование пожарной защиты ........................................................................120
7.1.6 Требования к проектированию системы управления параметрами окружающей
среды...................................................................................................................................121
7.2 Система защиты от удара молнии ..................................................................................121
7.2.1 Защита от удара молнии и защитное заземление ..................................................121
7.2.2 Пластина заземления................................................................................................122
7.2.3 Кабельрост.................................................................................................................122
7.2.4 Заземляющий провод и заземляющий электрод ...................................................122
7.3 Требования к электропитанию ......................................................................................123
7.3.1 Требования к электропитанию переменного тока.................................................123
7.3.2 Требования по системе распределения постоянного тока ...................................124
7.4 Установка статива ............................................................................................................125
7.4.1 Конфигурация и расположение статива BTS ........................................................125
7.4.2 Монтаж статива ........................................................................................................126
7.5 Установка антенно-фидерной системы .........................................................................126
7.5.1 Состав антенно-фидерной системы ........................................................................126
7.5.2 Монтажные инструменты для установки антенного оборудования ...................126
ГЛАВА 8 КОНФИГУРАЦИЯ И ЕЕ ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ................................................................127
8.1 Обзор по конфигурации ..................................................................................................127
8.1.1 Конфигурация ведущего и ведомого стативов.....................................................127
8.1.4 Полная конфигурация полки блока комбайнера ..................................................129
8.1.5 Конфигурация элементов главной антенны..........................................................129
8.2 Примеры типовых конфигураций .................................................................................129
8.2.1 Конфигурация S2/2/2...............................................................................................129
8.2.2 Типовая конфигурация O3......................................................................................131
3
4
Глава 1 Обзор продукции
1.1 Обзор системы
Базовая приемопередающая станция (Base transceiver station – BTS) является одним из
компонентов, входящих в состав радиооборудования подсистемы базовых станций (BSS).
Позиция, занимаемая BTS в системе GSM, показана на рисунке 1-1:
Um interface
Other MSC/VLR
TUP / ISUP
PSTN
ISDN
PSPDN
M900/M1800 BSC
MS
A-interface
M900 BTS
M900/M1800 MSC/VLR
MAP
MAP
X.25/ LAN
M1800 BTS
M900 BTS
M900 BTS
M SC : центр ком мутации мобильной связи
H LR : дом аш ний регистр местоположения
A U C :Центр аутентификации
V LR : Визитны й регистр м естополож ения
V M : Речевой почтовый ящ ик
O M C : Центр управления и техобслуживания
HLR/AUC/EIR
OMC
SMC&VM
B SC : К онтроллер базовых станций
B TS: Базовая передаю щ ая станция
M S: М обильная станция
EIR : Регистр идентиф икации оборудования
SM C : Центр коротких сообщ ений
Рисунок 1-1 Место BTS в структуре системы GSM
Как видно из рис. 1-1, BTS является оборудованием приемопередачи,
обслуживающим определенную соту под управлением контроллера базовых
станций BSC.
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).
BTS осуществляет обработку информации радиоканалов, проходящей через нее на
уровне 1 и уровне 2, а также непрозрачную передачу информации радиоканалов на
уровне 3 и выполняет все необходимые для этого функции управления.
Говоря более развернуто, BTS выполняет следующие функции:
5
Обеспечение интерфейса связи с BSC
Управление радиоканалами
Функция управления и технического обслуживания
Функция обработки протокола сигнализации
1.2 Обзор структуры оборудования
1.2.1 Структура аппаратного обеспечения
Базовая станция BTS системы мобильной связи GSM M900/M1800 состоит из 3
частей: основного блока, блока приемопередатчиков (TRX) и антенно-фидерной
системы. Структура системы показана на Рисунке 1-2.
Базовая станция BTS M900/M1800 состоит из блока Синхронизации/Передачи и
Управления (Timing / Transmission and Management Unit (TMU) ), блока
приемопередатчиков (transceiver unit (TRX)), блока комбайнера (combiner and
divider unit (CDU)), блока расширения передачи (transmission extension unit (TEU)),
блока питания (power supply unit (PSU)), и блока мониторинга питания (power
monitoring unit (PMU)).
Оборудование BTS M900/M1800 имеет модульную структуру, то есть все блоки
(блок обработки низкочастотного сигнала, RF-компоненты, усилитель мощности и
источник питания), обеспечивающие прием и передачу на определенной несущей
частоте (carrier), интегрированы в один съемный модуль TRX. Такая конструкция
значительно упрощает конфигурирование оборудования, процесс его монтажа,
технического обслуживания и увеличения емкости, а также облегчает ввод новых
технологий на аппаратном уровне.
Рисунок 1-2 Структурная схема оборудования BTS
6
1.2.2 Структура программного обеспечения
Программное обеспечение BTS отвечает за функции обработки протоколов
сигнализации различного уровня, показанные на рисунке 1-3, а также и функции
управления, технического обслуживания и тестирования BTS.
Программное обеспечение BTS включает в себя:
блок радиоинтерфейса, то есть ПО доступа к Um-интерфейсу (между
базовой и мобильной станциями), функционирующее в блоке
цифровой обработки сигнала модуля TRX.
блок обработки протоколов сигнализации: ПО управления
радиоресурсами (radio resource management (RR)), ПО протокола
канального (связующего) уровня Abis-интерфейса (Abis-interface link
layer protocol (LAPD)), ПО доступа к Abis-интерфейсу, протокола
канального уровня Um-интерфейса (Um interface link layer protocol
(LAPDm)) и т.д., функционирующее в блоке обработки сигнализации
модуля TRX.
блок управления и технического обслуживания: ПО управления
аварийной сигнализации BTS, управления рабочими параметрами,
управления конфигурацией, управления безопасностью, управления
данными, управления передачей по Abis-интерфейсу, а также
местный интерфейс техобслуживания человек-машина, то есть все
программное обеспечение блока TMU.
Кроме того, в состав программного обеспечения BTS входят также программы
связи между различными блоками BTS.
Рисунок 1-3 Многоуровневая структура протоколов сигнализации BTS
7
1.2.3 Структура статива
1) Внешние габариты
Статив оборудования BTS M900/M1800 соответствует стандарту IEC297 и
представляет собой стандартный 19-дюймовый статив с внешними габаритами:
высота* ширина * глубина = 1600мм * 600мм * 450 мм и внутренней высотой
1424мм (U – стандарт).
Внешний вид статива представлен на рисунке 1-4.
Рисунок 1-4 Внешний вид статива оборудования BTS
2) Конструктивные особенности статива
Статив является стандартной 19-дюймовой стойкой.
Статив имеет высокую жесткость и при этом отличается простотой
конструкции.
С целью снижения массы статива его каркас и внешние стенки
выполнены из сплавов с высоким содержанием алюминия.
Хорошие характеристики по экранированию и электропроводности.
Благодаря наличию воздуховодов обеспечивается вентиляция и
рассеяние тепла.
Благодаря оригинальным конструктивным решениям значительно
упрощаются и облегчаются операции по монтажу и техническому
обслуживанию статива.
Статив имеет современный внешний вид.
8
3) Конфигурация статива
Имеются следующие три типа стативов: основной статив группы ведущих
стативов, основной статив группы ведомых стативов, вспомогательный статив.
В основные стативы ведущей и ведомой групп обычно устанавливаются
следующие модули CDU, SCU, TRX, TMU, PSU, PMU и TEU (если требуется). В
дополнительные стативы модули TMU и TEU не устанавливаются (более
подробная информации по конфигурации содержится в главе 8).
Основной статив ведущей группы в полной конфигурации показан на рисунке 1-5,
(представлена типовая конфигурация на 3 соты (2/2/2)).
CDU. Как правило, используется гибридный комбайнер, в котором
объединяется 2 канала на передаче и от 1 до 4 пар каналов (при
разнесенном приеме) или от 1 до 8 каналов на приеме.
SCU, осуществляет объединение 4х1 при передаче.
TRX – набор аппаратных и программных средств, выполненных в
виде единого блока и предназначенных для реализации всех функций
обработки одной несущей частоты.
TMU – основной компонент BTS, отвечающий за управление и
передачу по проводным соединительным линиям.
TEU – блок, не являющийся обязательным в составе BTS и
предназначенный для расширения возможностей TMU. Наличие
этого блока позволяет использовать в качестве системы передачи
между BTS и BSC такие системы, как SDH, PON и xDSL.
TES блок электропитания блока TEU.
PSU – блок электропитания, PMU – блок мониторинга
электропитания.
TDU (блок распределения синхросигнала) смонтирован в верхней
части статива.
Блок распределения питания смонтирован в верхней части статива.
Блок вентиляторов смонтирован в средней части статива, он состоит
из двух вентиляторов и блока мониторинга состояния вентиляторов
(FMU).
Воздухозаборник смонтирован в нижней части статива.
На рисунке обозначены:
CDU:
TRX:
PMU:
TMU:
TES:
PSU:
TEU:
TDU:
Switch box:
Fan box:
Air box:
блок комбайнера
блок приемопередатчика
блок мониторинга питания
блок синхронизации/передачи и управления
блок питания блока TEU
блок питания
дополнительный блок передачи
блок распределения синхросигнала
блок распределения электропитания
блок вентиляторов
воздухозаборник
9
TDU
SWITCH BOX
CDU
CDU
CDU
TX
TX
TX
RX
TX
RX
RX
TX
RX
RX
TX
RX
TRX TRX TRX TRX TRX TRX
FAN BOX
P
P
P
P P
TTTT
S
S
S
S M
MMEE
U
U
U
U U
UUSU
AIR BOX
Рисунок 1-5 Рисунок основного статива (при полной конфигурации) в ведущей группе стативов.
1.3 Эксплуатационные качества
При разработке базовой приемопередающей станции BTS M900/M1800 компании
Huawei использовались самые передовые технические решения. Она способна
осуществлять все услуги и функции базовой приемопередающей станции и
обладает уникальными для оборудования своего класса особенностями. Ниже
перечислены основные технические особенности BTS M900/M1800:
10
Поддержка одновременной установки модулей 900MГц и 1800MГц.
Максимальная выходная мощность в диапазонах 900МГц и 1800МГц
- 40Вт.
Обеспечиваются различные режимы передачи (E1, SDH, PON, xDSL
и т. д.), тем самым обеспечивается экономия средств, вкладываемых в
оборудование передачи.
Разнообразие топологической структуры сетей: “звезда”, “дерево”,
“цепь” и “кольцо” (сеть SDH).
К одному стативу может подключаться до 8 соединительных линий
E1.
Для передачи по интерфейсу Abis применяется уплотнение 15:1, то
есть информация 15 TRX (приемопередатчиков) передается по одной
линии E1.
Поддержка большой емкости и гибкость конфигурации: емкость для
одного сектора: 1…18TRX; емкость для двух секторов:
1+1…18+18TRX;
и
емкость
для
трех
секторов:
1+1+1…18+18+18TRX. В случае необходимости поддерживается 4
сектора.
Низкое энергопотребление (максимальное потребление энергии
одного статива около 1187Вт), и малый вес (вес одного статива в
полной конфигурации составляет 165 кг).
Встроенный источник питания, обеспечивающий 3 различных
режима питания: 220В переменного тока/-48В постоянного тока/24В
постоянного тока.
Питание статива осуществляется централизованно, а питание
различных модулей внутри статива - распределенно, благодаря этому
обеспечивается высокая надежность.
Особенности структуры: модульная конструкция облегчает монтаж
системы, ее техническое обслуживание и наращивание емкости.
1.4 Основные функции
M900/M1800 BTS выполняет следующие основные функции:
Поддержка обоих диапазонов GSM – систем GSM900 и GSM1800
Поддержка протокола LAPDm, совместимого с PHASE I/PHASE II/II+
Поддержка системных сообщений и инструкций обращения к
ресурсам, совместимых с Phase-I/Phase-II
Поддержка основных функций, требуемых для работы системы:
изменение местоположения, обеспечение входящего и исходящего
вызовов.
Поддержка синхронного, асинхронного, псевдосинхронного и пресинхронного хэндовера
Поддержка вещания коротких сообщений и передачи коротких
сообщений в режиме «точка-точка»
Вычисление необходимого значения задержки распространения
радиосигнала по синхронизации (timing advance – TA)
11
Поддержка разнесенного приема и функций демодуляции
Поддержка организации очереди вызовов
Поддержка различных услуг передачи данных, оговоренных в
рекомендациях CAMEL Phase II/II+
Поддержка обнаружения конфликта запросов при случайном доступе
Поддержка различных режимов скачков по частоте: на базе одного
приемопередатчика и с переключением между приемопередатчиками
Поддержка алгоритма кодирования/декодирования A5/1, A5/2.
Поддержка услуги GPRS на аппаратном уровне
Поддержка конфигурации основных данных в динамическом режиме
Поддержка управления ресурсами в динамическом режиме
Предварительная обработка данных отчета измерения мощности,
получаемого от мобильной станции MS
Поддержка комбинирования выделения канала с вызовом (то есть
одновременное выполнение этих операций) для повышения
коэффициента использования радиоканалов
Поддержка статического и динамического управления мощностью
базовой станции
Поддержка всенаправленных и секторных сот
Поддержка различных сотовых структур, таких как распределение
сот по уровням (cell layering), концентрические круги (concentric
circles) и микросотовая структура.
Использование технологии общих внутренних шин, которая
существенно облегчает наращивание емкости
Наличие функций управления, как основным источником
электропитания, так и аварийными батареями
Синхронизация базовой станции в режимах отслеживания фазы
внешнего сигнала, удержания и свободных колебаний.
Возможность удаленного управления базовой станцией и мониторинг
окружающей среды в автозале BTS
Возможность поддержки резонансного комбайнера, используемого в
том случае, если одна сота обслуживается несколькими TRX. Эта
функция минимизирует потери, возникающие при объединении
сигналов.
Поддержка мачтового усилителя (triplex tower-top) повышающего
чувствительность на приеме
Поддержка антенн с двойной поляризацией, установка которых
снижает общее число антенн, необходимых для обслуживания одной
соты
Технические характеристики радиоинтерфейса соответствуют
рекомендациям стандарта GSM05.05
1.5 Представление серии оборудования
Станция BTS, описанная в этом руководстве, является базовой станцией систем
900МГц и 1800МГц внутреннего исполнения. Реагируя на многообразие
требований рынка и решая реальные проблемы, возникающие в процессе
12
использования оборудования, компания Huawei разработала следующие серии
BTS:
BTS внутреннего исполнения большой емкости
Статив такой базовой станции в полной конфигурации содержит 12 TRX.
Серия оборудования микросотовых BTS
Преимущественно используются в местах большого скопления людей, таких
как офисные здания, универмаги и места проведения спортивных
соревнований. Во взаимодействии с другим оборудованием компании
Huawei, они обеспечивают решение проблемы полного охвата территории
системой мобильной связи GSM. Серия микросотовых BTS состоит из
оборудования однодиапазонных и двудиапазонных BTS.
Серия оборудования BTS внешнего исполнения
Пригодны для использования в удаленных областях, максимально снижены
требования к условиям окружающей среды. Обеспечивают надежную
защиту от ветра, дождя, солнечных лучей и несанкционированного доступа
(защита от взлома).
Серии BTS контейнерного типа
Оборудование BTS такого типа представляет собой полностью
оборудованный автозал, то есть контейнер, базовую станцию, оборудование
передачи, источник питания, воздушные кондиционеры и т.д. Она
разработана для обеспечения охвата услугами мобильной связи зон, в
которых затруднено построение стационарных автозалов. Преимущества:
экономия на постройке стационарного автозала; легкость перемещения и
транспортировки, адаптированность к различным климатическим условиям;
защита от воздействия солей, содержащихся в атмосфере прибрежных
районов, и тумана; пригодность к использованию в удаленных и горных
районах, пустынях, вблизи транспортных линий (скоростных магистралей,
железнодорожных линий, морских и речных водных путей), местах
спортивных состязаний, и т.п., значительное снижение времени построения
сети и быстрый возврат капиталовложений. Характеристики станции
контейнерного типа по количеству TRX и функциям идентичны
аналогичным характеристикам оборудования BTS внутреннего исполнения.
Глава 2 Функциональное описание
2.1 Обзор
В системе M900/M1800 GSM, базовая станция M900/M1800 BTS отвечает за обмен
между сетью GSM и мобильными абонентами по радиоканалу. С одной стороны
она подключена к мобильной станции (MS) по Um-интерфейсу, а с другой по Abisинтерфейсу к контроллеру базовых станций (BSC). Функциональная структура
M900/M1800 BTS представлена на рисунке 2-1:
13
Рис. 2-1 Функциональная структура M900/M1800 BTS
M900/M1800 BTS состоит из общего блока (блока управления и связи), блока
несущих частот и антенно-фидерной системы. Ниже описаны функции,
выполняемые каждым блоком:
1. 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). Ниже описаны функции каждого блока:
1) Блок синхронизации/передачи и управления (TMU)
Блок
синхронизации/передачи и управления (TMU) является основным
компонентом M900/M1800 BTS, отвечающим за функции передачи и управления.
Функционально он делится на блок интерфейса базовой станции (BIU), главный
блок синхронизации (MCK), блок управления и технического обслуживания
(OMU), и местный терминал человек-машина.
BIU осуществляет обработку сигналов E1 Abis-интерфейса и внутренних
цифровых
сигналов
платы,
обеспечивает
мультиплексирование/демультиплексирование
каналов,
выделение
синхросигнала из общего сигнала E1, кросс-коммутацию и синхронизацию.
Каждая плата TMU содержит 4 интерфейса E1. Обычно на BTS30
устанавливается 2 платы TMU, что позволяет подключить до 8 линий E1;
MCK обеспечивает выдачу опорного синхросигнала и выполняет другие
функции синхронизации. Так как на BTS30 устанавливается две платы TMU
14
(на каждой из которых есть блок MCK) для них возможно резервирование
активный блок синхронизации/резервный блок синхронизации;
OMU отвечает за управление и техническое обслуживание. OMU
подключается к BSC по специальным каналам управления и обслуживания.
Этот блок собирает и готовит в виде отчета информацию аварийной
сигнализации BTS, обеспечивает загрузку ПО, конфигурирование,
управление работой плат, тестирование, сбор внешних сигналов аварий,
мониторинг, и т.д.;
Терминал человек-машина (MMI) подключается к блоку OMU базовой
станции по интерфейсу RS232 или удаленно. С этого терминала может
выполняться большинство функций BSC по обслуживанию BTS (BSC base
station maintenance - BTSM). На нем может просматриваться информация
аварийной сигнализации, данные конфигурации BTS, осуществляться
загрузка программного обеспечения, проводится тестирование, проверяться
рабочее состояние плат. Особенно полезен данный терминал на этапе
установки и отладки BTS, при сдаче в эксплуатацию и в процессе
сервисного обслуживания.
2) Блок распределения синхронизации (Time distributing unit - TDU)
Основная функция блока TDU - обеспечение надежной передачи синхросигналов
на каждую плату определенного статива BTS. Кроме того он также используется в
качестве интерфейса сбора информации внешней аварийной сигнализации.
3) Дополнительный блок передачи (Transmission extension unit - TEU)
TEU представляет собой встроенный блок расширения возможностей системы
передачи для BTS. Благодаря ему возможна реализация передачи информации BTS
по Abis-интерфейсу с использованием таких систем передачи, как SDH, PON и
xDSL.
4) Блок питания дополнительного блока передачи (TES)
Блок TES обеспечивает питание блока TEU, а кроме того передает информацию
аварийной сигнализации TEU на TMU.
5) Блок мониторинга состояния вентиляторов (FMU)
Блок FMU расположен на полке вентилятора (FAN BOX) и осуществляет
управление работой двух вентиляторов этой полки и выдает аварийные сигналы.
6) Блок электропитания (PSU)
Блок 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),
что позволяет подключать BTS к внешним источникам 220В переменного тока и 48В постоянного тока.
15
7) Блок мониторинга электропитания и состояния окружающей среды (PMU)
Блок PMU отвечает за управление блоком электропитания и ведет мониторинг 24
цифровых и 8 аналоговых параметров (чем обеспечивает мониторинг
микроклимата автозала), а также выдачу восьми сигналов управления для
различных внешних устройств.
8) Блок распределения электропитания (SWITCH BOX)
SWITCH BOX осуществляет распределение напряжения питания по всем платам.
При помощи этого блока в системе реализован режим распределенного
электропитания, что повышает надежность системы электропитания.
9) Воздухозаборник (AIR BOX)
Через воздухозаборник холодный воздух попадает внутрь шкафа BTS и
обеспечивает охлаждение оборудования.
2. Блок несущих частот
Одно из неоспоримых преимуществ M900/M1800 BTS – модульная структура. Это
означает что все аппаратные и программные компоненты (блок обработки сигнала
базового диапазона, блок RF, усилитель мощности и блок электропитания),
отвечающие за функции обработки одной несущей частоты объединены в одном
съемном модуле - TRX. TRX может быть поделен на два крупных функциональных
модуля: блок обработки сигнала базового диапазона (base band signal processing unit
- TBU) и блок обработки радиосигнала (radio frequency signal processing unit - RPU).
1) Блок TBU
Блок TBU отвечает за преобразование скорости интерфейса Um, кодирование и
декодирование канала, перемежение (interweaving), генерирование пачек, GMSKмодуляцию (гауссовская манипуляция с минимальным сдвигом), управление
скачками по частоте, промежуточное квантование (intermediate frequency sampling),
самоадаптивное выравнивание (self-adaptation balancing), комбинацию сигналов
разнесенного приема (branched reception combination), демодуляцию, обратное
перемежение, передачу сигнализации на BTS в прозрачном режиме, а также
обработку определенной части сигнализации управления радиоресурсами (той,
которая не должна передаваться BTS в прозрачном режиме).
2) Блок обработки радиосигнала (RPU)
RPU состоит из блока активизации передачи и комбинирования частот (transmitting
activation and frequency combination unit - TDP), блока усилителя мощности (PAU),
и блока приема (reception unit – RCU). Его главные функции - прием и передача
радиосигнала, GMSK-модуляция, преобразование частоты в обоих направлениях,
усиление мощности, управление мощностью и скачки по частоте.
16
3. Антенно-фидерная система
Антенно-фидерная система состоит из антенны, блока комбайнера (combiner and
divider unit - CDU), блока мачтового усилителя (tower amplification unit) и системы
кабелей с низким потреблением мощности (low consumption transmission cables).
Его основные функции – передача и прием радиосигнала, а также выдача
аварийной сигнализации.
2.2 Принципы функционирования модулей
2.2.1 Блок синхронизации/передачи и управления (TMU)
1. Обзор
TMU размещается в стативе M900/M1800 BTS. Его функции - синхронизация BTS,
осуществление передачи по Abis-интерфейсу и управление базовой станцией. Ниже
его функции расписаны более подробно:
•
•
•
•
Связь между BTS и BSC при помощи гибких и обеспечивающих полную
прозрачность
прохождения
сигнала
методов;
обеспечение
мультиплексирования каналов, более эффективное использование
ресурсов передачи; гибкие режимы построения сети базовых станций –
возможность подключения BTS по схемам «звезда», «дерево» и «цепь»;
Обеспечение интерфейса человек-машина и каналов управления и
технического обслуживания, что позволяет персоналу обслуживания,
используя такие средства как станция обслуживания BTS (base station
maintenance station) или местный терминал обслуживания BTS (base
station terminal maintenance station) выполнять операции управления BTS,
обслуживания, загрузки ПО, управления аварийной сигнализацией,
осуществлять конфигурирование, управлять рабочими характеристиками
и безопасностью;
Централизованное
предоставление
синхросигналов
для
всего
оборудования BTS с функцией резервирования системы синхронизации;
Наличие входных портов, обеспечивающих прием внешних аварийных
сигналов; возможность обработки этих сигналов;
В одном стативе может быть установлено две платы TMU. Если в состав группы
входит несколько стативов, то платы TMU устанавливаются только в главном
стативе. Если не требуется резервирование синхронизации и емкость BTS данного
сайта невелика (то есть, требуется малое количество каналов передачи), то в
главном стативе группы устанавливается только одна плата TMU (предоставляет 4
линии E1). Если 4 линий E1 недостаточно, может использоваться 2 платы TMU, что
в итоге дает 8 линий Е1.
17
2. Структурная схема и принципы работы
Внешний синхросигнал
TMU
Дополнительный BIU
BSC
Abis
BIU
Интерфейс
MMI
OMU
DBUS
Шина данных
CBUS
Шина управления
Внешние
аварийные
EAC
MCK
TDU
Шина
синхронизации
сигналы
Резервная MCK
Рисунок 2-2 Структурная схема блока TMU
Структурная схема платы TMU представлена на рисунке 2-2, ниже кратко описаны
его основные компоненты (функциональные блоки):
1) Блок интерфейса базовой станции (Base station interface unit - BIU)
BIU осуществляет преобразование между кодами NRZ (используется внутри
станции) и HDB3 (используется при передаче по линиям E1), обеспечивает
гибкость конфигурации канальных интервалов шины HW путем их произвольного
выбора. BIU выделяет приходящий вышестоящий синхросигнал из общего сигнала
Е1 (имеется также возможность приема внешнего синхросигнала по специальному
порту), после деления частоты и корректировки сигнала внутреннего генератора
при помощи ФАПЧ на основе пришедшего сигнала из него получается готовый
синхросигнал для синхронизации оборудования. По этому сигналу
синхронизируется внутренняя шина данных. Кроме того, при недоступности
вышестоящего синхросигнала (при неисправности линии E1 или отказе на стороне
BSC), система может переключиться в режим свободных колебаний (free oscillating
mode) и синхронизировать внутреннюю шину данных по синхросигналу
внутреннего генератора. При этом на блок OMU выдается аварийное сообщение.
Один функциональный блок BIU обрабатывает до 4 линий E1. Блоки BIU двух плат
TMU, установленных в одном стативе дополняют друг друга. При этом каналы
передачи могут произвольным образом распределяться между 8 линиями E1 этих
двух плат. По интерфейсу E1 через функциональный блок BIU базовая станция
подключается к BSC или BTS более высокого или более низкого уровня, при этом
поддерживаются топологии «звезда», «дерево», и «цепь».
18
2) Блок управления и технического обслуживания (Operation and maintenance
module OMU)
Функциональный блок OMU является центром управления и обработки служебной
информации платы TMU. Он хранит данные конфигурации параметров блоков BIU
и MCK. Этот блок принимает аварийную сигнализацию, обрабатывает ее. По
внутренней шине управления он связывается с процессорами различных плат BTS
(TRX, CDU, PMU, TES, и т.д.) и таким образом осуществляет управление и
обслуживание базовой станции. Через этот блок в каждый из блоков BTS
загружается ПО, кроме того, он может временно хранить ПО каждого блока и
загружать его по необходимости. Для управления и технического обслуживания к
этому блоку подключается терминал пользователя на базе PC.
Flash-память OMU способна одновременно хранить две версии ПО BTS. Как
правило, первая из них, это версия, используемая в данный момент, а вторая –
предыдущая версия. Кроме того, OMU может загрузить любую из версий ПО
(какую, определяется BSC) на любую из плат и сделать ее текущей для этой платы.
Когда необходимо обновить ПО BTS, BSC по каналу управления и обслуживания
(OML) передает на BTS новое ПО, которое сохраняется в памяти OMU.
Предварительно OMU сохраняет текущую версию ПО BTS как предыдущую, она
может понадобиться в случае, если загрузка нового ПО закончится неудачей.
3) Главный блок синхронизации (Main clock module - MCK)
MCK оснащен термостабильным кварцевым генератором (oven controlled crystal
oscillator - OCXO), параметры сигнала которого отвечают уровню 3A, системой
ФАПЧ и схемой деления частоты. В соответствии с установками системы он может
работать режиме свободных колебаний (free oscillating mode) или режиме
«ведомый» (software phase lock mode). Этот блок выдает сигнал тактовой
синхронизации SREF, стабильность которого не хуже 5x10-8. Кроме того, он может
выдавать сигнал кадровой синхронизации FCLK, необходимый для нормальной
работы радиоинтерфейсов, сигнал 1/8 такта (the one eighth bit clock) OBCLK, и
информацию о номере кадра (the frame Number) FN. Таким образом, источником
синхросигнала синхронной соты являются резервирующие друг друга блоки MCK
двух плат TMU, установленных в «ведущем» стативе главной группы стативов
BTS, формирующих соту. При необходимости происходит переключение с
активной платы на резервную, при этом выдается соответствующее сообщение на
блок OMU.
4) Блок сбора аварийной информации (External alarm collection - EAC)
Функциональный блок EAC используется для сбора 8 аварийных сигналов
поступающих в цифровом виде: возгорание, задымление, выход температуры
воздуха в автозале за допустимые пределы, опасное изменение влажности,
затопление пола, состояние двери автозала (открыта/закрыта), управление замком
(открыт/закрыт) и состояние кондиционера. На будущее предусмотрена
возможность обработки еще до 16 цифровых сигналов и до 8 аналоговых.
Собранные аварийные сигналы передаются затем на блок OMU.
19
3. Интерфейсы платы
•
•
•
•
•
•
•
Abis-интерфейс: одна плата TMU оснащена 4 интерфейсами E1. Две
платы TMU позволяют организовать 8 интерфейсов E1 для связи с BSC
или другими BTS (в зависимости от конфигурации BTS и структуры
BSS).
Внутренняя шина данных DBUS: представляет собой две 32-канальные
шины (ВРК) с соответствующими синхросигналами. Эти шины
обеспечивают подключение TMU к TRX общей с ним группы
стативов, и передачу на них услуг и сигнализации. Если в группе
стативов количество TRX менее 10, две эти шины могут работать в
режиме взаимного резервирования.
Внутренняя шина управления CBUS: представляет собой набор шин,
при помощи которых осуществляется взаимодействие между TMU и
TMU, TMU и TRX, CDU, PMU и TES, передаются на различные платы
BTS (через TMU) команды управления и обслуживания, а также
осуществляется связь TMU с блоками аварийной сигнализации
окружающей среды (environment alarm boxes). См. рис. 2-1.
Внутренняя шина синхронизации: передает синхросигналы (сигнал
кадровой синхронизации FCLK, сигнал OBCLK и номер кадра FN,
необходимые для нормальной работы всех TRX всей синхронной соты,
и высокоточный сигнал SREF, необходимый для блока обработки
радиосигнала (radio frequency processing unit).
Порт сбора аварийной сигнализации EAC: 24 цифровых входа, 8
аналоговых входов и 8 цифровых выходов. Из которых 8 цифровых
входов – входы внешних аварийных сигналов состояния окружающей
среды, остальные 16 цифровых входов, 8 аналоговых входов и 8
цифровых выходов могут использоваться по усмотрению
пользователя.
Интерфейс человек-машина (MMI): при помощи стандартного
асинхронного последовательного порта или удаленно подключается к
PC, с которого можно выполнять различные операции управления и
обслуживания BTS.
Внешний
интерфейс
синхронизации:
позволяет
принимать
синхросигнал
2МГц,
соответствующий
по
физическим
характеристикам
рекомендациям
G.703,
с
последующим
использованием его в качестве опорного для интерфейса E1 и
внутренних шин передачи данных.
4. Характеристики платы
Размер платы 280мм×233мм; напряжение питания - +26В, средняя потребляемая
мощность 15Вт.
2.2.2 Блок распределения синхронизации (Time distributing unit - TDU)
1. Обзор
Одной из функций блока TMU, о котором речь шла выше, является прием
синхросигнала, его обработка и управление синхронизацией BTS. Такие сигналы
BTS, как SREF, OBCLK, FCLK, и FN обеспечиваются платой TMU главного
20
статива (master cabinet) главной группы стативов (major cabinet group). Четыре
вышеперечисленных синхросигнала передаются к каждому из стативов и вводятся
через верхнюю их часть (через расположенный там блок распределения
синхронизации TDU), далее они попадают на каждый TRX этого статива и все
остальные блоки других стативов При помощи блока TDU может также
осуществляться передача каких-либо других сигналов BTS между стативами,
например аварийных сигналов.
2. Функции
Ниже перечислены основные функции блока TDU:
1) Предоставление синхросигналов всем стативам, входящим в состав синхронной
соты
Используя симплексную шину RS485, блок TDU распределяет синхросигналы,
генерируемые главным (master) TMU главного статива (master cabinet) по
различным подчиненным (slave) стативам (как показано на рисунке 2-3). Блок TDU
каждого статива «висит» на этой шине. Приняв синхросигналы, он передает их на
TRX своего статива. К TDU последнего статива подключено согласующее
устройство (matching head).
Рисунок 2-3 Разводка шины синхронизации между стативами синхронной соты
2) Транзитная передача сигналов E1 своего статива
TMU содержит 4 схемы интерфейсов E1. При использовании второй платы TMU
получается 8 линий E1. Сигналы E1 от плат TMU каждого статива по витой паре
21
передаются в верхнюю часть статива, откуда блок TDU передает их на двойную
витую пару, предназначенную для связи BTS с BSC (BSC dual twisted strands).
3) Передача каналов аварийной сигнализации
Входы 9 внешних и 15 дополнительных цифровых аварийных сигналов, 8
аналоговых аварийных сигналов, а также выходы 8 цифровых управляющих
сигналов, от TMU и блока аварийной сигнализации также проходят через блок
TDU соответствующего статива (подробное описание содержится в разделе 2.5
данной главы).
Аварийные сигналы предохранителей и сигналы управления контакторами
системы электропитания постоянного тока также подключаются через блок TDU к
блоку PMU данного статива.
4) Подключение шин
С целью организации синхронных сот, обеспечивается проводка различных шин
между всеми связанными стативами – шин данных DATA_BUS (DBUS1, DBUS2),
шин управления CONTROL_BUS (CBUS1, CBUS2, CBUS3) и шин скачков по
частоте (hopping buses) FH_BUS. Шины от вышестоящего статива через блок TDU
проходят на другой статив, откуда спускаются к материнскому разъему общего
блока (common resource backplane) CMB, далее пройдя через материнский разъем
блока TRX (TRX backplane) TRB снова попадают на TDU и далее на следующий
(нижестоящий) статив. Таким образом блок TDU представляет собой транзитный
пункт прохождения всех шин между всеми стативами синхронной соты.
2.2.3 Блок приемопередатчика (Transceiver unit -TRX)
1. Обзор
TRX – главный компонент BTS. 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 направлении вверх (uplink) 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 направлении вниз (downlink) речь и сигнальная информация после
обработки на TRX в виде единого сигнала передается на CDU и далее через
антенну на мобильную станцию. TRX включает блоки TBU и RPU.
2. Структура и функции
Структурная схема TRX представлена на рисунке 2-4.
22
DBUS
FH _BUS
CBUS
TDP
SCP
DSP
PAU
CUI
RCU
Передача
Главный
приемник
Разнесенны
приемник
Шина синхронизации
Блок синхронизации
TBU
RPU
Рис. 2-4 Структурная схема блока TRX
1) Блок обработки сигнала (Base band signal processing unit - TBU)
TBU состоит из блока обработки сигнализации (signaling processing unit -SCP),
блока цифровой обработки сигнала (digital signal processing unit - DSP), и
интерфейса блока несущей частоты (carrier unit interface - CUI). Поскольку одним
из фундаментальных принципов системы GSM является использование временного
разделения каналов, для нормальной работы TRX необходимы различные опорные
синхросигналы. Поэтому TRX содержит несколько схем, формирующих
функциональный блок обработки сигналов синхронизации.
2) Блок обработки синхронизации (SCP)
SCP обрабатывает протоколы синхронизации интерфейсов BTS, в том числе –
протокол второго уровня (канального) LAPDm для обмена с мобильной станцией
(MS), протокол второго уровня LAPD интерфейса обмена с BSC, и протокол
второго уровня DCL для блока OMU, а также непрозрачные сообщения третьего
уровня. Кроме того, SCP осуществляет загрузку ПО блока DSP и обработку всей
аварийной сигнализации TRX.
3) Блок цифровой обработки сигнала (DSP)
Блок DSP выполняет следующие функции: кодирование/декодирование,
демодуляция сигнала, перемежение (interleaving) и обратное перемежение (antiinterleaving) и передача речи/данных на блок транскодера/адаптации скорости BSC
(transcoder & rate adaptation unit - TRAU). Он передает сигнализацию, принимаемую
от MS, на SCP, принимает сигнализацию от SCP и осуществляет
кодирование/декодирование для каждого из протоколов. Кроме того, он передает
23
данные в прямом направлении (через интерфейс блока несущей частоты - CUI) на
блок несущей частоты RPU.
4) Интерфейс блока несущей частоты (CUI)
Блок CUI представляет собой интерфейс между DSP и RPU. Он поддерживает
скачки по частоте на TBU (baseband hopping – то есть скачков с переключением
между TRX), и в зависимости от конфигурации системы может работать как в
режиме скачков по частоте так и без скачков (когда система работает в режиме
скачков радиосигнала по частоте (radio hopping mode), этот интерфейс работает в
режиме без скачков (non-hopping mode), а скачки по частоте выполняются на RPU
без переключения между TRX). CUI дискретизирует (samples) и фильтрует сигналы
обратного направления получаемые от RPU, затем передает на DSP для
демодуляции и разделения на речь и сигнализацию.
5) Блок обработки сигналов синхронизации
Синхросигналы поступают на TRX от TMU по шинам синхронизации. Для
обеспечения надежности, реализуется резервирование шин синхронизации. Эти
синхросигналы – сигнал кадровой синхронизации (frame clock), сигнал OBCLK, и
номер цикла (frame number). Блок обработки синхросигналов блока TRX сначала
определит, по какой из шин синхронизации (активной/резервной) ему следует
работать в данный момент, затем произведет необходимое деление частоты
синхросигнала и сгенерирует сигнал номера канального интервала и сигнал
тактовой (битовой) синхронизации для данного TRX.
6) Блок обработки радиосигнала (Radio frequency signal processing unit - RPU)
Блок RPU состоит из следующих компонентов: RCU, TDP, и PAU:
Блок приема (RCU)
Блок RCU выполняет функции разнесенного приема (diversity reception). Он
состоит из двух полностью независимых каналов, входные сигналы которых
исходят для одного от главной, а для другого от разнесенной (diversity) антенны. В
случае плохого состояния радиосреды, если один из каналов получает очень
слабый сигнал, то сигнал, принимаемый по другому каналу (подключенному к
другой приемной антенне), будет несколько отличаться по мощности. Базовая
станция получает сигнал главного канала и разнесенного канала, и сравнивает их.
За счет этого для получаемого в результате сравнения сигнала обеспечивается
выигрыш в мощности (diversity gain) до 3~5дБ, что значительно улучшает качество
связи.
Каждый канал приема состоит из схем преобразования частоты вниз (lower level
frequency conversion circuits). Принятые сигналы после фильтрации и усиления
передаются на смеситель частот (frequency mixer), на котором происходит их
сравнение по специальному алгоритму и генерируется промежуточной частоты
(intermediate frequency signal) который, после дальнейшей фильтрации и
24
дополнительного усиления до определенного уровня, передается на TBU для
цифровой демодуляции.
Блок передачи и синтезирования частот (Transmission activation and frequency
synthesizing unit - TDP)
Этот блок состоит из трех частей: передатчика (transmission activation), синтезатор
частот (frequency synthesizer) и схемы тестирования замыканием шлейфа (loop
testing).
Передатчик (Transmission activation)
При передаче используется метод прямой модуляции. Передатчик непосредственно
модулирует сигналы I и Q от блока TBU в ортогональном модуляторе (orthogonal
modulator), преобразуя их в радиосигналы, имеющие вид, необходимый для
передачи. Такой метод прост и обеспечивает необходимую надежность. После
модуляции, в блоке усилителя мощности (power amplifier unit - PAU) под
управлением алгоритма управления мощностью (APC) мощность сигнала
доводится до определенного уровня. Блок TDP обеспечивает динамическое и
статическое управление мощностью базовой станции. Статическое управление
мощностью (static power control) применяется на этапе планирования сети для
задания максимально возможной мощности передатчика для определенной базовой
станции. Динамическое управление мощностью (dynamic power control)
осуществляется непосредственно во время сеанса связи. Статическое управление
мощностью позволяет выбрать один из 7 уровней мощности (от 0 до 6), мощность
при каждом шаге увеличения уровня уменьшается на 2дБм, на уровне 0 мощность
составляет 46дБм. Для динамического управления мощностью имеется 16 уровней
(от 0 до 15), шаг также составляет 2дБм. Для снижения взаимных помех,
увеличения емкости сети и повышения качества услуг мощность базовой станции
должна поддерживаться на минимально возможном уровне, обеспечивающем
необходимый уровень качества связи. Таким образом, для каждого занятого канала
услуг в текущий момент времени устанавливается максимально низкий уровень
мощности, а для всех свободных каналов (idle channel) передача запрещается
вообще. Когда мощность сигнала на выходе усилителя мощности превысит
заданный уровень на 3dB, передатчик выдает соответствующий аварийный сигнал.
Синтезатор частот
Синтезатор частот один из самых важных компонентов блока TRX. Он содержит
различные преобразователи частоты, необходимые для получения частот нужных
для правильного приема и передачи сигналов в обратном (upward) и прямом
(downward) направлениях, а именно основной синтезатор синхросигналов передачи
(sending base oscillator), основной синтезатор синхросигналов приема (receiving base
oscillator) и основной синтезатор синхросигналов тестирования шлейфованием
(loop testing base oscillator). Первый и второй синтезаторы имеют по две обратных
петли, для возможности тестирования в режиме скачков по частоте (hopping loop
switchover).
Тестирование методом замыкания шлейфа (Loop testing)
Применяется для тестирования работы TRX. Ослабляет сигнал с выхода усилителя
мощности (power amplifier) до необходимого уровня, смещает несущую частоту до
частоты приемного диапазона (receiving frequency band), затем передает его на вход
25
приемника. Основная задача такого тестирования – проверить состояние каналов
приема и передачи определенного TRX.
7) Блок усилителя мощности (Power amplifier unit - PAU)
Блок PAU осуществляет усиление радиосигнала. Его максимальная выходная
мощность - 46dBm. Он также квантование мощности принимаемого сигнала и
выдает следующую аварийную информацию:
Аварийный сигнал превышения температуры: когда температура
компонентов усилителя мощности превышает 85Со, усилитель
мощности выдает аварийный сигнал о превышении температуры
(через TBU), а затем автоматически отключается.
Аварийный сигнал превышения коэффициента стоячей волны
(standing wave): при превышении коэффициентом стоячей волны
значения 2,5 выдается соответствующий аварийный сигнал (через
TBU).
3. Интерфейсы блока TRX
Блок TRX оснащен следующими интерфейсами:
•
•
•
•
•
•
CBUS: интерфейс между TRX и TMU; через него TMU осуществляет
управление и техническое обслуживание TRX.
DBUS: по этому интерфейсу данные TRX через TMU передаются на
Abis-интерфейс. То есть сигнализация прямого и обратного
направлений, обрабатываемая SCP и речь прямого и обратного
направлений, обрабатываемая DSP передаются по шине DBUS.
Шина синхронизации (Clock bus): принимает от блока TDU сигнал
кадровой синхронизации (frame clock), сигнал OBCLK и номер кадра
(frame number), а также другие синхросигналы, требуемые для
работы TBU.
Шина скачков по частоте (Hopping bus): используется для передачи
данных скачков по частоте между модулями TRX при работе в
режиме скачков на TBU (baseband hopping).
Радиоинтерфейс (Radio interface): радиоинтерфейс TRX имеет один
канал передачи и два канала приема (для разнесенного приема).
Радиоинтерфейсы TRX подключаются к блоку комбайнера (CDU).
Индикаторы передней панели: на передней панели блока имеется 4
индикатора, сверху вниз: индикатор электропитания, индикатор
состояния SCP, индикатор состояния DSP и индикатор отказа.
4. Характеристики
Блок TRX питается от источника постоянного тока с напряжением +26В, средняя
потребляемая мощность – 150Вт.
26
2.2.4 Дополнительный блок передачи (TEU)
1. Обзор
Вследствие большой географической удаленности различных компонентов сети
GSM возникает проблема организации надежной и гибкой системы передачи. С
целью ее решения базовые станции оснащаются различными интерфейсами
передачи и обеспечивают гибкое подключение различных систем передачи. В
настоящее время, базовые станции определенных поставщиков предоставляют
только интерфейсы для подключения по E1, при этом такие системы как SDH
должны подключаться дополнительно. Это существенно повышает общие затраты
на построение сети и увеличивает требования по площади автозалов.
BTS M900/M1800 оснащена встраиваемым блок системы передачи. Этот блок
поддерживает
передачу при помощи SDH 155M и системы пассивного
оптического доступа PON, а кроме того по линиям xDSL.
Фактически, дополнительный блок расширения передачи (transmission extension
unit - TEU) это общее название различных блоков, позволяющих реализовать все
вышеперечисленные системы передачи. Такая структура обеспечивает гибкость
построения сети при относительно низких затратах на систему передачи.
Для реализации передачи по SDH используется стандартная плата ASU
оборудования SDH 155C компании Huawei, а для передачи через PON - плата PAT,
входящая в состав оборудования доступа Huawei.
2. Плата ASU
1) Описание
В плате ASU применены микросхемы ASIC собственной разработки Huawei, что
позволило максимально снизить
стоимость при превосходных рабочих
характеристиках. На одной плате удалось реализовать все функции, стандартного
оборудования SDH: сдвоенный оптический интерфейс STM-1, 8 электрических
интерфейсов E1, все необходимые функции кросс- коммутации, возможность
работы в трех режимах синхронизации, телефон служебной связи,
последовательные
порты прозрачной передачи данных RS232, интерфейсы
Ethernet. Плата ASU оснащена четырьмя интерфейсами E1 с функцией ретайминга.
Если потребителю необходима эта функция (например, когда сети GSM и DDN
предъявляют очень высокие требования по точности синхронизации), она легко
устанавливается с терминала системы сетевого управления. Эта функция является
обязательной для оборудования SDH, используемого в сети доступа. При
использовании в базовых станциях GSM и на выделенных линиях, пользователь
имеет возможность гибко установить кроссирование каналов 64Кбит/с первых
четырех интерфейсов E1, что позволяет максимально эффективно использовать
ресурсы системы передачи.
2) Функции
27
Оборудование ASU SDH представляет собой стандартное оборудование SDH
уровня STM1. Эта плата полностью совместима с оборудованием SBS уровней
155/622 компании Huawei, и может формировать совместные с ним сети, с общими
оптическими каналами, трибутарными потоками 2M, синхронизацией,
управлением, телефоном служебной связи и другими. По желанию заказчика эта
плата может быть сконфигурирована как терминальный мультиплексор (TM),
мультиплексор ввода/вывода (ADM) и регенератор (REG). Возможны такие
топологии сети как кольцо, цепь, точка-точка. Совместно с оборудованием
SBS155/622H и SBS155/622B возможны такие сложные топологические структуры
как звезда, касающиеся и пересекающиеся кольца, цепь-кольцо, которые позволят
улучшить рабочие характеристики сети и обеспечить более надежные методы
защиты (на выбор - защиту пути или мультиплексной секции).
3) Интерфейсы платы
Плата ASU оснащена следующими интерфейсами:
Линейные оптические интерфейсы: 2 (тип разъема: SC/PC)
Электрические интерфейсы 2M: 4~8 (E1/T1)
Телефон служебной связи: 1
Интерфейс Ethernet: 1
Интерфейс RS232 (точка-точка): 1
Интерфейс сетевого управления: Ethernet/RS232
3. Плата PAT
1) Функции
Плата PAT имеет следующие функции:
Служебная связь с оборудованием передачи находящимся на
противоположном конце;
Удаленное опто-электрическое и электро-оптическое
преобразование, мультиплексирование и демультиплексирование
данных, свободный ввод/вывод от 1 до 4 каналов 2M, обработка
информации служебной связи и выдача различных сообщений;
Наличие четырех пар интерфейсов E1, одного порта прозрачной
передачи данных 19.2Кбит/с, одного последовательного порта
обслуживания, одного последовательного порта печати, и одного
порта служебной связи;
Удаленное управление временной задержкой и удаленные измерения;
Большие возможности по тестированию замыканием шлейфа; такое
тестирование разбивается на два этапа тестирование E1 и
тестирование потока 2M. На каждом этапе есть два вида
тестирования – локальное и удаленное.
2) Структурная схема и принципы функционирования платы
Структура платы PAT и принципы ее взаимодействия с другими модулями
показаны на рисунке 2-5:
28
Главный блок управления
Триб.
блок
Логический
блок
управления
Блок
обработки
оптического
сигнала
Блок
телефона
служебной
связи
Индикатор
номера
последов.
порта
Блок переключения
Главный блок управления
Рисунок 2-5 Структурная схема платы PAT
3) Плата состоит из:
Блок обработки оптического сигнала (Optical processing unit)
Выполняет функции опто-электрического преобразования,
мультиплексирования и демультиплексирования данных, управления
отключением лазера (laser switch-off control functions);
Блок трибутарных интерфейсов (Tributary unit)
Свободный ввод/вывод от 1 до 4-х каналов 2M, восстановление и
выравнивание скорости, кодирование и декодирование сигналов E1, а
также тестирование замыканием шлейфа.
Блок телефона служебной связи (Order-wire phone unit)
Осуществляет вызов, определяет положение телефонной трубки (off-hook
detection) и выполняет функции соединения.
Главный блок управления (main control unit) и логический блок управления
(logic control unit) управляют тремя этими блоками.
2.2.5 Блок питания дополнительного блока передачи (Transmission
extension power supply unit - TES)
1. Обзор
Блок TES обеспечивает TEU всеми необходимыми для его нормальной работы
видами напряжения электропитания. TES выдает блоку TEU такие напряжения как
+5В, -5В, а также вызывной ток для телефона служебной связи.
TES связан с такими блоками как TEU, TES и TMU. Он обеспечивает передачу
служебной информации от TEU к TMU.
29
2. Функции
Плата TES имеет следующие функции:
Предоставляет дополнительному блоку передачи (плата) напряжение
питания постоянного тока +5В и –5В.
Связь между TMU и платами системы передачи.
Передача тока вызывного сигнала для телефона служебной связи;
75В/25Гц синусоидальной формы.
3. Структурная схема и принципы
Структура блока TES представлена на рисунке 2-6:
Вход +26В
Модуль
электропитания
1-ый выход +5В
2-ый выход +5В
Выход –5В
К TEU номер 1
К TEU номер 2
К обоим TEU одновременно
Ток звонка
Модуль связи
К последов. порту TMU
К последов. порту TEU
Рисунок 2-6 Структура блока TES
Модуль электропитания
Модуль электропитания платы TES состоит из двух частей, блока преобразования
уровня напряжения постоянного тока DC/DC и преобразователя постоянного тока в
переменный. Схема преобразования уровня напряжения постоянного тока
преобразует напряжение +24В в напряжение +5В и в напряжение -5V;
преобразователь постоянного тока в переменный преобразует напряжение +24В в
напряжение 75В, необходимое для вызывного сигнала.
Модуль формирования вызывного сигнала отличается компактностью, напряжение
выдаваемого им сигнала – 75В, ток – 40мA, а частота – 25Гц.
Пояснение:
На рисунке 2-6 показано, как TES обеспечивает питание двух плат TEU. Таким
образом, для одного статива M900/ M1800 BTS на 6 TRX достаточно одной платы
TEU, а для одного статива базовой станции на 12 TRX необходимо 2 платы TEU.
Модуль связи
Основная функция модуля связи (communication module) – осуществление связи
между TES и TMU, TES и TEU, а также передача на TMU номера версии платы
TES и номера статива в котором она установлена.
30
Порт последовательной связи между TES и TMU представляет собой стандартный
порт RS485. TES связан с платой TMU по шине CBUS и подключен к CBUS3 через
схему преобразования уровня сигнала. Связь между TES и TEU реализована по
последовательному порту в режиме точка-точка, сигналы передаются в TTLуровнях.
ПО платы
Программное обеспечение платы TES состоит из двух модулей: модуль, связанный
TMU по последовательному порту и модуль, связанный с TEU по
последовательному порту. Связь с платой TMU необходима для передачи на нее
информации сети передачи и информации платы TEU.
Связь между TES и TMU организована по принципу ведущий узел/ведомый узел.
Связь осуществляется по шине CBUS в режиме точка-точка.
4. Характеристики
Размеры платы 280мм × 233мм, толщина платы позволяет устанавливать ее в
стандартный слот.
2.2.6 Блок мониторинга вентилятора (Fan monitoring unit - FMU)
1. Обзор
Из-за небольших размеров оборудования базовой станции и при этом большой
потребляемой мощности, серьезной становится проблема рассеяния тепла.
Полноценное
проектирование
системы
отвода
тепла
подразумевает:
проектирование отвода воздуха от статива, оценку рассеиваемого тепла (на основе
рабочих температур оборудования, температуры окружающей среды, общей
мощности и КПД системы), прикидочную имитацию рассеяния тепла системой
(например, при помощи средств САПР), учет типа вентилятора, устройства блока
мониторинга вентилятора, и тестирование системы на рассеивание тепла. Важным
этапом проектирования является также выбор блока FMU. Функциональные
требования к блоку FMU могут быть корректно поставлены только после выбора
типа вентилятора и предварительного расчета системы отвода тепла.
Блок FMU находится в блоке вентиляторов и служит для управления ими.
2. Основные функции
Ниже перечислены основные функции блока FMU:
1) Электропитание вентиляторов
Блок осуществляет фильтрацию и понижение напряжения, приходящего от
основного источника питания и его подачу на вентиляторы.
2) Управление скоростью вращения лопастей вентилятора
Обеспечение управления скоростью вращения вентилятора. За счет этого
поддерживается постоянная скорость вращения лопастей вне зависимости от
31
изменений напряжения питания (если эти изменения находятся в допустимых
пределах).
3) Обнаружение отказов
Существует два типа отказов вентилятора: блокировка и короткое замыкание.
Результатом обоих отказов является прекращение вращения лопастей вентилятора.
Плата мониторинга работы вентилятора ведет наблюдение и выдает текущее
состояние вентилятора. В случае отказа вентилятора, блок FMU сигнализирует об
этом блоку PMU передачей сигнала логического «0».
3. Интерфейсы
Плата FMU оснащена следующими интерфейсами: входы питания 24В; входы
питания вентилятора; и интерфейс выдачи аварийного сигнала отказа вентилятора
(об отказе вентилятора свидетельствует появление логического «0» на этом
интерфейсе).
2.3 Система электропитания
2.3.1 Обзор
Встроенный источник электропитания BTS M900/M1800 обеспечивает питание
базовой станции от напряжения +26В постоянного тока. Источник питания, блок
распределения электропитания, грозоразрядник (lightning arrestor) и блок
мониторинга образуют систему электропитания базовой станции. Для
удовлетворения требований, предъявляемых к системам электропитания,
различными
потребителями
поставляются
две
специальные
системы
электропитания – преобразователь переменного тока в постоянный (AC/DC) и
преобразователь уровня напряжения постоянного тока (DC/DC). Система AC/DC
имеет функции заряда батарей. Таким образом, блок PSU состоит из модулей
AC/DC или DC/DC.
Конструкция BTS M900/M1800 позволяет устанавливать несколько стативов на
каждом сайте. Эти стативы соединяются между собой посредством шин, и при
этом возможны самые разнообразные конфигурации, обеспечивающие наилучшее
удовлетворение требований оператора. Следовательно, такой же гибкостью,
удобством и надежностью должна отличаться система распределения и
мониторинга электропитания. Это означает, что в каждый статив устанавливается
отдельная плата мониторинга электропитания, обеспечивающая мониторинг его
модуля электропитания и некоторых параметров состояния статива. Эти данные по
общей шине мониторинга передаются затем на блок TMU системы стативов, таким
образом, строится единая система управления и мониторинга электропитания
группы стативов.
Электропитание статива базовой станции может быть реализовано в одном из трех
режимов:
Напряжение переменного тока 220В (220VAC)
32
Используется для питания статива BTS, при наличии первичного источника
переменного тока, при этом в статив устанавливаются модули AC/DC (в
необходимом количестве) и резервные батареи;
Напряжение постоянного тока –48В (-48VDC)
Используется для питания статива BTS при наличии источника питания –48В, при
этом в статив устанавливаются модули DC/DC (в необходимом количестве);
Напряжение постоянного тока +24В (+24VDC)
При этом нет необходимости установки модулей AC/DC или DC/DС и резервных
батарей.
Электропитание вводится через фильтр AC EMI или DC EMI, расположенного в
верхней части статива BTS. Во избежание ошибок при подключении разъемы для
напряжений 220В и –48В отличаются.
Принцип распределения электропитания в стативе M900/M1800 BTS: не имеет
значения, осуществляется ли питание от напряжения 220VAC, -48VDC или +24V,
их выходы подключаются к контактам шины материнской платы полки
электропитания. Затем, полученное на выходе блоков PSU напряжение 26В от
материнской платы полки электропитания по специальным кабелям подается к
полке распределения электропитания, расположенной в верхней части статива.
Пройдя на этой полке через устройства защиты от превышения по току (для
каждого из блоков системы имеется свой предохранитель) по шине электропитания
оно подводится к каждому из блоков системы. Таким образом, при срабатывании
одного из предохранителей и отключении соответствующего блока, не прерывается
работа остальных блоков.
Структура системы электропитания представлена на рисунке 2-7:
Вход 220В
Вход – 48В
Система
распределения
питания и
молниезащиты
Вход +24В
Фильтр
Фильтр
Нагрузка
AC/DC
PMU
AC/DC
(DC/DC)
(DC/DC)
AC/DC
(DC/DC)
Фильтр
AC/DC
(DC/DC)
Выход 26В
Реле
…
Резервные батареи
предохранитель
Рисунок 2-7 Система электропитания BTS M900/M1800
33
2.3.2 Структура системы электропитания
1. Питание 220В переменного тока (режим AC/DC)
От блока распределения переменного тока (обычно он размещается на стене и
оборудован системой молниезащиты) напряжение 220В подается на
расположенный в верхней части статива фильтр защиты от помех сети
переменного тока. Затем проходит по кабельному вырезу на вход шины полки
электропитания. Параллельно проведены три шины: для 220В, -48В и 26В. В
режиме питания с использованием модуля AC/DC шина –48В не используется.
Когда при работе в режиме AC/DC статив должен быть полностью
сконфигурирован (то есть, установлено 6 TRX), необходимо использовать 4 модуля
AC/DC(26В/25A) (с резервированием 3:1) что дает общую выходную мощность
2600Вт. В этом случае размер модуля равен 285мм×233мм(6U)×60.5мм(12E).
Схема системы AC/DC представлена на рисунке 2-8 (аккумуляторные батареи,
показанные на рис 2-7, на данном рисунке не приведены):
Блок распределения питания AC с молниезащитой A1441Z
Вход
Вход 220В
PSU
PSU
PSU
PSU
PMU
Выход
Выход 26В
Шина распределения постоянного тока
Рисунок 2-8 Структура системы электропитания при работе в режиме AC/DC
2. Питание –48В постоянного тока (режим DC/DC)
При работе в режиме DC/DC напряжение –48В вводится в статив аналогично
напряжению 220В режима AC/DC (только через фильтр защиты от помех системы
постоянного тока). В этом случае шина 220В не используется. Для статива полной
конфигурации (6 TRX) необходимо 4 модуля DC/DC (26В/25A) (резервирование
3:1), при этом суммарная максимальная выходная мощность системы
электропитания составляет 2600Вт. Размер модуля такой же, что и у модуля AC/DC
– 285мм × 233мм(6U) × 60.5мм(12E). Схема системы электропитания DC/DC
статива BTS полной конфигурации представлена на рисунке 2-9:
34
Вход
Вход –48В
PSU
PSU
PSU
PSU
PMU
Выход
Выход 26В
Шина распределения постоянного тока
Рисунок 2-9 Структура системы электропитания при работе в режиме DC/DC
2.3.3 Технические параметры системы
1. Блок молниезащиты и распределения напряжения переменного тока
В качестве блока молниезащиты и распределения напряжения переменного тока
(AC input anti-lightning power distribution unit) используется блок модели A1441Z.
Этот блок вешается на стену, он отличается малыми размерами и обеспечивает
необходимый уровень безопасности. Имеется два входа переменного тока, при
желании оператор может установить для них режим горячего резервирования с
автоматическим переключением с одного источника на другой в случае
возникновения неисправности. Кроме того, блок оснащен индикатором рабочего
состояния и имеет выход аварийного сигнала системы молниезащиты. Его
максимальный входной ток - 63A, имеется три выхода по 16A каждый. Этот блок
может одновременно обслуживать до 3-х стативов BTS M900/M1800.
1) Входные параметры
Режим ввода: две однофазные трехпроводные линии, с возможностью работы в
режиме активный/резервный (автоматическое переключение, с возможностью
механической или электрической фиксации положения).
Диапазон рабочих напряжений: AC 150~285В/45~65Гц
Максимальный входной ток: 63A
2) Выходные параметры
Режим вывода: однофазный выходы переменного тока (3-х проводный)
Напряжение: AC 150~285В/45~65Гц
Номинальный ток: 16A
3) Характеристики по защите от избыточного /недостаточного напряжения
Входное значение защиты от недостаточного напряжения: 145±3В
35
Входное значение, при котором начинается процесс восстановления
недостаточного напряжения: 155±3VAC
Входное значение защиты от избыточного напряжения: 285±3VAC
Входное значение, при котором начинается процесс восстановления
избыточного напряжения: 265±3VAC
4) Характеристики грозозащиты
Максимальный выдерживаемый импульс: однократный 40kA,
длительностью не более 8/20 с
Номинальное значение: до двадцати импульсов 20kA, длительностью
8/20сек.
5) Размеры: длина×глубина×высота = 495мм×420мм×225мм
6) Вес: 24кг
2. Технические характеристики блока преобразования AC/DC
С целью универсализации структуры BTS M900/M1800, блоки AC/DC и DC/DC
имеют одинаковые размеры и устанавливаются в одни и те же слоты.
Далее перечислены основные технические характеристики блока AC/DC:
Диапазон рабочих температур: -5~50 0С
Диапазон температур хранения: -40~70 0С
Нормальное атмосферное давление: 70~106КПа
Относительная влажность: ≤90%
Входное напряжение: 150~280VAC/45~65Hz
Входное значение защиты от недостаточного напряжения: 145 ±
5VAC
Входное значение, при котором начинается процесс восстановления
недостаточного напряжения: 165±5VAC
Входное значение защиты от избыточного напряжения: 290±5VAC
Входное значение, при котором начинается процесс восстановления
избыточного напряжения: 280±5VAC
Диапазон изменения выходного напряжения: 20.0~29.0В постоянного
тока
Напряжение дозированной подзарядки: 26.8±0.2VDC
Напряжение заряда выравнивания: 28.3±0.2VDC
Выходное значение защиты от избыточного напряжения: 30.5±0.5В
постоянного тока
Номинальный выходной постоянный ток: 25A
Уровень ограничения выходного тока: 27±1A
Стабильность напряжения: ≤± 1%
Точность регулировки тока нагрузки: ≤± 0.5%
Точность регулировки напряжения: ≤± 0. 1%
Выходное напряжение помех
Взвешенный шум: ≤2.0 мВ
Помехи низких частот (3.4 кГц ~150 кГц)
≤50мВ
Помехи высоких частот (0.15МГц~30 МГц)
≤20мВ
Пиковое значение напряжения шума (0~20 МГц): ≤200 мВ
Напряжение дискретных шумов 3.4кГц~150 кГц ≤5 мВ
36
150 кГц ~200 кГц ≤3 мВ
200 кГц ~500 кГц ≤2 мВ
500 кГц ~30МГц ≤1 мВ
Коэффициент полезного действия источника питания: ≥87%
Динамические характеристики
Эффективное время восстановления тока нагрузки: ≤200 мс изменение нагрузки
25%~50%~25%
изменение нагрузки 50%~75%~59%
величина перерегулирования тока нагрузки: ±5%
Скачок напряжения при включенном/выключенном питании: ±5%
Задержка запуска: ≤8s
Требования к безопасности
Таблица 2-1 Электрическая прочность и сопротивление изоляции
Электрическая
прочность
изоляции
Источник
переменного тока
– земля
Источник
переменного тока
– компоненты
постоянного тока
Компоненты
постоянного тока земля
Приложенное
напряжение
Время
воздействия
Утечка
Электрическая
прочность
~1500В 50Гц
1мин
≤30мA
≥10MΩ
~3000 В 50Гц
1мин
≤30мA
≥10MΩ
~500 В 50Гц
1мин
≤30мA
≥10MΩ
Примечание. Условия проверки сопротивления изоляции:
Напряжение: 500 В постоянного тока
Относительная влажность: 90%
Атмосферное давление: 70kПа ~ 106kПа
Надежность
Среднее время между отказами (Mean time between failure - MTBF) показывает
степень надежности системы. MTBF системы электропитания составляет ≥3×104
часов.
Технические характеристики по безопасности, электромагнитной
совместимости и другие международные стандарты
37
Таблица 2-2 Стандарты модуля
Безопасность
Размеры
Идентификационные знаки
Излучающие помехи
Статический разряд
Электромагнитное поле излучений
Пачка импульсов
Магнитное поле частоты линейного источника
Временное падение напряжения питания, кратковременное
прерывание питания и изменение напряжения
Гармонические колебания
Флюктуации и колебания напряжения
Встряски
Транспортировка
Хранение
Рабочие условия
Выпрямительный
модуль
EN60950
IEC297
IEC417, IEC73
EN55022 B
EN61000-4-2 Level 3
EN61000-4-3 Level 2
EN61000-4-4 Level 2
EN61000-4-8 Level 2
EN61000-4-11
EN61000-3-2 A
EN61000-3-3
IEC60068-2-6
IEC60068-2-27
ETS300019-1-2
ETS300019-1-1
ETS300019 CLASS3.1
3. Технические характеристики модуля DC/DC
Диапазон рабочих температур: -5~50 0С
Диапазон температур хранения: -40~700С
Атмосферное давление: 70~106кПа
Относительная влажность: ≤90%
Входное значение напряжения: -40~ -60VDC
Входное значение защиты от недостаточного напряжения: -36.5±1VDC
Входное значение, при котором начинается процесс восстановления
недостаточного напряжения: -38.5±1VDC
Входное значение защиты от избыточного напряжения: -61±1VDC
Входное значение, при котором начинается процесс восстановления
избыточного напряжения: -60±1VDC
Выходное напряжение: 26.8VDC±0.2VDC
Выходное значение, при котором начинается процесс восстановления
избыточного напряжения: 30.5±0.5VDC
Номинальный постоянный ток на выходе: 25A
Ограничение по выходному току: 27±1A
Точность стабилизации: ≤±1%
Точность регулировки тока нагрузки: ≤±0.5%
Точность регулировки напряжения: ≤±0. 1%
Шумы на выходе
Значение напряжения взвешенного шума ≤2мВ
38
Помехи низких частот (3,4кГц~30MГц)
≤20мВ
Максимальное значение напряжения шума ≤100мВ
Напряжение дискретных шумов
3.4-150 кГц
≤5 мВ
150-200 кГц
≤3 мВ
200-500 кГц
≤2 мВ
0.5-30MГц
≤1 мВ
КПД: ≥86%
Динамические характеристики
Эффективное время восстановления тока нагрузки: ≤200мс
Изменение нагрузки 50%~75%~59%
Величина перерегулирования на выходе: ±5%
Задержка запуска: ≤8s
Требования к безопасности
Таблица 2-3 Электрическая прочность и сопротивление изоляции
Электрическая
прочность
Источник
переменного тока –
земля
Источник
переменного тока –
компоненты
постоянного тока
Компоненты
постоянного тока земля
Приложенное
напряжение
Время
воздействия
Утечка
Электрическая
прочность
500VAC
1мин
≤30мA
≥10MΩ
1000VAC
1мин
≤30мA
≥10MΩ
500VAC
1мин
≤30мA
≥10MΩ
Примечание. Условия проверки сопротивления изоляции:
Напряжение: 500 В постоянного тока
Относительная влажность: 90%
Атмосферное давление: 70kПа ~ 106kПа
Требования к безопасности, электромагнитной совместимости и другие
международные стандарты
Таблица 2-4 Стандарты
Выпрямительный модуль
Безопасность
Размеры
Идентификационные знаки
Излучающие помехи
Статический разряд
EN60950
IEC297
IEC417, IEC73
EN55022 B
EN61000-4-2 Level 3
39
Электромагнитное поле излучений
Пачка импульсов
Магнитное поле частоты линейного источника
Временное падение напряжения питания,
кратковременное прерывание питания и изменение
напряжения
Гармонические колебания
Флюктуации и колебания напряжения
Встряски
Транспортировка
Хранение
Рабочие условия
EN61000-4-3 Level 2
EN61000-4-4 Level 2
EN61000-4-8 Level 2
EN61000-4-11
EN61000-3-2 A
EN61000-3-3
IEC60068-2-6
IEC60068-2-27
ETS300019-1-2
ETS300019-1-1
ETS300019 CLASS3.1
Надежность
Среднее время между отказами (Mean time between failure - MTBF) показывает
степень надежности системы. MTBF системы электропитания составляет ≥3×
104часов.
2.3.4 Блок мониторинга электропитания (Power monitoring unit - PMU)
Блок PMU расположен в общей полке (common frame) статива BTS рядом с
группой блоков питания. Главное отличие блоков мониторинга блоков DC/DC и
блока мониторинга AC/DC заключается в том, что у AC/DC имеется функция
управления батареями. Обычно используется только одна плата мониторинга. Для
примера рассмотрим плату AC/DC.
1. Предмет мониторинга
1) Контролируемые параметры
Контроль тока зарядки в быстром и медленном режиме
(Equalizing/floating) и контроль тока ограничения при управлении
резервными батареями.
Защита батареи от падения ее напряжения ниже 22В
2) Параметры аварийных сигналов
Сигнал состояния подключено/отключено для разъемов питания AC и
сигнал превышения или нехватки напряжения первичного источника
AC (сети) (12В/10мA)
Возможен мониторинг аварийного состояния для 4-х устройств
(12В/10мA), то есть контролируются все 4 блока AC/DC
Состояние вентилятора (Fan monitoring status) (12В/10мA)
Параметры включения/выключения предохранителей внешней
батареи (-0.3В<нормальное изменение напряжения <0.3В)
3) Аналоговые сигналы
Ток группы батарей (A)
40
Общий ток нагрузки (A)
Напряжение на материнской плате (V)
4) Индикаторы на передней панели
Индикатор работы блока мониторинга: имеет зеленый цвет
(ритмично вспыхивает при нормальном режиме работы блока,
отключается совсем или горит постоянно при неисправности блока
мониторинга)
Аварийный индикатор ALM: красного цвета.
5) Схема взаимодействия с другими блоками
Плата мониторинга оснащена одним
информации мониторинга на блок TMU.
интерфейсом
RS422
для
передачи
Структурная схема блока мониторинга электропитания (PMU) представлена на
рисунке 2-10.
Источник питания AC
fan
AC/DC
AC/DC
PMU
AC/DC
FUSE
Нагрузка
AC/DC
battery
Рисунок 2-10 Взаимодействие платы PMU с другими блоками
2.4 Комбайнер (CDU) и антенно-фидерная система
Антенно-фидерная система базовой станции состоит из антенны, фидера,
переходников, устройства молниезащиты, мачтового усилителя (tower top amplifier),
устанавливаемого по желанию, как показано на рисунке 2-11. Ее основная функция –
передача модулированных радиосигналов и прием сигналов от мобильной станции.
41
CDU и антенно-фидерная система
антенна
Мачтовый
усилитель
Разнесенная
Устройство
молниезащиты
TRX
CDU
Устройство
молниезащиты
Приемопередающая
Мачтовый
усилитель
антенна
Рисунок 2-11 CDU и антенно-фидерная система
2.4.1 Антенна
Тип антенны, коэффициент усиления сигнала, направленность, и отношение
усиления вперед/назад оказывают существенное влияние на работу базовой
станции. Проектировщик сети выбирает антенну, исходя из количества абонентов,
необходимой формы и площади зоны охвата.
1. Усиление антенны (Antenna gain)
Способность по излучению в определенном направлении. Обычно чем выше
мощность, тем больше сила создаваемого ей электромагнитного поля, и
соответственно выше область охвата, однако может возникнуть эффект мертвой
зоны.
2. Направленность антенны (Antenna pattern)
Направленность антенны описывает направление ее излучения. В обычной
радиосвязи, как правило, используются антенны горизонтальной направленности.
Обычно используется два типа антенн: всенаправленная omni - (360 ° ) и
направленные антенны с различными углами направленности. Могут
использоваться направленные антенны с секторами направленности 120°, 90°,
65° в горизонтальной плоскости.
3. Поляризация
Поляризация описывает плоскость колебаний электромагнитной волны. В
мобильной связи применяются антенны с обычной и двойной поляризацией. У
антенны с двойной поляризацией имеется две плоскости поляризации,
перпендикулярные друг другу. Использование антенн с двойной поляризацией
(двуполярных антенн) снижает общее количество требуемых антенн.
42
4. Технология разнесенного приема (Diversity Reception)
В городских районах распространение электромагнитных волн имеет следующие
особенности:
1) Среднее значение напряженности электромагнитной волны изменяется как в
пространстве, так и во времени. Такое изменение описывается нормальным
логарифмическим законом и называется медленным замиранием (slow fading).
2) Мгновенное значение напряженности также изменяется, возникают местные
замирания сигнала (selective fading) вследствие многолучевого распространения.
Эти замирания описываются рэлеевским законом распределения (Rayleigh
distribution) и называются быстрыми (fast fading).
Как быстрые, так и медленные замирания влияют на качество мобильной связи, а в
некоторых случаях могут даже привести к ее прерыванию. Технология
разнесенного приема – один из наиболее эффективных методов борьбы с быстрыми
замираниями. В случае, когда два принимаемых сигнала отличаются по мощности,
использование разнесенного приема и комбинирования значительно снижает
эффект замирания. Наиболее часто применяемые в системах мобильной связи
технологии разнесения - поляризационное разнесение (polarization diversity) и
пространственное разнесение (space diversity). Согласно теории наилучшего
результата удается достичь, когда расстояние между антеннами превышает десять
длин волн. Поляризационное же разнесение упрощает монтаж антенн и
существенно экономит занимаемое ими пространство.
5. Размещение антенн
Для снижения влияния на приемник (возникновения помех) приемная и
передающая антенна должны устанавливаться на некотором расстоянии друг от
друга. Размещение определяется уровнем внеполосных шумов (outband noise)
передатчика и чувствительностью приемника. В системе GSM, расстояние между
антеннами должно обеспечивать разницу в уровне сигнала между антеннами
(antenna spacing) более 30дБ.
2.4.2 Фидер
Для снижения потерь на передаче, базовая станция использует кабели с низким
затуханием в радиодиапазоне (low loss radio frequency cables). Имеется на выбор
несколько фидеров, с размером 7/8” and 5/4”. Соединения между антенной и
главным фидером, антенной и мачтовым усилителем, и между стативом и
устройством грозозащиты осуществляются посредством гибких переходников ½”
2.4.3 Устройство грозозащиты (lightning arrester)
Устройство грозозащиты используется для предотвращения влияния атмосферного
разряда на центральный проводник фидера. В нашей системе используется
газоразрядная лампа. Если вследствие атмосферного разряда напряжение между
43
электродами лампы превышает определенное значение, она открывается и отводит
его в «землю».
2.4.4 Блок комбайнера (Combiner and Divider Unit - CDU)
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 через Т-образный
согласователь (bias-T circuit). Для BTS30 возможна установка CDU двух типов:
первый – 3дБ гибридный комбайнер (hybrid bridge combiner) (CDU), второй –
резонансный комбайнер (cavity filter combiner - CCDU). Гибридный CDU состоит
из 2-входового гибридного комбайнера и двух 4-входовых сплиттеров, эти
сплиттеры могут быть преобразованы в один 8-входовой. CCDU состоит из 6входового резонансного комбайнера и двух 6-входовых сплиттеров, при этом два
эти сплиттера могут быть преобразованы в один 12-входовой. Резонансные
фильтры CCDU могут быть дистанционно настроены на определенную несущую
частоту. Структурная схема CDU представлена на рисунке 2-12.
вход
Комбайнер
Дуплексор
Усилитель
Разветвитель
T-образный
согласователь
Блок управления и
аварийной сигнализации
выход Разветвитель
Усилитель
Приемный фильтр
Питание мачтового
усилителя
Рисунок 2-12 Структурная схема CDU
CDU имеет следующие функции обнаружения отказа:
1) Мониторинг коэффициента стоячей волны: при превышении предельно
допустимого (1.5:1 или 2.5:1) выдаются соответствующие аварийные сигналы.
2) Неисправность малошумящего усилителя: если ток питания усилителя превышает
определенный предел, выдается аварийный сигнал.
3) Неисправность мачтового усилителя: при превышении током питания мачтового
усилителя определенного предела выдается аварийный сигнал.
44
4) Функции управления: возможность удаленного управления коэффициентом
усиления малошумящего усилителя (управление динамическое, в диапазоне 15дБ, при
шаге 1дБ) как для основного канала, так и для разнесенного; возможность
дистанционного включения и выключения источника питания мачтового усилителя
2.4.5 Мачтовый усилитель (опция)
Мачтовый усилитель не входит в комплект обязательной поставки. Обычно он
устанавливается рядом с антеннами. Он состоит из трехзвенного фильтра (triplex
filter), малошумящего усилителя. Триплексный фильтр это устройство,
представляющее собой комбинацию двух двунаправленных фильтров. Сигналы с
антенны сначала проходят сквозь триплексный фильтр для фильтрации их от
посторонних помех (out-band interference), затем усиливаются на малошумящем
усилителе и передаются далее на BTS, (рис. 2-13). Смысл использования мачтового
усилителя – повысить чувствительность базовой станции на приеме. Соответственно
возрастают требования к уровню шумов усилителя. Мощность сигнала принимаемого
антенной зависит от расстояния между мобильной станцией и базовой.
Следовательно, одним из требований является большой диапазон динамического
изменения коэффициента усиления мачтового усилителя. Кроме того, мачтовый
усилитель должен обеспечивать переключение на обход (bypass), для которого не
требуется специальное питание, в случае отказа источника питания постоянного тока
DC. Напряжение питания подается на мачтовый усилитель от CDU по центральному
проводнику приемного фидера. При этом должна обеспечиваться надежная
влагозащита, и возможность работы в широком диапазоне температур(-40 oC ~ 60 oC).
Кроме того, мачтовый усилитель должен иметь функцию грозозащиты.
Передающий
фильтр
BTS
Обходной путь
T-образный
согласователь
Приемный
фильтр
Малошум.
усилитель
Приемный
фильтр
DC
Рисунок 2-13 Структурная схема мачтового усилителя
45
2.5 Мониторинг микроклимата автозала
Поскольку сеть GSM обеспечивает очень широкий охват местности и включает
большое количество сетевых элементов, автозалы M900/M1800 BTS должны
обеспечивать стабильную длительную работу без постоянного присутствия и
частого посещения их персоналом обслуживания. Благодаря своему
территориальному положению базовые станции могут подвергаться более частому
воздействию агрессивных факторов окружающей среды, по сравнению, например,
с системой коммутации, возможны даже пожары и затопления. При этом
возрастают требования к мониторингу микроклимата автозала.
Система мониторинга микроклимата автозала состоит из собственно оборудования
мониторинга и блока TMU. Оборудование мониторинга собирает аварийную
информацию и через TMU передает ее на BSC.
Основная часть оборудования мониторинга – блок аварийной сигнализации
(environment alarm box).
При помощи разнообразных датчиков блок аварийной сигнализации собирает
различные параметры мониторинга микроклимата автозала. После обработки, если
эти сигналы определены как аварийные, они передаются по асинхронному
последовательному порту на TMU. TMU в свою очередь обрабатывает эту
информацию и передает ее далее на BSC.
Блок аварийной сигнализации ведет мониторинг температуры, влажности, наличия
дыма, и попыток взлома, и генерирует аварийные сигналы согласно
предварительно установленным параметрам. Кроме того, он имеет возможность
управлять различными устройствами защиты, такими как система пожаротушения,
увлажнения, уменьшения влажности и система защиты от взлома. От системы
управления он может получить команды на изменение параметров и запуск
устройств защиты.
Функции блока аварийной сигнализации:
Отображение текущей температуры и влажности воздуха
Отображение текущего времени
Сигнализация о возгорании, появлении дыма, превышении
допустимых пределов температуры и влажности, затоплении и три
вида сигнализации о взломе
Наличие клавиатуры управления
Обеспечение до 10 входов для внешних параметров, в зависимости от
которых система переключается в определенное состояние (с
оптоэлектрической изоляцией)
6 реле для управления внешними устройствами (до 5A/220В)
2 выхода с широтно-импульсной модуляцией (8-битное кодирование,
с модулирующей частотой ≤500kГц)
Управление семью переключателями с открытым коллектором (ток
управления до: 300мA)
Связь с блоком TMU по интерфейсу RS485
46
2.5.1 Входы блока аварийной сигнализации
Мониторинг температуры: датчик температуры и влажности
Мониторинг влажности: датчик температуры и влажности
Мониторинг задымления: ионный или оптоэлектрический датчик
дыма
Мониторинг возгорания (опция): датчик огня или датчик,
реагирующий на появление большой разницы температур
Обнаружение взлома: инфракрасный датчик, оптический датчик, и
магнитный датчик
Для каждого из перечисленных параметров, кроме температуры и
влажности может устанавливаться до десяти датчиков.
2.5.2 Аварийные индикаторы
На передней панели блока имеется 10 индикаторов красного цвета, отвечающих за
сигнализацию о следующих событиях:
Возгорание: индикатор загорается, если датчиком температуры
зафиксирована высокая температура, а датчиком дыма – высокий
уровень задымленности
Задымленность: датчиком дыма зафиксировано наличие дыма
Верхний допустимый температурный предел: превышен допустимый
верхний температурный предел (устанавливается предварительно)
Нижний допустимый температурный предел: превышен допустимый
нижний температурный предел (устанавливается предварительно)
Недопустимое изменение уровня влажности: уровень влажности в
автозале вышел за установленные пределы
Затопление: обнаружено затопление пола автозала
Состояние оборудования кондиционирования: обнаружен отказ
оборудования кондиционирования
Индикатор срабатывания оптического датчика взлома
Индикатор срабатывания инфракрасного датчика взлома
Индикатор срабатывания магнитного датчика взлома
Если имеется несколько датчиков параметров одного типа, система не различает
эти сигналы и не выдает конкретный датчик его передавший. Для каждого из
параметров, кроме температуры и влажности может устанавливаться до десяти
датчиков.
2.5.3 Управление внешними системами защиты
К функциям блока аварийной сигнализации BTS M900/M1800 относится также
предоставление следующих интерфейсов управления внешними устройствами:
1) Шесть реле для управления внешними устройствами (опция). Параметры реле –
47
1A/220В, конкретное применение определяется пользователем. По умолчанию
установлены следующие параметры:
Реле A срабатывает при превышении допустимого уровня
температуры и включает систему охлаждения;
Реле B срабатывает при понижении температуры ниже допустимого
уровня и включает обогреватель;
Реле C срабатывает при превышении допустимого уровня влажности
и включает испаритель;
Реле D срабатывает при снижении уровня влажности ниже
допустимого предела и запускает увлажнитель;
Реле E срабатывает при появлении аварийного сигнала возгорания и
запускает систему пожаротушения;
Реле F срабатывает при появлении аварийного сигнала взлома и
запускает специальную сирену.
2) Два канала с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с открытым
коллектором. Ток управления - 300mA, период передачи определяется
пользователем. По умолчанию - 1 секунда, длина сигнала управления - 8 бит
(0~255).
3) Семь выходов с открытым коллектором, для управления
устройствами с током в цепи управления до 300мA.
внешними
2.5.4 Связь
Между платой TMU и блоком аварийной сигнализации расположены
двунаправленные линии связи. Блок аварийной сигнализации передает по этим
линиям аварийную информацию на TMU. С TMU могут поступать команды
управления на включение различных систем защиты и установку параметров
аварийных сигналов.
48
Глава 3 Структура программного обеспечения
3.1 Обзор программного обеспечения
Рис 3-1 показывает общую структуру программного обеспечения BTS. На основе
структуры аппаратного обеспечения программы каждой подсистемы BTS
функционируют на различных функциональных платах.
FUCP
BSPP
TRXCP
TECP
LMTP
OMP
FUCP:
TECP:
OMP:
TRXCP:
Frame Unit Controlling Program
Программа управления блоком кадров
Программа управления оборудованием передачи
Transmission Equipment Controlling Program
Программа управления и техобслуживания
Operation and Maintenance Program
Программа управления трансивером
Transceiver Controlling Program
RTECP
BSPP:
RTECP:
LMTP:
Baseband Signal Processing Program
Программа управления сигналом базового диапазона
Программа управления оборудованием тестирования радиоканалов
Radio Testing Equipment Controlling Program
Программа локального терминала обслуживания
Local Maintenance Terminal Program
Рис.3-1. Общая структура программного обеспечения BTS
Далее приводится краткое описание функций каждой программы, обозначенных на
схеме:
(1) Программа блока управления и техобслуживания (OMP):
Данный блок – общая подсистема управления BTS, являющаяся центральным
элементом для выполнения функции управления и техобслуживания BTS. Он
имеет интерфейс связи с любой другой программой BTS. Функции программы
OMU включают в себя: загрузку программного обеспечения базовой станции,
инициализацию базовой станции, мониторинг рабочего состояния базовой станции,
сбор и управление аварийной информацией, управление использованием ресурсов
и отслеживание сообщений по интерфейсу и др.
(2) Программа управления блоком кадров (FUCP):
Данная программа является управляющей подсистемой блока обработки кадров.
Она прозрачно передает сообщения уровня 3 интерфейса Um к интерфейсу A-bis.
Программа отвечает за управление радио ресурсами, работая вместе с BSC, и
реализует функции уровня канала данных как интерфейса A-bis, так и Um, а также
выполняет функции уровня 3 интерфейса Um.
(3) Программа блока обработки сигналов базового диапазона (BSPP):
49
Осуществляет, главным образом, шифрование и дешифрование радиоканалов, т.е.
выполняет функции физического уровня интерфейса Um BTS, работая совместно с
аналоговыми схемами радиоканалов BTS.
(4) Программа управления приемопередатчиком (TRXCP):
Осуществляет управление статической и динамической мощностью, выполняет
функции скачков по частоте и имеет способность работы на любых каналах во всем
диапазоне частот, определенном GSM. Кроме того, программа имеет интерфейс
управления и обслуживания, который управление программы OMP.
(5) Программа управления оборудованием передачи (TECP):
Управляет соединением и мультиплексированием каналов проводной передачи от
BSC к BTS, поддерживает построение сети BTS различных емкостей и режимов.
Выполняет удаленное шлейфное тестирование каналов проводной передачи BSC и
BTS. Кроме того, программа имеет интерфейс управления и обслуживания,
который находится под управлением программы OMU.
(6) Программа управления оборудованием тестирования радиоканалов
(RTECP):
Выполняет
наблюдение
за
мощностью
передачи
приемопередатчика,
чувствительностью приема, частотой появления
битовых ошибок, а также
тестирует характеристики трибутарных потоков, которые принимают высокие или
низкие коэффициенты усиления. Кроме того, программа имеет интерфейс
управления и обслуживания, который находится под управлением программы
OMU.
(7) Программа интерфейса человек-машина (MMI):
Выполняет локальное управление и обслуживание BTS, подобно программе OMU,
и запрашивает поддержку от OMU.
Комбинация программы управления блоком кадров и программы обработки
сигналов базового диапазона называется программой блока обработки кадров.
3.2 Программа управления и техобслуживания
Поддержка программы OMU BTS необходима как для удаленного управления и
обслуживания, осуществляемого с административного модуля OMC, так и для
управления и обслуживания в режиме «человек-машина» с терминала MMI.
Программа управления и обслуживания BTS функционирует на плате OMU,
поддерживаемой установленной системой управления в реальном времени. OMU
BTS управляет, обслуживает и осуществляет наблюдение всего оборудования BTS
на месте. Программа располагается между BSC и BTS, подключаясь к BSC и MMI с
одной стороны, и к платам BTS - с другой. Рис 3-2 демонстрирует структуру
управления и обслуживания BTS.
50
Шина НDCL
OML
BSC
Abis
B
I
E
Блок сбора
аварийной
информации
MMI
Локальный
последовательный
порт для обслуживания
OMU
FPU
TRX
FPU
TRX
FPU
TRX
FPU
TRX
FPU
TRX
FPU
TRX
CDU
CDU
CDU
MCK
Шина DCL
RTE
Рис. 3-2. Структура канала управления и техобслуживания BTS
Рис. 3-2 показывает структуру канала управления и техобслуживания BTS. OMU
выполняет техобслуживание FPU через высокоскоростную шину DCL, а другие
платы обслуживает через шину DCL. На схеме показаны один основной и один
резервный OMU, управление каналом осуществляется от главного OMU. Когда в
состав базовой станции входит несколько стативов, OMU подключается к двум
резервным стативам через две шины. На данной схеме OMU, BIE, MCK и
коллектор аварийной информации являются общим оборудованием базовой
станции, и оборудован ими только главный статив. Коллектор аварийной
информации подключается к главному стативу с помощью кабеля, а остальные
вставляются в соответствующие разъемы плат. MCK имеет соответствующую
плату драйвера на резервной плате ACK. Администратор базовой станции - BSC
(подключаемый к OMU через OML в интерфейсе Abis) и MMI (подключаемый к
OMU через интерфейсы Abis). BSC и MMI проводят техобслуживание и
управление базовой станцией через OMU.
I/O( RS232)
Терминал
локального
техобслуживан
I/O(Q1 )
Другие
платы
Интерфейс I/O (A-bis) и
интерфейс связи с FPU
BIE
FPU
Переключение
главный/резервный
Модуль вводавывода I/O
Встроенная система управления в
реальном времени
Модуль LAPD HDLC
Общий модуль
Модуль L3
Рис.3-3. Структура программы управления и обслуживания BTS
Рис. 3-3 показывает уровневую структуру и разделение по модулям программы
управления и обслуживания OMP BTS, включающую:
(1) Сигнализация управления и обслуживания уровня 3
51
Функция управления и обслуживания (сетевое управление), согласно
спецификациям GSM12.21 и TS GSM08.59.
Функции управления и обслуживания, определяемые производителем.
(2) Уровень канала данных уровня 2
Уровень канала данных по интерфейсу A-bis (LAPD, согласно
GSM08.56)
Уровень канала данных по внутреннему интерфейсу связи с FPU
(HDLC, упрощенный протокол LAPD)
(3) Функция ввода-вывода I/O уровня 1
Функция I/O с устройств FPU и BIE на основе контроллера HDLC
Функция I/O на другой одиночной плате BTS основана на протоколе
связи по низкоскоростному каналу DCL в режиме «точка - много
точек».
Функция I/O с локальными терминалами обслуживания основана на
протоколе RS232 в режиме «точка-точка».
Функция сигнализации третьего уровня действует как уровень обработки команд.
Его функции включают: прием, трансляция, хранение и переформатирование
команд от системы управления BSC, формирование команд по управлению
платами и отсылка их на платы, предоставление результатов обработки плат, сбор
информации о состоянии и аварийных ситуациях по платам базовой станции,
осуществление необходимой обработки, формирование соответствующих отчетов
и предоставление их системе управления BSC. Далее функции рассматриваются
более подробно:
(1) Удаленная загрузка программ каждой подсистемы BTS. С данной
функцией нет необходимости менять на месте старую микросхему
ПЗУ с программой микропрограммой при модернизации
программного обеспечения подсистемы.
(2) Мониторинг и управление рабочим состоянием BTS. Данная функция
включает установку различных логических объектов в BTS и
действующих параметров на физических платах, а также
координацию их работы.
(3) Мониторинг и управление рабочим состоянием и аварийной
сигнализацией плат BTS. Функция включает отчеты по изменению
рабочего состояния базовой станции, мониторинг и анализ аварийных
отчетов во время работы и выполнение необходимой обработки для
минимизации потерь вызовов.
(4) Управление оборудованием BTS, управление функционированием
плат. Включает следующие функции: включение, выключение, сброс,
переключение активный/резервный и тестирование.
(5) Отслеживание работы BTS, включая отслеживание каждого
интерфейса в BTS, отслеживание коэффициента использования
внутренних ресурсов, регистрация рабочего состояния и др.
Хотя программное обеспечение BTS ориентировано, главным образом, на
выполнение задач реального времени, оно является также ориентированным на
сообщения и структуру данных. Архитектура ПО, ориентированная на структуру
данных, воплощена в соответствующих соотношениях связи отображения памяти
52
(mapping relations) между логической древовидной структурой станции и
действительной физической структурой плат. Информация, передается между
функциональными модулями только в режиме сообщениий с целью уменьшения
количества соединений, улучшения надежности связи и возможности расширения
системы.
3.3 Программное обеспечение блока обработки
кадров
Между BTS и BSC передаются не только абонентские данные (например, речевые
сигналы или другие типы данных), но также и сигнализация для установки вызовов
между абонентами. Сигнализация широко применяется в сети телекоммуникаций,
где различные элементы не могут взаимодействовать между собой без участия
сигнализации.
Иерархическая структура сигнализации применяется в цифровой сотовой
мобильной системе базовых станций и позволяет улучшить наращиваемость
системы. Между BSC и BTS существуют три уровня сигнализации в соответствии с
тремя уровнями нижней подсистемы OSI: физический, канал данных и
сигнализация уровня 3.
BTS состоит из двух физических уровней: физический уровень со стороны
интерфейса A-bis и физический уровень со стороны интерфейса Um.
Формирователь осуществляет прозрачную передачу битового потока, в которая
использует электрические характеристики физического канала, режим кодирования
сигнализации. Эти функции - реализуются аппаратными средствами. С
возникновением задач радиопередачи эти функции стали намного сложнее. Кроме
того, для реализации физического уровня со стороны интерфейса Um, крайне
необходимы поддержка со стороны совершенного и надежного аппаратного
обеспечения, поддержка со стороны сложной системы программного обеспечения.
Используя обеспечиваемые физическим уровнем функции, а затем, осуществляя
тестирование и коррекцию ошибок, а также управление током, уровень звена
данных осуществляет полностью корректную передачу данных. Обработка
сигнализации на уровне звена данных BTS включает в себя две части: протокол
LAPD для интерфейса A-bis, и протокол LAPDm для интерфейса Um.
Программа FPU является основной программой по обработке услуг BTS. Она
реализует большинство функций по обработке услуг BTS. Программа FPU работает
на плате FPU. Рис 3-4 демонстрирует аппаратное обеспечение данной программы.
FPU
Mailbox
BIE
OMU
FUC
BPU
CIC
TC
MC
K
Рис. 3-4. Аппаратные средства для программы FPU
где
53
BIE——Плата интерфейса базовой станции
OMU—— Блок управления и техобслуживания
CIC —— Контроллер интерфейса носителя
MCK—— Главная плата синхронизации
TC—— Транскодер
Программа FPU также состоит из двух независимых элементов: FUC и BPU. Рис 35 показывает структуру программы FPU.
FPU
L3
LAPDm
LAPD
I/O
BPU
Рис. 3-5. Структура программного обеспечения FPU
3.3.1 Программа контроля блока кадров
Контроллер блока кадров (FUC) является управляющей частью FPU. Он реализует
следующие функции:
(1) Функции сигнализации третьего уровня:
Функция управления радиоресурсами, определяемая в спецификации
GSM 08.58 и части спецификации GSM 04.08;
Функция управления и техобслуживания, определяемая в
спецификациях GSM 12.21, реализуемая вместе с программным
обеспечением BPU и взаимодействующая с OMU.
(2) Функции уровня канала данных:
Функции уровня канала данных со стороны интерфейса A-bis (LAPD,
GSM 08.56);
Функции уровня канала данных со стороны интерфейса Um (LAPDm,
GSM 04.06)
Функции уровня канала данных со стороны внутренних интерфейсов
OMU.
(3) Функции «ввода-вывода» (I/O):
Функции I/O между OMU и BIE, на основе контроллера HDLC;
Функции I/O между BPU, на основе “почтового ящика”.
В функции сигнализации уровня 3 программы FUC существует три подсистемы:
управление подсистемой радиодоступа, интерфейс управления и техобслуживания
и управления объектами уровня 2 LAPD. При этом управление подсистемой
радиодоступа включает в себя четыре функции:
(1) Управление каналом радиодоступа. Для соединения и разъединения
радиоканалов между BTS и MS, а также для прозрачной передачи
сообщений между MS и NSS.
54
(2) Управление выделенным каналом. Активизирует и отключает
выделенные каналы, шифрует и дешифрует данные сигнализации и
данные абонентов, осуществляет динамическое управление
мощностью мобильной станции и базовой станции и управляет
опережением времени MS.
(3) Управление
общим
каналом.
Осуществляет
тестирование
произвольного доступа, диспетчеризацию, объединение и передачу
прямых сообщений, и модификацию системных сообщений.
(4) Управление TRX. Осуществляет мониторинг каналов, находящихся в
режиме ожидания, предоставляет отчет по таким данным, как
перегрузка BTS и другим типам отказов.
Интерфейс управления и техобслуживания реализует следующие функции
интерфейса с помощью программы OMU:
(1) Загрузка программного обеспечения подсистемы базового диапазона
BTS
(2) Инициализация базового диапазона
(3) Управление текущим состоянием и аварийной ситуацией
(4) Самообнаружение и тестирование оборудования
(5) Мониторинг ресурсов и отслеживание сигнализации
Подсистема управления объектами уровня 2 LAPD отвечает за управление
объектами канала данных со стороны интерфейса А-bis.
Рис. 3-6 показывает структуру программы FUC, которая включает 5 модулей: L3,
LAPD, LAPDm, I/O, и общедоступный модуль.
Программа управления блоком кадров FUC
Модуль LAPDm
I/O
Интерфейс ввода
вывода (A-bis) и
интерфейс связи с
FPU
BIE
OMU
ввод-вывод
(FUC<->почтовый ящик
BPU)
Встроенная система управления в
реальном времени
Модуль LAPD
Общедоступный
модуль
Модуль L3 (RSM/O&M/L2M)
BPU
Рис 3-6 Структурная схема программы FUC
55
3.3.2 Программа обработки сигнала базового диапазона
BPU - подсистема базового диапазона блока обработки кадра. Осуществляет
кодирование / декодирование радиоканалов, т.е. реализует функции физического
уровня со стороны интерфейса Um BTS с помощью аппаратных средств
радиодоступа BTS.
Некоторые из характеристик радиоканала полностью отличаются от подобных
характеристик проводного канала. Радиоканалы имеют сильные колебания
характеристик по времени, радиосигнал имеет высокую частоту битовых ошибок
вследствие влияния различных помех, многонаправленного затухания и затухания
вследствие сферичности Земли. Для разрешения данных проблем в радиоканале,
необходимо выполнить ряд преобразований и обратных преобразований для
изменения исходных данных и данных сигнализации в сообщения, приносимые
радиоволнами, что позволит защитить передаваемые сигналы. Эти преобразования
включают в себя: кодирование / декодирование канала, вставку случайных
импульсов, шифрование / дешифрование, модуляцию / демодуляцию и т.д.
BPU выполняет следующие функции:
(1) Цифровая демодуляция;
(2) Кодирование/декодирование, цифровая компрессия и декомпрессия
речи (interleaving/de-interleaving), данных и сигнализации в различных
радиоканалах;
(3) Шифрование/дешифрование внутреннего диапазона управления
речевых услуг, услуг данных;
(4) Внутридиапазонный контроль и передача услуг голоса и данных;
(5) Функции по выравниванию скорости передачи кода для услуг речи и
данных между радиоканалом, блоком кодирования и транскодером.
(6) Элементарный язык общения модуля LAPDm и программы FUC
(7) Элементарный язык общения модуля L3 и программы FUC
(8) OMI для связи модуля L3 и программы FUC
Рис 3-7 демонстрирует структуру программного обеспечения BPU.
56
Программа обработки сигнала базового диапазона
Общедоступный модуль сообщений и обработка исходного языка
Модуль шифрования
каналов
Модуль цифровой
компрессии
Модуль цифровой
Модуль шифрования
Блок выравнивания
скорости разряда
разряда
Модуль пакетных
данных (burst format)
декомпрессии
Модуль пакетных
данных (burst format)
Модуль дешифрования
Встроенная система управления в реальном времени
Модуль шифрования
каналов
Модуль диспетчерского
управления радиоканалами
Логическое сообщение подканала и
модуль обработки исходного языка
Общедоступный
модуль
Модуль
O&M
Модуль I/O
BIE
FUC
CIC
Рис 3-7 Структурная схема программного обеспечения BPU
3.4 Программа управления приемопередатчиком
Программа управления приемопередатчиком работает в модуле CIC платы TRX.
С помощью программы управления приемопередатчиком BTS может реализовать
следующие функции:
(1) Работа на любом канале во всем диапазоне частот GSM
(2) Требование к регулированию максимальной выходной мощности
приемопередатчика согласно величине
области покрытия,
называемое статическим управлением мощности;
(3) Процесс использования приемопередатчиком самой меньшей
мощности передачи, какая возможна, для обеспечения нормального
качества связи, называемый динамическим управление мощности
(4) Функция скачка по частоте
Помимо функций обслуживания, управляемых от программы управления
приемопередатчиком, включаются также функция интерфейса управления и
обслуживания, отвечающая за прием команд по заданию конфигурации
57
управления и техобслуживания и предоставление программе OMU отчета о
рабочем состоянии (включая локальную аварийную сигнализацию).
Программа управления приемопередатчиком состоит из 6 модулей: главный
модуль управления, модуль интерфейса управления и обслуживания OMI, модуль
управления приемопередатчиком, модуль управления мощностью, модуль
предварительной цифровой обработки сигнализации и модуль обработки
аварийной сигнализации. На рис 3-8 показана структура программы управления
приемопередатчиком.
OMU
Программа
управления
приемопередатчиком
Модуль интерфейса управления и обслуживания
Модуль
обработки
аварийной
сигнализации
Главный модуль управления
Модуль
управления
приемопередатчи
Блок RF
Модуль
управления
мощностью
Модуль
цфровой
обработки
сигнализации
Блок НРА
FPU
Рис 3-8 Структурная схема программы управления приемопередатчиком
3.5 Программа управления оборудованием передачи
(TECP)
Программа по управлению оборудованием передачи TECP управляет наземной
линией передачи между BSC и BTS и работает на отдельной плате. Линию
передачи между BTS и BSC можно гибко сконфигурировать, используя различные
типы сетевых топологий, включая звезду, дерево, кольцо и цепь, учитывая
различные требования к построению базовой станции по емкости и применению.
Это реализуется с помощью программы управления оборудованием передачи.
Каждая станция поддерживает минимум одну несущую частоту, а максимально –
18, а оборудование BIE обеспечивает удаленное шлейфное тестирование, что также
реализуется с помощью данной программы.
Функции, реализуемые
включают:
программой
управления
оборудованием
передачи,
58
(1) Функция ввода-вывода с OMU, гарантирующая надежную передачу
по каналу между BSC и BTS;
(2) Функция мультиплексирования и демультиплексирования проводных
каналов, с осуществлением коммутации канальных интервалов по
интерфейсу A-bis или BS;
(3) Функция интерфейса управления и техобслуживания. С одной
стороны, TECP принимает команды о задании конфигурации и
команды о тестировании от программы OMU, а с другой стороны,
наблюдает за рабочим состоянием BIE, включая мониторинг
локального сбоя сигналов синхронизации и удаленную аварийную
сигнализацию по линии E1, изменение рабочего состояния платы
(главный/ведомый). Рабочее состояние отображается с помощью
индикаторов и, при необходимости, докладывается OMU.
Программа управления оборудованием передачи состоит из трех частей: модуля
интерфейса управления и техобслуживания OMI, модуля мультиплексирования и
демультиплексирования и модуля I/O. На рис 3-9 показана структура программы
управления оборудованием передачи.
Архитектура программы управления оборудованием
передачи
Модуль
мультиплексирования и
демультиплексирования
Модуль интерфейса
O&M
Модуль вводавывода
Интерфейс с
OMU
BSC
Интерфейс E1
BSC
Рис 3-9 Структурная схема программы управления оборудованием передачи
3.6
Программа управления оборудованием
тестирования радиоканалов (RTECP)
Программа управления
работает на плате RTE.
оборудованием
тестирования
радиоканалов
RTECP
Во время монтажа с помощью программы управления оборудованием тестирования
радиоканалов можно осуществлять следующие функции тестирования или
локализации отказов BTS:
59
(1) Наблюдение за выходной мощностью передачи приемопередатчика;
(2) Наблюдение за частотой появления кода ошибок приема
приемопередатчика;
(3) Наблюдение за чувствительностью приема;
(4) Тестирование характеристик трибутарного потока, принимающего
высокие и низкие уровни сигнала;
(5) Взаимодействие с управляющей подсистемой RTED для выполнения
тестирования беспроводного контура. Данное действие полностью
контролируется OMU и выполняется при помощи FPU, TRX, CDU и
RTED.
Кроме функций обслуживания, контролируемых программой управления
оборудованием тестирования радиоканалов, также имеется функция интерфейса
управления и обслуживания для приема команд по конфигурации управления и
обслуживания и для предоставления программе OMU отчета по рабочему
состоянию (включая локальную аварийную сигнализацию).
Программа управления оборудованием тестирования радиоканалами включает в
себя три подсистемы: главный модуль управления, модуль интерфейса управления
и обслуживания и модуль цифровой демодуляции. На рис 3-10 показана структура
программы управления оборудованием тестирования радиоканалов. Тестирование
радио контура управляется OMU, и сигнал данных контура начинает поступать от
нисходящего звена FPU, через нисходящее звено TRX и CDU, затем входит в
RTED через сектор сопряжения тестирования сумматора. После того, как он будет
обработан в RTED, сигнал данных контура становится сигналом восходящего
звена. Он проходит через распределитель CDU и восходящее звено TRX, затем
возвращается в восходящее звено FPU, формируя, таким образом, контур.
Характеристики подсистемы радиоканалов можно выявить путем сравнения
данных восходящего звена и нисходящего звена.
OMU
RTED
Цифровой
сигнал
RFсигнал
C
D
U
RFсигнал
Данные
I, Q
демодуляция
обработка
Данные
I,Q
MOD
Главный модуль
управления
Данные
I, Q
T
R
X
RFсигнал
Аналоговая
подсистема RTED
F
P
U
RFсигнал
Цифровая подсистема RTED
O
M
I
Рис 3-10 Схема программы управления RTE
60
3.7 Программа терминала локального обслуживания
(LMTP)
Программа терминала локального обслуживания представляет собой интерфейс
«человек-машина» (MMI) для управления и обслуживания BTS. Во время стадии
тестирования персонал по обслуживанию оборудования может использовать его
как для конфигурации параметров, так и для контроля каждого внутреннего модуля
BTS. В случае нормальной работы программа MMI может осуществить мониторинг
рабочего состояния BTS в реальном времени. Она записывает существенные
события каждой станции, например, сброс модулей, коммутацию в режиме
«главный/ведомый», внутреннюю и внешнюю аварийную сигнализацию,
контролирование команд, исходящих от BTS, и др. С помощью анализа журнала
событий можно получить некоторые полезные статистические данные о
параметрах работы BTS, необходимые персоналу по обслуживанию.
Программа MMI функционирует на платформе операционной системы Microsoft
Windows 95 и выше. Она имеет такой же тип интерфейса управления, как и
программа удаленного обслуживания OMC BTS, поэтому пользователям нет
необходимости изучать руководства по двум различным типам программного
обеспечения.
На рис 3-11 показана структура программы MMI.
Системный
Модуль интерфейса
оператора
функциональный модуль
Модуль связи
Модуль категории
управления объектами
MMI
Рис 3-11 Структурная схема программы MMI
Описание каждой части по рис 3-11:
(1)
Системный функциональный модуль
Это ядро программы MMI с возможностью реализации следующих функций:
• Инициализация системы
• Распределение сообщений среди модулей
• Передача сообщений программе OMU
• Отображение сообщений в диалоговом окне
• Сохранение сообщений
Модуль определения категории объекта управления MMI состоит из группы
тестирования и определения категории C++. Каждая категория соответствует
61
объекту управления BTS. Параметры объекта управления и функции управления и
обслуживания каждого объекта управления соответствуют параметрам и функциям
канала.
На рис 3-12 показано описание объектов управления со стороны интерфейса A-bis
BTS в протоколе GSM.
Администратор участка
1+
BTS
1+
1+
Приемопередатчик базового
диапазона
Несущая
радиочастота
8
Канал
“1+” означает 1, или больше, чем 1
Рис 3-12 Схема управления объектом со стороны интерфейса A-bis BTS
Кроме перечисленных объектов управления в MMI, дополнительно определяется
категория объектов - одиночная плата, из которой получается последовательность
категорий объектов одиночных плат.
(2) Модуль интерфейса пользователя
Модуль интерфейса пользователя MMI состоит из группы диалоговых окон,
которые создаются и инициализируются при запуске программы и активизируются
или закрываются пользователем. Будучи интерфейсом ввода, окна проверяют
входные данные пользователя, а затем передают модули категорий объектов
управления или устанавливают рабочие параметры программы. Будучи
интерфейсом вывода, окна отображают напрямую выходной результат категории
объекта управления в виде цифр или символов или выводят рабочие параметры
программы MMI.
(3) Модуль связи
Реализует функции ввода-вывода на нижнем уровне для осуществления взаимной
работы между MMI и OMU на физическом уровне.
62
Глава 4 Внешние интерфейсы
4.1 Общие сведения
Интерфейс связи между BTS и BSC - Abis-интерфейс - соответствует требованиям
спецификаций GSM 08.5X и 12.21. С помощью интерфейса Abis обеспечивается
совместимость наземных и радиоканалов. Еще один важный внешний интерфейс
BTS системы GSM - Um-интерфейс. Интерфейс гарантирует совместимость
мобильных телефонов различных производителей в сети, и является одним из
основных условий, при котором система GSM может осуществлять глобальный
роуминг.
4.2 Интерфейс A-bis
4.2.1 Общие сведения
Интерфейс A-bis связывает два функциональных объекта подсистемы базовых
станций - контроллер базовых станций (BSC) и базовую станцию (BTS) - через
наземные линии связи и является одним из наиболее важных интерфейсов системы
GSM. Если расстояние между BSC и BTS меньше 10 метров, их можно соединять
прямо на физическом уровне, и в этом случае применятся BS-интерфейс
(специальный интерфейс A-bis).
1. Особенности интерфейса A-bis BTS M900/M1800
Интерфейс A-bis базовой станции системы сотовой связи M900/M1800
поддерживает все типы услуг, обеспечиваемые системой для абонентов GSM.
Через него также осуществляется управление оборудованием радиопередачи BTS.
Интерфейс A-bis подсистемы базовых станций BSS M900/M1800 имеет следующие
особенности:
(1) Поддержка всех услуг, определяемых спецификациями GSM 02.
(2) Плавное наращивание емкости BTS.
2. Описание интерфейса A-bis
(1) Характеристики A-bis-интерфейса описаны в спецификациях. Они
включают в себя:
• Физико-электрические параметры
• Структуру канала
• Схемы передачи сигнализации
• Схемы конфигурации и управления
• Поддержку управления и техобслуживания
(2) Иерархическая модель A-bis-интерфейса состоит из трех уровней:
• Уровень 3 - прозрачная передача сообщений уровня 3 Aинтерфейса и функция управления радиоресурсами.
• Уровень 2 (уровень канала данных) основан на протоколе LAPD
63
•
Уровень 1 (физический уровень) – цифровой канал ИКМ
2048Кбит/с.
(3) Ниже перечислены соответствующие протоколы A-bis-интерфейса:
• GSM 08.52 описывает основные принципы остальных
спецификаций Abis-интерфейса и определяет функцию разделения
нагрузки BSC и BTS.
• GSM 08.54 определяет физическую структуру (1 уровень) A-bisинтерфейса.
• GSM 08.56 определяет протокол канала данных (2 уровень) A-bisинтерфейса.
• GSM 08.58 определяет процедуры уровня 3.
• GSM 12.21 определяет систему передачи сообщений управления и
техобслуживания по A-bis-интерфейсу.
• GSM 08.60 определяет внутриполосный протокол управления
удаленными устройствами (транскодерами или адаптерами
скорости).
3. Распределение функций между BSC и BTS
BSS состоит из двух функциональных объектов: BSC и BTS. BTS – подсистема
радиоканалов BSS, находящаяся под управлением BSC и обеспечивающая
услугами определенную соту. BTS обеспечивает взаимодействие и связь между
проводными и радиоканалами, а также взаимодействие мобильных станций и сети
по радиоинтерфейсу Um. BSC – подсистема управления BSS, управляющая как
внешним, так и внутренним интерфейсом, а также радиоресурсами и параметрами
радиопередачи и радиоприема.
Распределение функций между BTS и BSC показано в табл. 4.1-1:
Таблица 4-1 Распределение функций между BTS и BSC
BTS
Функции
Канал MSC-BSC
Управление
наземным
каналом
Канал BSC- DTX
Управление
радиоканалами
Назначение каналов (Channel
allocation)
Индикация
блокировки
(Blocking indication)
Назначение каналов (Channel
allocation)
Индикация
блокировки
(Blocking indication)
Управление
каналом DCH
примечание
V
V
V
V
Управление
конфигурацией
каналов
Скачки по частоте
BSC/MSC
V
Управление (Management)
Выполнение (Execution)
Назначение каналов (Channel
allocation)
Мониторинг каналов (Link
supervision)
V
V
V
V
64
Управление DTX
Разъединение
каналов
(Channel release)
Проверка наличия свободных
каналов
(Idle
channel
observation)
Управление
мощностью
(Power control determination)
Управление
системными
сообщениями (Scheduling of
message management)
Вещание
системных
сообщений (System information
broadcasting)
Обнаружение запроса MS на
доступ
(Random
access
detection)
Прямое
назначение
(разрешение доступа)
Immediate assign (access grant)
Управление персональным
радиовызовом
DTX
(DTX
paging management)
Выполнение персонального
радиовызова DTX (DTX paging
execution)
Кодирование и
декодирование
каналов
Транскодер/адаптер
скорости
Измерения
Запас по
синхронизации
(Timing advance)
Функции протокола
LAPDm
Шифрование
V
V
V
V
примеч.1
V
V
V
V
V
V
V
V
Измерение
мощности
радиосигнала в направлении
от MS к BTS (обратное
направление)
(Uplink
measurement)
Обработка отчетов MS и TRX
(processing of reports from
MS/TRX)
Измерение трафика (Traffic
measurement)
Расчет (Calculation)
Сигнализация на MS при
произвольном
доступе
(Signaling to MS at random
access)
Сигнализация на MS при
передаче
обслуживания
(хэндовере) (Signaling to MS at
handover)
Сигнализация на MS при
осуществлении
вызова
(Signaling to MS at call)
V
V
V
примеч.2
V
V
V
V
V
V
Управление (Management)
V
65
Исполнение (Execution)
Управление (Management)
Обнаружение запроса на
доступ
к
передаче
обслуживания
(Handover
access detection)
Хэндовер
V
V
V
Управление
мобильностью
V
Управление
V
вызовом
Примечание: BTS предоставляет данные измерений для BSC интерфейсу A-bis, затем BSC их обрабатывает.
Возможен также режим предварительной обработки данных измерений в BTS для уменьшения нагрузки BSC.
4. Структура интерфейса
A-bis-интерфейс поддерживает три различные типа подключения BTS, как показано
на рис. 4.1-1:
Отдельный TRX;
Несколько приемопередатчиков подключены к BSC через общее
физическое соединение;
Несколько приемопередатчиков подключены к BSC через отдельное
физическое соединение каждый
BSS
A-bis
TRX
BTS1
BCF
TRX
TRX
A
MSC
BTS2
A-bis
TRX
BSC
BCF
A-bis
TRX
TRX
BTS3
TRX
TRX
Рис 4-1 Способы подключения BTS
На рисунке:
TRX – функциональный элемент, который поддерживает 8
физических каналов, соответствующих кадру TDMA в сети GSM.
BCF (Базовая функция управления) - функциональный элемент,
выполняющий общие функции: инициализация BTS, загрузка
программного обеспечения, конфигурация канала, управление и
техобслуживание.
66
В интерфейсе A-bis существуют два типа каналов:
Канал нагрузки. Три типа канала с разными скоростями: 8 Кб, 16 Кб,
64Кб; передача речи и данных радиоканала.
Канал сигнализации. Три типа канала с разными скоростями: 16 Кб,
32 Кб, 64Кб, передача сигнализации между BSC и MS, BSC и BTS.
Адресация TRX и BCF осуществляется при помощи TEI (Идентификатор
терминального оборудования). Различные BCF и TRX имеют различные TEI, и для
каждого TEI определяются 3 логических звена (рис. 4.1-2).
RSL. Звено сигнализации радиоканала. Поддерживает процедуры
управления трафиком, 1 RSL соответствует одному TRX .
OML. Звено управления и обслуживания. Поддерживает процедуру
сетевого управления, 1 OML соответствует одному SITE или одному
BCF.
L2ML. Звено управления уровня 2. Передает сообщение управления
уровня 2, 1 L2ML соответствует одному TRX или одному BCF.
BTS
BSC
RSL SAPI=0
OML SAPI=62
L2ML SAPI=63
TRX
TEI1
BCF
RSL SAPI=0
OML SAPI=62
L2ML SAPI=63
УРОВЕНЬ 2
TRX
TEI2
BCF
RSL SAPI=0
OML SAPI=62
L2ML SAPI=63
Управление
TEI
TRX
TEI3
BCF
OML SAPI=62
L2ML SAPI=63
BCF
TEI4
BCF
CM: Управление соединением
BTSM: Управление BTS
MM: Управление мобильностью
RR: Управление радиоресурсами
LAPD: Протокол доступа к каналу D
LAPDm: Протокол доступа к каналу Dm
BSSAP: Прикладная часть подсистемы базовой станции
SCCP: Подсистема управления соединением сигнализации
MTP: Подсистема передачи сообщений
Рис 4-2 Логическое звено уровня 2 интерфейса A-bis
На рис. 4-3 изображена модель сигнализации в интерфейсе A-bis. Пояснение к
данной схеме:
Ни BSC, ни BTS не могут интерпретировать сообщения CM
(управление соединениями) или сообщения MM (управление
67
мобильностью), передаваемые через сообщение DTAP (прикладная
подсиcтема прямой передачи) по интерфейсу A-bis, то есть
сообщение DTAP передается в прозрачном режиме.
Сообщения RR имеют соответствие в
BSSAP (прикладная
подсистема BSS) в BSC. В BTS большинство сообщений RR
передаются в прозрачном режиме. Однако некоторые из них
должны интерпретироваться и обрабатываться BTS (к примеру, для
шифрования, произвольного доступа, персонального радиовызова и
назначения каналов). Эти сообщения обрабатываются компонентом
BTSM (управление BTS) в BSC и BTS, а объект BTSM соответствует
объекту RR в BTS.
Протокол уровня 2 A-bis-интерфейса основан на LAPD, который
обращается к TRX при помощи TEI. Для различных сообщений
LAPD применяет различные логические звенья: для сообщения
управления трафиком — звено RSL, для сообщения сетевого
управления — звено OML, для сообщения управления уровнем 2 —
звено L2ML.
MS
BTS
BSC
CC
MM
RR’
RR
L3
RR’
L2
L1
LAPDm
LAPD
Сигнализация .
уровень 1
Сигнализация
Уровень 1
BTSM
LAPD
BTSM
SCCP
LAPD
Сигнализация
Уровень 1
Сигнализация
Уровень 1
Um
BSSAP
MTP
A-bis
CM: Управление соединением
BTSM: Управление BTS
MM: Управление мобильностью
RR: Управление радиоресурсами
LAPD: Протокол доступа к каналу D
LAPDm: Протокол доступа к каналу Dm
BSSAP: Прикладная подсистема базовых станции
SCCP: Подсистема управления соединением сигнализации
MTP: Подсистема передачи сообщений
Рис 4-3 Модель сигнализации A-bis-интерфейса
4.2.2 Физический уровень
На физическом уровне Abis-интерфейс представляет собой линию ИКМ с общей
скоростью передачи 2048Кб/с, и обеспечивает 32 канала по 64Кб/с. Его физикоэлектрические параметры соответствуют рекомендации CCITT G.703.
BSS соединяет радиоканалы и проводные каналы. У двух этих типов каналов и
скорость, и кодирование отличаются. В радиоканале BSS - скорость 16Кб, в то
68
время как в наземном канале - 64Кб, поэтому необходимы преобразование кода и
адаптация скорости. Данные преобразования реализуется на физическом уровне Abis-интерфейса. BTS M900/M1800 не поддерживает установку устройства
транскодера и адаптации скорости (TRAU), на стороны BTS, так как при этом
низка эффективность его использования. Блок TRAU обычно устанавливается со
стороны BSC или со стороны MSC.
4.2.3 Уровень канала данных
1. Общие сведения
Уровень канала данных Abis-интерфейса использует протокол LAPD, который
пользуется услугами физического уровня и обеспечивает услугами уровень 3.
Точка доступа к услугам канала данных (SAP) –это интерфейс, через который
предоставляются услуги уровня 3. У каждой точки доступа SAP имеется
идентификатор точки доступа к услугам (SAPI). Конечная точка соединения канала
данных отображается с помощью идентификатора конечной точки соединения
канала данных с уровня 3 и с помощью идентификатора соединения канала данных
(DLCI) с уровня канала данных.
Взаимодействие между объектами уровня канала данных контролируется
соответствующим протоколом этого уровня. Для обмена информацией между двумя
и более объектами уровня 3 нужно установить между этими объектами соединение
канала данных, используя протокол уровня канала данных.
Блоки данных протоколов уровня канала данных (PDU) передаются между
объектами уровня канала данных через физическое соединение, при помощи
физических блоков данных услуг (SDU).
Запрос услуг с уровня канала данных осуществляется уровнем 3 через примитивы
услуг. аналогичным образом осуществляется взаимодействие между уровнем канала
данных и физическим уровнем
.
2. Функции уровня канала данных
Цель LAPD - передавать информацию между объектами уровня 3 по схеме абонент
— физический уровень с применением канала D. LAPD поддерживает:
Множество терминалов абонент—физический интерфейс;
Множество объектов уровня 3.
Функции LAPD следующие:
Обеспечение одного или более соединения звена данных в канале D;
Идентификация последовательности разрядов, передаваемых в
канале D в форме кадра, по границам кадра и его атрибутам
прозрачности.
Управление
последовательностью
позволяет
сохранять
последовательность передачи каждого кадра через канал данных.
Обнаружение ошибки передачи, ошибки формата и ошибки
управления канала данных.
Исправление обнаруженной ошибки передачи, ошибки формата и
ошибки управления.
69
Сообщение объекту управления о невозможности исправления
ошибки.
Управление нагрузкой.
Уровень канала данных предоставляет каналы для передачи информации между
точками подключения к каналу данных. Передача информации осуществляется
через канал данных как в режиме точка-точка, так и в режиме вещания.
4.2.4 Уровень 3 — Управление услугами
Подсистема управления услугами уровня 3 A-bis-интерфейса описана в
спецификациях GSM 08.58. Процедуры, определяемые в данных спецификациях,
имеют две основные функции:
Реализация соединения по интерфейсу Um между MS и BSS/NSS;
Выполнение функций управления радиоресурсами под управлением
BSC.
Сообщение об управлении услугами делится на прозрачное и непрозрачное, в
зависимости от способа обработки.
Прозрачные сообщения - это сообщения, которые передаются без
интерпретации или обработки базовой станцией.
Непрозрачные сообщения - это сообщения, передаваемые между
BSC и BTS, которые подвергаются обработке на BTS и
формируются ей.
Другие процедуры BTS
Процедуры управления нагрузкой
Распределение
данных канала
Прозрачное Непрозрачное
сообщение
сообщение
Распределение
SAPI =
LAPD
L1
SAPI =
SAPI =
RSL
Процедуры
NM
SAPI =
NML
LAP
Процедуры
управления
L2
SAPI =
L2M
L1
Рис. 4-4 Модель уровня 3 Abis-интерфейса
Сообщение об управлении услугами делится на четыре группы в зависимости от
выполняемых функций:
Сообщение управления уровня радиоканала. Используется для
управления уровнем канала данных радиоканала;
Сообщение управления выделенным каналом. Используется для
управления выделенными каналами SDCCH и TCH;
Сообщение общего канала управления. Используется для
управления общим каналом управления.
Сообщение управления TRX. Используется для управления TRX.
70
Прозрачность или непрозрачность и группа
идентификатором, стоящим в его заголовке.
сообщения
определяются
1. Процедуры управления радиоканалом
Управление радиоканалом включает следующие процедуры:
Процедура индикации установления канала (link establish
indication): с помощью данной процедуры BTS сообщает BSC, что
по инициативе мобильной станции был установлен многокадровый
канал данных . BSC использует эту индикацию при установлении
соединения SCCP с MSC.
Процедура запроса на установление канала (link establish request):
с помощью данной процедуры BSC делает запрос на установление
многокадрового канала по радиоинтерфейсу.
Процедура индикации разъединения канала (link release
indication): с помощью данной процедуры BTS информирует BSC о
том, что работа радиоканала MS завершена.
Процедура запроса разъединения канала (link release request):
посредством данной процедуры BSC делает запрос на разъединение
радиоканала.
Процедура передачи сообщения уровня 3 интерфейса Um (в
режиме с подтверждением) (Transfer procedure of a transparent L3message in acknowledgement mode): посредством данной процедуры
BSC посылает запрос на BTS о передаче прозрачного сообщения
уровня 3 интерфейса Um в режиме с подтверждением.
Процедура приема сообщения уровня 3 интерфейса Um (в
режиме с подтверждением) (Receive procedure of a transparent L3message in acknowledgement mode): посредством данной процедуры
BTS сообщает BSC об отправке прозрачного сообщения уровня 3
интерфейса Um в режиме с подтверждением.
Процедура передачи сообщения уровня 3 интерфейса Um (в
режиме без подтверждения) (Transfer procedure of a transparent L3message in unacknowledged mode): посредством данной процедуры
BSC посылает запрос на BTS о передаче прозрачного сообщения
уровня 3 интерфейса Um в режиме без подтверждения.
Процедура приема сообщения уровня 3 интерфейса Um (в
режиме без подтверждения) (Receive procedure of a transparent L3message in unacknowledged mode): посредством данной процедуры
BTS сообщает BSC о приеме прозрачного сообщения уровня 3
интерфейса Um в режиме без подтверждения
Процедура индикации ошибки в канале (link error indication):
посредством данной процедуры BTS оповещает BSC об отклонениях
на уровне радиоканала.
2. Процедура управления назначенным каналом
Включает следующие процедуры:
Процедура включения канала (channel activating): через данную
процедуру BSC дает указание BTS активизировать назначенный
71
канал для определенной MS. После активизации данного канала
BSC дает указание о коммутации данного канала с MS при помощи
процедур Прямое назначение, Команда назначения, Дополнительное
назначение и Команда на хэндовер (Immediate Assign, Assign
Command, Additional Assign, Hand-over Command).
Процедура изменения режима канала (channel mode modify):
посредством данной процедуры BSC делает запрос на BTS об
изменении режима активизированного в данный момент канала.
Процедура установления факта хэндовера (handover detection):
используется между BTS назначения и BSC назначения для
установления факта хэндовера при входе мобильной станции в
соту, обслуживаемую данной BTS.
Процедура запуска шифрования (Start encryption): используется
для запуска режима шифрования, определяемого в спецификациях
GSM 04.08.
Процедура выдачи отчетов по измерениям (Measurement
reporting): включает обязательную основную процедуру выдачи
отчетов по измерениям и необязательную процедуру выдачи отчетов
по измерениям с предварительной обработкой. С помощью данных
двух процедур BTS предоставляет BSC полную информацию по
хэндоверу.
Процедура разъединения канала SACCH (SACCH deactivation): В
соответствие с требованиями к процедуре разъединения каналов,
изложенными в спецификациях GSM 04.08, BSC использует данную
процедуру для отключения соответствующего данному каналу
приемопередатчика.
Процедура разъединения радиоканала (Radio channel release):
через данную процедуру BSC оповещает BTS о разъединении
неиспользуемого радиоканала.
Процедура управления мощностью передачи мобильной
станции (MS power control): с помощью данной процедуры BSS
управляет мощностью передачи мобильной станции, подключенной
к определенному активному каналу.
Процедура управления мощностью передачи базовой станции
(Base station transmitting power control): с помощью данной
процедуры BSS управляет мощностью передачи активного канала
TRX.
Процедура управления обрыва соединения (Connection failure): с
помощью данной процедуры BTS информирует BSC о прерывании
связи в активном назначенном канале.
Процедура запроса физических параметров канала (Physical
environment content request): перед решением о модификации
определенного канала BSC получает информацию о физических
параметрах указанного канала. Это процедура может выполняться
или не выполняться по желанию оператора.
Процедура изменения информации канала SACCH (SACCH
information change): с помощью данной процедуры BSC дает
72
команду BTS на изменение информации, передаваемой
определенному каналу SACCH (системная информация).
по
3. Процедуры управления общим каналом
Включаются следующие процедуры:
Процедура запроса канала MS (MS channel request): процедура
начинает работать, когда в TRX с мобильной станции приходит
сигнал произвольного доступа (“запрос канала”).
Процедура персонального радиовызова (Paging procedure):
процедура используется для персонального радиовызова мобильной
станции по назначенному подканалу персонального вызова.
Процедура применяется для мобильного телефона вызываемой
стороны и запускается с помощью MSC и BSC. BSC определяет
группу персонального радиовызова для использования ее согласно
IMSI вызываемой мобильной станции. Показатели группы
персонального радиовызова передаются BTS вместе с ID мобильной
станции.
Процедура немедленного назначения (Immediate assignment): как
только мобильная станция связывается BTS, с помощью данной
процедуры BSC немедленно выделяет канал для мобильной
станции.
Процедура удаления сообщения о немедленном назначении
(Deletion indication): с помощью данной процедуры BTS оповещает
BSC о том, что сообщение о немедленном назначении RIL3-RR
удалено (т.е. данное сообщение не вставлено в массив данных
канала AGCH) из-за перегрузки канала AGCH.
Процедура индикации нагрузки CCCH (CCCH load indication): с
помощью данной процедуры BTS оповещает BSC о нагрузке в
определенном канале AGCH в случае, если данная нагрузка
превышает пороговое значение, определенное конфигурацией
системы управления и обслуживания. Периодичность индикации
также определяется конфигурацией системы управления и
обслуживания.
Процедура изменения информации вещания (Broadcast
information change): с помощью данной процедуры BSC дает
команду BTS на вещание новой системной информации по каналу
BCCH.
Процедура вещания коротких сообщений в соте (Short message
cell broadcast): с помощью данной процедуры BSC оповещает BTS о
начале вещания коротких сообщений в соте.
4. Процедуры управления TRX
Включаются следующие процедуры:
Процедура модификации информации канала SACCH (SACCH
filled information change): с помощью данной процедуры BSC
оповещает BTS о новой системной информации, которая должна
передаваться по всем прямым (down-link) каналам SACCH.
73
Процедура индикации радиоресурсов (Radio resources indication):
с помощью данной процедуры BTS оповещает BSC об уровне
влияния на каждый свободный назначенный канал TRX.
Процедура управления нагрузкой (Flow control): с помощью
данной процедуры
FUC оповещает BSC о перегрузке TRX.
Возможные причины перегрузки – перегрузка канала CCCH, канала
ACCH и перегрузка процессора.
Процедура отчетности по ошибкам (Error reporting): с помощью
данной процедуры BTS предоставляет BSC отчет об обнаруженных
ошибках в канале прямого направления, о которых не могут
сообщить другие протоколы.
4.2.5 Уровень 3 — Управление и техобслуживание
1. Информационная модель управления и техобслуживания
(1) Объекты управления
Существуют четыре объекта управления: группа базовых станций (site), BTS,
несущая радиочастота и приемопередатчики информационного сигнала. На рис.4-5
показана структура информационной модели.
Сайт
BTS0
BTS1
BTS n
TRX_0
TRX1
Прием и передача
несущая
базового диапазона
радиочастота
Канал 0
TRXm
Канал 7
Рис 4-5 Структура информационной модели управления
2) Адресация объекта
Адресация сообщений сетевого управления осуществляется на основе типа
управляемого объекта и заголовка управляемого объекта. Для каждого заголовка
управляемого объекта в BTS есть полное описание соединения уровня 2.
Установка первого соединения использует полупостоянное значение по умолчанию
TEI. Последовательные соединения используют значения TEI с помощью
процедуры назначения TEI.
Заголовки объекта могут также использовать адреса уровня 3. Совместное
использование адресации уровня 2 и 3 дает возможность одной группе базовых
станций BTS иметь один или сразу несколько физических каналов.
3) Состояние объекта управления
74
(a) Состояние управления
Всего имеется три состояния:
Блокированное состояние (Locked) показывает, что BSC уже
разъединил все вызовы, связанные с объектом управления, и что
новая нагрузка подключаться к данному объекту управления не
будет.
Состояние ожидания (Shutting down) что новая нагрузка
подключаться к данному объекту управления не будет, а будет
сохраняться прежняя нагрузка.
Разблокированное состояние (Unlocked) показывает, что к
данному объекту можно подключать новую нагрузку
(b) Рабочее состояние
Существует два рабочих состояния:
Недоступное для управления. Ресурсы неуправляемы и
неспособны обеспечить услугами абонентов.
Доступное для управления. Показывает полную управляемость
ресурсов и способность обеспечить абонентов услугами.
(c) Состояние доступности
Состояние доступности – это одно из рабочих состояний. Существуют следующие
состояния доступности:
Состояние тестирования (In test): показывает, что ресурсы
тестируются. Рабочее состояние в этом случае – недоступное для
управления.
Отказ (Failed): показывает, что в ресурсах обнаружены внутренние
неисправности, что дает запрет на работу. Рабочее состояние –
недоступное для управления.
Отсутствие электропитания (Power off): показывает, что
электропитание отсутствует. Рабочее состояние – недоступное для
управления.
Состояние Off line: показывает необходимость ручного или
автоматического управления. Рабочее состояние - недоступное для
управления
Зависимое состояние (Dependency): показывает недоступность
других ресурсов, поэтому функционирование – невозможно. Рабочее
состояние – недоступное для управления.
Состояние ухудшения (Degraded): показывает, что произошло
ухудшение параметров некоторых услуг, обеспечиваемых
ресурсами, например, скорости или производительности. Рабочее
состояние – доступное для управления.
Состояние отсутствия установки (Not Installed): показывает, что
программное обеспечение или аппаратные средства еще не
установлены. Рабочее состояние – недоступное для управления.
75
2. Базовые процедуры
Все процедуры основаны на сообщениях об управлении и обслуживании в
определенном формате. Большинство форматированных сообщений об управлении и
обслуживании, отправляемые от BSC или BTS, требующие ответа или
подтверждения, или отдельные сообщения, не требующие ответа, называются
базовыми процедурами.
Все форматированные сообщения об управлении и обслуживании передаются в
первом кадре уровня 2. Группа процедур, называемых структурными процедурами,
основана на комбинации некоторых базовых процедур.
Рассматривая определенный заголовок объекта, система не запускает следующую
базовую процедуру до тех пор, пока все процедуры, относящиеся к данному объекту,
не завершатся. Критерием оценки незаконченных процедур является то, что
отправитель форматированных сообщений об управлении и обслуживании не
получает ни положительного, ни отрицательного сообщения с соответствующего
уровня 3 до того, как время уровня 3 выйдет. Если предыдущая базовая процедура не
получает какого-либо ответа (ACK или NACK) перед тем, как лимит времени уровня
3 выйдет, на данный заголовок объекта не отсылается ни одной базовой процедуры.
Устанавливаемый по умолчанию лимит времени на уровне 3 составляет 10 секунд.
Если какая-то часть исходного сообщения не поддерживается или ее невозможно
понять, отбрасывается всё сообщение. Ответное положительное АСК-сообщение
заголовка объекта
информирует отправителя сообщений, что команда уже
выполнена или будет выполнена. Отрицательное ответное NACK-сообщение
оповещает о сбое в выполнении и сообщает его причину.
Ниже перечислены базовые процедуры:
(1) Процедура управления загрузкой программного обеспечения.
(2) Процедура управления интерфейсом A-bis.
(3) Процедура управления передачей.
(4) Процедура управления радиоинтерфейсом.
(5) Процедура управления тестированием.
(6) Процедура отчетности по событиям и управления состоянием.
(7) Процедура управления состоянием оборудования.
(8) Прочие процедуры.
4.3 Интерфейс Um
4.3.1 Общие сведения
В сети мобильной связи общего пользования (PLMN) мобильная станция
подключается к фиксированному участку сети по радиоканалам, таким образом,
абоненты могут получать доступ к сети и пользоваться ее услугами. Для
осуществления взаимной работы MS и BTS необходимо определить набор
требований (спецификаций) к передаче сигналов по радиоканалам. Этот набор
спецификаций описывает так называемый радиоинтерфейс или Um-интерфейс.
Благодаря тому, что с помощью данного интерфейса обеспечивается полная
совместимость с различными сетями, и поддерживаются мобильные телефоны
76
различных производителей, интерфейс Um стал одним из наиболее важных
интерфейсов в системе GSM. Кроме того, радиоинтерфейс определяет
возможности использования частотного спектра сотовой системы GSM, что очень
важно при оценке радиосистемы.
Um-интерфейс определяется следующими характеристиками:
Структура канала;
Протокол связи MS и BTS;
Характеристики управления и обслуживания;
Рабочие характеристики;
Характеристики услуг.
4.3.2 Модель протокола интерфейса
Um-интерфейс состоит из трех уровней (рис. 4-6).
Уровень 3 (L3)
Уровень канала данных (L2)
Физический уровень (L1)
Рис 4-6 Уровневая структура Um-интерфейса
Уровень 1: Физический уровень. Это самый низкий уровень, в который входят
различные каналы. Он обеспечивает основной радиоканал для передачи информации
более высоких уровней.
Уровень 2: Уровень канала данных, на котором используется протокол LAPD.
Управляет передачей данных.
Уровень 3: Высший уровень - уровень L3. На данном уровне находятся все виды
информации и программы. На этом уровне осуществляется управление трафиком. L3
состоит из трех подуровней: Управление радиоресурсами (RR), Управление
мобильностью (MM), Управление вызовом (CM).
4.3.3 Физический уровень
1. Диапазон рабочих частот
1) M900 BTS
• Обратный канал (MS BTS): 890 ~ 915MГц;
• Прямой канал (BTS MS): 935 ~ 960MГц;
расширенный диапазон:
• Обратный канал (MS
BTS): 880 ~ 890MГц;
• Прямой канал (BTS MS): 925 ~ 935MГц;
• дуплексный разнос: 45MГц;
• шаг сетки радиочастот: 200КГц;
2) M1800 BTS
• Обратный канал (MS
BTS): 1710 ~ 1785MГц;
• Прямой канал (BTS MS): 1805 ~ 1880MГц;
• дуплексный разнос: 95MГц;
77
•
шаг сетки радиочастот: 200КГц;
2. Интерфейс физического уровня и обеспечиваемые услуги
На рис. 4-7 показан интерфейс между физическим уровнем и подуровнем
управления радиоресурсами (RR), а также функциональные устройства на уровне
(L2) и L3.
Управление радиоресурсами
Другие функциональные
Уровень канала данных
MPH-исходный язык
устройства
TCH
PH-исходный язык
Физический
Рис 4-7 Физический уровень
Физический уровень обеспечивает следующие услуги:
Возможность доступа: обеспечивает услуги передачи через
последовательность каналов, ограниченных логически, которые
мультиплексируются на физическом уровне.
Отслеживание появления ошибки в разряде: обеспечивает защитой
услуги передачи от ошибок, включая обнаружение ошибки и
способность ее корректирования.
Кодирование.
3. Канальный интервал и структура кадра
Интерфейс Um интегрирует технологии FDMA и TDMA и технологию скачков по
частоте. Информация передается по интерфейсу Um в виде пачек (burst),
состоящих из более, чем 100 битов. Пачка занимает полосу шириной 200KГц и
длится 0,577 мкс (15/26мкс). Частотно-временное окно, которое занимает пачка
(рис. 4-8), называется канальным интервалом.
частота
3
200
КГц
2
1
0
1
2
BP
3
15/26мс
4
5
6
7
8
время
Канальный
интервал
Рис 4-8 Принцип организации канального интервала
78
Каждый канальный интервал соответствует своему речевому каналу. Каждая
радиочастота (несущая частота) имеет восемь канальных интервалов, которые
выделяются различным абонентам. Восемь последовательных канальных
интервалов формируют основной блок, называемый кадром. Полная структура
кадра TDMA показана на рис. 4-9.
1 гиперкадр=2048 суперкадров =2715 648TDMA кадров (3 ч.28м.53с.760мс)
0
TCH
SACCH/T
FACCH
1
2044
3
2
2046
2047
BCCH
CCCH
SDCCH
1 суперкадр=1326 кадров TDMA (6,12с)
1
0
3
2
0
47
48
24
1
50
49
25
24
1
1 мультикадр=26TDMA кадров (120ms)
0
2045
1 мультикадр=51TDMA кадров (3060/13мс)
0
25
1
49
50
1TDMA=8 TS (120/26=4.61мс)
0
1
2
3
4
5
6
7
Рис. 4-9 Структура кадра GSM
Один кадр TDMA, состоящий из 8 канальных интервалов (TS – time slot), длится
4,615 мс (120/26 мс). Каждый канальный интервал содержит 156,25 кодовых
элементов. Одна мобильная станция передает информацию только по
назначенному ей канальному интервалу (то есть, передача длится только одну
восьмую всего времени работы), в то время как остальные канальные интервалы
отдаются для других MS. Поэтому режим приема-передачи мобильной станции
называется методом вспышек (burst mode).
Набор кадров TDMA составляют мультикадр, который бывает двух типов: 26кадровый и 51-кадровый мультикадр.
26-кадровый мультикадр имеет длительность 120мс, и содержит 26 кадров TDMA,
используемых для передачи информации канала трафика, и связанного с ним
канала управления.
51- кадровый мультикадр имеет длительность 3060/13мс и содержит 51 кадр
TDMA, используемых для передачи информации канала управления.
Множество мультикадров образуют суперкадр, содержащий 51 × 26=1326 кадр
TDMA. Один суперкадр содержит 51 мультикадр канала трафика или 26
мультикадров канала управления. Длительность суперкадра – 6,12с.
Множество суперкадров образуют гиперкадр, содержащий 2048 суперкадров с
длительностью 12533,76с, т.е. 3 часа 28 минут 53 секунды 760 миллисекунд. Он
используется для шифрования данных и речи. Каждый период суперкадра имеет
2715648 кадров TDMA, которые нумеруются в последовательность от 0 до
2715647. Номера кадров передаются в канал SCH. Номер кадра также
запрашивается алгоритмом скачка по частоте.
79
1. Тип пачки
Существует 5 типов пачек (бурстов), определенных для Um-интерфейса:
Стандартная пачка (NB): используется для передачи полезной
информации по каналу нагрузки и по каналу управления, кроме
канала RACH. Она включает в себя 116 информационных битов, а
для защитного интервала отводится 8,25 бит (около 30,46нс);
Пачка коррекции частоты (FB): используется для частотной
синхронизации
мобильной
станции.
FB
соответствует
немодулированной несущей частоте + отклонение частоты 1625/24 и
имеет такой же защитный интервал, как и NB.
Пачка синхронизации (SB): используется для временной
синхронизации мобильных станций. SB имеет более длительную
обучающую последовательность, в ней также передается номер
кадра, передаваемого на данной несущей частоте, а также
идентификационный код базовой станции (BSIC).
Пачка доступа (AB): используется для произвольного доступа к
мобильным станциям. AB имеет более длительный защитный
интервал - 68,25 бит.
Пустая пачка (DB): используется для заполнения паузы при
передаче от BTS или к BTS, если отсутствует полезная информация.
Структура DB аналогична структуре NB, за исключением того, что в
ней всегда передается одна и та же последовательность битов.
2. Тип канала
Логические каналы, определенные для интерфейса Um:
(1) Канал трафика (TCH)
В канале TCH передаются речевые сигналы или данные. Полноскоростной канал
трафика (TCH/F) передает полезную нагрузку со скоростью 22,8Кбит/с. В канале
TCH обеспечиваются следующие услуги носителя:
Полноскоростной канал речевых сигналов (TCH/FS)
Полноскоростной канал данных со скоростью 9,6Кбит/с (TCH/F9.6)
Полноскоростной канал данных со скоростью 8Кбит/с (TCH/F4.8)
Полноскоростной канал данных со скоростью ≤2.4Кбит/с (TCH/F2.4)
(2) Канал управления
Канал управления передает, главным образом, сигнальную информацию и данные
синхронизации. Согласно различным выполняемым задачам он делится на 3 типа:
канал вещания, общий канал управления и выделенный канал управления.
Вещательный канал управления (BCCH)
Вещательный канал управления – это канал управления, используемый для
вещания всех видов информации в режиме «точка - мультиточка» от базовой
станции к мобильным станциям. BCCH бывает 3-х типов:
FCCH: Канал коррекции частоты. Используется для подстройки
частоты подвижной станции под частоту базовой;
SCH: Канал синхронизации. Используется для кадровой
синхронизации MS;
80
Канал общей информации
Общий канал управления (CCCH)
Общий канал управления – это двунаправленный канал управления в режиме
«точка – мультиточка». Используется, главным образом, для доставки сигнальной
информации, требуемой для получения доступа к функциям управления, а также
для другой сигнальной информации. CCCH является общим для всех MS. Канал
включает:
PCH: Канал персонального радиовызова используется для
персонального вызова мобильной станции базовой станцией;
RACH: Канал произвольного доступа представляет собой канал
обратного направления, используемый для выхода мобильной
станции на базовую с запросом о назначении выделенного канала
управления;
AGCH: Канал разрешения доступа используется для назначения
выделенного канала управления, передается базовой станцией на
мобильную.
Выделенный канал управления (DCCH)
Выделенный канал управления – это двунаправленный канал, работающий в
режиме «точка-точка». Согласно требованиям процесса управления связи этот
канал временно закрепляется за (назначается) определенной мобильной станцией и
осуществляет передачу сигнализации в режиме «точка-точка» в обоих
направлениях. Канал имеет следующие разновидности:
SDCCH/8: Автономный выделенный канал управления;
SACCH/C8: Медленный совмещенный канал управления,
объединенный с SDCCH/4;
SACCH/TF: Медленный совмещенный канал управления,
объединяется с полноскоростным каналом трафика
FACCH/F: Быстрый совмещенный канал управления, объединяется
(совмещается) с полноскоростным каналом трафика, заменяя в
определенном слоте речевую информацию;
SDCCH/C4: Автономный выделенный канал
управления,
объединенный с BCCH/CCCH;
SACCH/C4: Медленный совмещенный канал управления,
объединенный с SDCCH/4;
Канал вещания на соту (CBCH)
Канал вещания на соту используется для вещания короткий сообщений по сотам.
Канал передается только в прямом направлении и несет информацию услуги
коротких сообщений с вещанием на соту (SMSCB).
3. Комбинации каналов
Во время фактического использования каналов различные типы логических
каналов преобразуются в общий физический канал, этот процесс называется
комбинацией каналов. Ниже перечислены разрешенные комбинации каналов:
TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF
FCCH+SCH+BCCH+CCCH
FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4
BCCH+CCCH
81
SDCCH/8+SACCH/8+CBCH
FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4+CBCH
где, CCCH=PCH+RACH+AGCH
4.3.4 Уровень канала данных
1. Общие сведения
Уровень канала данных является вторым уровнем эталонной модели ВОС. Он
получает услуги с физического уровня, в то же время обеспечивая услугами уровень
3. Данный уровень обеспечивает услугами уровень 3 через специальную точку связи
— точку доступа к услугам (SAP). SAP идентифицируется идентификатором точки
доступа к услугам (SAPI). Каждая точка SAP соединяется с одной или несколькими
конечными точками соединения с каналом данных (DLCEP). DLCEP
идентифицируется идентификатором конечной точки соединения с каналом данных
(DLCEPI) со стороны уровня 3 и идентификатором соединения с каналом данных
(DLCI) со стороны уровня 2.
Взаимодействие между объектами на уровне канала данных управляется
соответствующим протоколом. Информация, которой обмениваются два и более
объекта уровня 3, зависит от применения локального протокола уровня 2. Данное
соединение называется соединением канала данных (DLC – Data Link Connection)).
Информационные блоки канала данных передаются между объектами уровня 2 через
физический уровень.
Уровень 3 отправляет запрос на обслуживание на уровень канала данных
посредством языка примитивов, так же, как и уровень канала данных выполняет
запрос на физический уровень.
2. Функции уровня канала данных
(1) Функции
LAPDm выполняет передачу информации между объектами уровня 3 через
радиоинтерфейс с применением канала Dm. На уровне 3, также как и на
физическом уровне, он поддерживает множество объектов.
LAPDm также поддерживает сигнализацию каналов BCCH, PCH, AGCH и DCCH.
Функции LAPDm включают:
Обеспечение одного или нескольких соединений DLC, которые
определяются идентификатором соединения с каналом данных
(DLCI);
Идентификация типа кадра;
Прозрачная передача сообщений уровня 3 между объектами уровня 3;
Управление последовательностью упорядоченного прохождения
кадров через DLC;
Мониторинг появления ошибки в канале данных;
Управление нагрузкой;
Устранение конфликтов в канале данных, когда в канал RACH
поступает запрос на доступ.
82
(2) Тип управления
Существует два типа управления в канале данных, используемых для передачи
сообщений на уровне 3: управление с подтверждением и управление без
подтверждения. Оба могут существовать на одном канале Dm одновременно.
Управление без подтверждения
Во время данного типа управления информация с уровня 3 передается в виде кадра
непронумерованной информации (UI – Unnumbered Information). На уровне канала
данных нет подтверждения: В кадре UI не выполняется ни управление потоком, ни
восстановление ошибочных данных. Управление без подтверждения применимо во
всех каналах управления, за исключением RACH.
Управление с подтверждением
В данном виде управления информация с уровня 3 передается в форме
информационного (I) кадра. Уровень канала данных подтверждает переданный Iкадр. Кадры с подтверждением проходят повторную пересылку
с целью
восстановления ошибочных данных. Если ошибочные данные уровня канала
данных невозможно восстановить, об указанной ошибке сообщается на уровень
управления. Для выполнения подтверждения также устанавливаются процедуры
управления потоком. Управление с подтверждением применимо для каналов
DCCH.
(3) Режимы передачи информации
Различные каналы обеспечивают различные режимы передачи информации,
например:
Передача информации по каналу BCCH: BCCH устанавливается
только в одном направлении от базовой станции к мобильным
станциям и используется для вещания информации к MS. В канале
BCCH применим только режим управления без подтверждения.
Передача информации по каналу PCH+AGCH: PCH+AGCH
устанавливается только в одном направлении от базовой станции к
мобильным станциям, поэтому здесь применимо только управление
без подтверждения.
Передача информации по каналу DCCH: в канале DCCH управление
может осуществляться как с подтверждением, так и без
подтверждения. Режим управления определяется уровнем 3.
(4) Освобождение канала данных
Существуют следующие режимы разъединения:
Стандартное разъединение: При разъединении BTS обменивается с
MS кадрами DISC, UA или DM.
Локальное разъединение: При разъединении не происходит обмена
кадрами.
Все разъединения уровня канала данных инициализируются на уровне 3.
3. Характеристики услуг
Уровень канала данных обеспечивает услугами уровень 3 и пользуется услугами
физического уровня. Обмен данными между уровнями происходит на языке
примитивов. Формат примитивов между уровнем 2 и уровнем 3 - DL_XX_XXX,
83
между уровнем 2 и уровнем управления - MDL_XX_XXX, а между уровнем 2 и
физическим уровнем - PH_XX_XXX.
(1) Услуги, обеспечиваемые на уровне 3
Услуга передачи информации без подтверждения
Характеристики услуги передачи информации без подтверждения следующие:
• Обеспечение соединения с каналом данных для передачи
сообщений без подтверждения на уровне 3 среди объектов уровня
3;
• Идентификация DLCEP, которая позволяет объектам уровня 3
идентифицировать друг друга;
• Передача кадров согласно приоритетности сообщений;
• Тестирование без поступления сообщений на уровне канала
данных.
Примитивы для услуги передачи информации без подтверждения - DL_UNIT
DATA-REQUEST/INDICATION.
Примитив
DL_UNIT
DATA_REQUEST
применяется в случае, если уровень 3 запрашивает передачу сообщений с
управлением без подтверждения. На принимающем конце используется примитив
DL_UNIT DATA_INDICATION для отображения поступления данного типа
сообщений.
Услуга передачи информации с подтверждением
Передача информации с подтверждением используется только для мультикадра.
Характеристики данного вида услуги следующие:
• Обеспечение соединения канала данных для передачи информации
с подтверждением среди объектов уровня 3
• Идентификация DLCEP позволяет объектам уровня 3
идентифицировать друг друга
• Гарантия сохранения последовательности сообщений на уровне
канала данных в случае, если имеет место нефизический отказ.
• Информирование объектов соответствующего уровня, в случае
возникновения такого отказа, как ошибка из-за неправильной
последовательности,
• Информирование уровня управления о месте, где произошла
неисправимая ошибка
• Управление нагрузкой
• Передача кадров согласно значениям SAPI
• Функции управления сегментацией и перегруппировкой
Примитивы, используемые для передачи информации мультикадра с
подтверждением, следующие:
• DL_DATA_REQUEST/INDICATION: используются для передачи
и приема информации в случае, если уровень 3, запрашивает
режим подтверждения
• DL_ESTABLISH_REQUEST/INDICATION/CONFIRM:
используются для установления режима мультикадра
• DL_RELEASE_REQUEST_INDICATION_CONFIRM: используется
для завершения режима мультикадра
Процесс произвольного доступа
84
Примитив
для
процесса
произвольного
доступа
DL_RANDOM
ACCESS_INDICATION, через который уровень 2 сообщает уровню 3 о
произвольном доступе MS.
(2) Услуги, обеспечиваемые физическим уровнем
Физический уровень обеспечивает уровень канала данных следующими услугами:
Соединение физического уровня для прозрачной передачи кадра
Индикация физического состояния Dm-канала
Передача блоков сообщений уровня канала данных
Обеспечение кадровой синхронизации
Управление ошибками, гарантирующее низкий коэффициент битовых
ошибок на уровне канала данных
Получение пакета произвольного доступа
(3) Услуга уровня управления
Примитивы для уровня управления следующие:
MDL_ERROR_INDICATION: при помощи него уровень 2
докладывает уровню управления о неисправимой ошибке;
MDL_RELEASE_REQUEST: при помощи него уровень управления
освобождает каналы управления уровня 2.
4.3.5 Уровень 3
1. Общие сведения
Уровень 3 обеспечивает функции соединения, обслуживания и завершения
соединения в сети мобильной связи. Также он обеспечивает необходимые функции
управления, поддерживающие дополнительные услуги и услугу коротких
сообщений. Кроме того, уровень 3 имеет такие функции, как управление
мобильностью и управление радиоресурсами.
Главная часть уровня 3 состоит из большого количества функциональных программ,
которые передают сообщения, несущие все виды информации среди объектов
уровня 3:
Установление, обслуживание и освобождение выделенного
радиоканала (управление радиоресурсами);
Регистрация изменения местоположения, аутентификация и
повторное
назначение
идентификатора
TSMI
(управление
мобильностью);
Установление, обслуживание и завершение вызова, осуществляемого
канальной коммутацией (управление вызовом);
Поддержка дополнительных услуг;
Поддержка услуги коротких сообщений.
Уровень 3 состоит из 3 подуровней: Управление соединением (CM), Управление
мобильностью (MM) и Управление радиоресурсами (RR)
Функции уровня 3 реализуются при помощи протокола уровня 3 с каждой стороны
радиоинтерфейса, а именно, между мобильной станцией и фиксированной частью
сети GSM. Здесь не рассматривается распределение функций между различными
объектами в системе базовой станции.
85
Уровень 3 вместе с функциями более низких уровней поддерживает и обеспечивает
более высокие уровни с помощью сигнализации мобильной сети (MNS) .
Интерфейс услуг между уровнем 3 и более высокими уровнями, между уровнем 3 и
уровнем 2 также, как и обмен данными между соседними подуровнями уровня 3
могут быть описаны при помощи языка примитивов и параметров. Обмен
информацией между равнозначными объектами на уровне 3 реализуется
подуровнями уровня 3.
2. Структура уровня 3
Как уже упоминалось, уровень 3 содержит 3 подуровня, среди которых подуровень
CM является наивысшим и состоит из трех функциональных объектов: Управление
вызовом (CC), поддержка услуги коротких сообщений (SMS) и поддержка
дополнительных услуг (SS). Таким образом, сигнализация уровня 3 по
радиоинтерфейсу обслуживает все 5 функциональных объектов. Функции данных
объектов кратко перечислены ниже:
Управление радиоресурсами (RR). Устанавливает, поддерживает и освобождает
соединения выделенных радиоканалов.
Управление мобильностью (MM). Реализует функции, необходимые для
поддержки подвижности мобильных абонентов. Информирует сеть, когда
происходит включение и отключение мобильной станции или меняется ее
местоположение. Управляет безопасностью активного радиоканала.
Управление вызовом (CC). Выполняет функции, необходимые для установления
или разъединения соединения
вызывающего или вызываемого мобильного
абонента.
Поддержка дополнительных услуг (SS). Выполняет функции, необходимые для
поддержки дополнительных услуг GSM;
Поддержка услуги коротких сообщений (SMS). Выполняет функции,
необходимые для поддержки услуг коротких сообщений GSM в режиме «точкаточка».
В добавление к вышеперечисленным функциям уровень 3 также имеет другие
функции, относящиеся к передаче сообщений, такие, как мультиплексирование и
распределение. Данные функции определяются управлением радиоресурсами и
управлением мобильностью, чьи задачи состоят в подтверждении маршрута
сообщения согласно указателю протокола PD и идентификатору транзакций TI,
находящихся в начале сообщения.
В обратном направлении функция маршрутизации MM помогает сообщениям
объекта управления CM и самим сообщениям MM передаваться к точке доступа к
услугам подуровня RR, а также осуществляет мультиплексирование сообщений,
когда параллельно передается большое их количество. Функция маршрутизации
RR способствует передаче сообщений PD, а также осуществляет реальную
конфигурацию канала.
В прямом направлении функция маршрутизации подуровня RR распределяет
сообщения от различных точек доступа к услугам уровня 2 согласно PD. Если PD
соответствует RR, данное сообщение будет передаваться к объекту RR данного
подуровня, а другие сообщения будут обеспечиваться на подуровне MM через
точку доступа к услугам RR-SAP. Функция маршрутизации подуровня MM
86
обеспечивает передачу сообщений с подуровня RR к объекту MM согласно RD и
TI, или передачу между объектами на уровне CM.
На рис. 4-10 показана модель протокола сигнализации уровня 3.
Подуровень RR, находящийся в самом низу уровня 3, принимает обеспечиваемые
уровнем 2 услуги через точку доступа к услугам уровня 2 (т.е. различные типы
каналов), и обеспечивает услугами подуровень MM через RR-SAP. Подуровень
MM обеспечивает услугами три объекта подуровня CM: CC, SS, и SMS через
различные точки доступа к услугам MMCC-SAP, MMSS-SAP и MMSMS-SAP. Три
индивидуальных объекта в подуровне MM обеспечивают услугами более высокие
уровни соответственно через MNCC-SAP, MNSS-SAP и MNSMS-SAP.
Трафик
мобильной
сети
MNCC-SAP
CC
MNSMS-SAP
SS
MMCCSAP
MMREG -SAP
MNSS-SAP
Сигнализация уровня L3
MM
SMS
MMSS-SAP
MMSMS-SAP
CC
MM
SS
SMS
RR-SAP
..
RR
RR
PD
RR
SAPI 3
SAPI 0
SDCCH
SACCH
RACCH
BCCH
SDCCH
SACCH
AGCH+PCH
FACCH
Рис 4-10 Модель протокола Um-интерфейса уровня 3
1. Характеристики услуг
Услуги, обеспечиваемые уровнем 3 со стороны мобильной станции:
Услуга регистрации, а именно процедура присвоения и удаления
идентификатора IMSI.
Управление вызовом. Услуга включает установление обычного и
экстренного вызовов по инициативе MS, удержание вызова, его
завершение и поддержку дополнительных услуг для данного вызова.
Поддержка дополнительной услуги, не связанной с данным вызовом.
Поддержка услуги коротких сообщений
87
Услуги между уровнями со стороны мобильной станции:
Услуги, предоставляемые объектами управления радиоресурсами
(RR) (рис. 4-11). Данные услуги, обеспечиваемые через точку доступа
RR—SAP к MM, используются для установления соединения канала
управления и канала трафика, для индикации режима кодирования,
для разъединения канала управления и передачи данных управления.
Услуги управления мобильностью (MM) (рис. 4-12). Через MMCCSAP, MMSS-SAP и MMSM-SAP данные услуги поддерживают
соединение трех объектов: управления вызовом, дополнительных
услуг и услуги коротких сообщений.
Подуровень
управления
мобильностью
Сеть
Сторона MS
RR
RR
SAP
Язык ресурсов
Протокол определенного
уровня подуровня RR
Подуровень
управления
радиоресурсами
Рис 4-11 Связи подуровня RR
Сеть
Сторона MS
CC
SS
SMS
CC
SS
SMS
Протокол равноправного
уровня MM
Подуровень управления
мобильностью
Подуровень управления
мобильностью
Рис 4-12 Связи подуровня MM
88
Глава 5 Основные функции BTS M900/M1800
5.1 Функции сети
Базовая станция M900/M1800 характеризуется гибкостью построения сети,
возможностью реализации различных сетевых топологий и различных режимов
передачи, а именно: E1, SDH, PON, и xDSL
5.1.1 Построение сети с использованием режиме передачи E1
Как показано на рис. 5-1, BTS M900/M1800 поддерживает различные сетевые
топологии: кольцо, дерево, цепь звезда. Каждая линия на схеме показывает
двунаправленный интерфейс E1.
Топология “Звезда”
Топология “Цепь”
Топология “Дерево”
Рис 5-1 Способы построения сети E1, поддерживаемые M900/M1800 BTS
Различные способы организации сети реализуются с помощью различных режимов
соединения плат TMU. Каждый BIE обеспечивает 4 интерфейса E1. Каждый статив
базовой станции оснащается 2 платами TMU, позволяющими увеличить количество
89
интерфейсов E1 до 8. При подключении одного интерфейса к главной сети,
максимально обеспечивается 7 трибутарных потоков. Далее мы приводим
сравнение различных типов соединений.
(1) Соединение по схеме «звезда»
Данное соединение используется в большинстве случаев. Каждая базовая станция
подключается к BSC напрямую по линиям E1. Соединение по схеме «звезда»
характеризуется простотой сетевой топологии, удобством в обслуживании и
развертывании проекта, меньшим временем на обработку передачи сигнала и
высокой надежностью линии. В основном эту топологию применяют в местах с
высокой плотностью населения. Наращивание емкости осуществляется легко и
просто, но расход линий передачи получается самым высоким.
(2) Соединение по схеме «дерево»
Характеризуется более сложной сетевой структурой, большим временем на
обработку передачи сигнала, меньшей надежностью линий, а также наличием
трудностей в обслуживании и выполнении проекта. Отказы в базовых станциях
верхнего уровня вероятнее всего будут влиять на работу BTS нижнего уровня. С
учетом всех перечисленных характеристик, соединение по схеме «дерево»
применимо в областях с широкой протяженностью и низкой плотностью
абонентов. Сеть с такой топологией очень неудобно расширять, приходится
вносить значительные изменения в структуру сети. Однако, расход линий передачи
– намного меньше, чем при звездообразной топологии. Нужно заметить еще, что
фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ) для сети верхнего уровня имеет при
выборе приоритет для синхронизации базовой станции. Каждая ступень ФАПЧ
ухудшает качество тактовой синхронизации, поэтому число ступеней обработки
передачи сигналов BSC будет ограничено. В целом, в данной схеме соединения
можно подключить последовательно не более 5 базовых станций, т.е. глубина
дерева будет не более 5 уровней.
(3) Соединение по схеме «цепь»
Эта топология имеет больше ступеней обработки передачи сигнала и меньшую
надежность линий передачи. Схема применима в областях с малой плотностью
абонентов, где население распределено в одну полосу, например, территории вдоль
магистралей, железных дорог и др. Данная топология отлично удовлетворяет
требованиям абонентов подобных областей. При таком построении можно
сэкономить большое число единиц оборудования передачи. Так же, как и при
топологии «дерево», по количеству последовательно соединенных базовых
станций, имеются ограничения, т.е. должно быть менее 5 уровней.
На практике, вышеперечисленные топологии применяются интегрировано в одном
проекте. Рациональное комбинирование сетевых топологий повышает качество
услуг и позволяет сократить инвестиции в оборудование.
90
5.1.2 Построение сети с использованием режима передачи SDH
Главный статив BTS оснащен разработанными компанией Huawei платами ASU.
По линиям E1 со стороны BSC обеспечивается доступ к сети SDH (оборудование
производства компании Huawei - SBS155A). Позднее для обеспечения доступа к
сети SDH контроллер BSC будет использовать платы STU.
Благодаря мощным возможностям кросс-коммутации, богатому выбору гибких
интерфейсов и современным функциям программного обеспечения оборудование
передачи производства компании Huawei используется в сетях со сложной
структурой.
Плата ASU при реальном построении сети способна организовать взаимную работу
с оборудованием
SBS155/622A/B или другим стандартным оборудованием
компании Huawei через оптический интерфейс STM-1. При этом в зависимости от
способа построения сети передачи обеспечиваются сетевые топологии в виде
кольца или цепи.
Какую применить структуру, кольцевую или цепочечную, зависит от маршрута
сети. При нормальных условиях кольцевая сеть строится в таких масштабах,
насколько это позволяет маршрут (рис. 5-2), т.к. сеть с кольцевой топологией имеет
отличные способности к самовосстановлению. В местах, где проходит железная
дорога или магистральное шоссе, часто используется сеть, имеющая цепочечную
топологию (рис. 5-3). Однако, даже в таких случаях, если расстояние между
станциями не слишком большое (максимальное расстояние между тремя станциями
≤80км), и имеется достаточное количество оптических волокон (4 волокна), мы
все-таки рекомендуем строить кольцевую сеть.
1. Сеть с кольцевой топологией
Как уже говорилось, такая сеть имеет хорошие способности к самовосстановлению.
При обрыве волокна на определенном участке кольцевая сеть принимает вид цепи,
при этом не оказывается влияния на предоставление услуг в любом направлении.
BTS0
TMU
Оптоволокно
BSC
E1
E1
ASU
ASU
155A
Оптоволокно
Оптоволокно
ASU
E1
TMU
BTS1
Оптоволокно
E1
TMU
BTS2
Кольцевая структура
Рис 5-2 Кольцевая сеть SDH
91
2. Сеть с цепочечной топологией
E1
BSC
Оптоволокно
Оптоволокно
155A
ASU
ASU
E1
E1
TMU
TMU
BTS0
BTS1
Цепочечная структура
Рис 5-3 Цепочечная сеть SDH
5.1.3 Построение сети с использование режима передачи PON
Система PON16 производства компании Huawei поддерживает следующие типы
соединения сетей: звезда, дерево и шина. Система PON16 реализует технологию
пассивного оптического разветвления, поэтому в ней есть возможность
сформировать множество уровней пассивных ветвей. Пассивные оптические
сплиттеры SP можно размещать произвольно согласно топологии, удовлетворяя
самым высоким требованиям построения сети.
Благодаря тому, что в пассивной оптической сети отсутствуют электронные
элементы, такую сеть характеризуют высокая надежность, прозрачная передача
услуг, простота модернизации и низкие затраты на техобслуживание и
эксплуатацию. Поэтому такая сеть имеет широкое применение в районах с
небольшой плотностью населения, в сильно разбросанных друг от друга
населенных пунктах.
Оборудование системы PON16 состоит из устройства PON16-C, расположенного на
стороне BSC, встроенной в BTS платы PAT, оборудования системы управления и
пассивной оптической распределительной сети ODN.
Для системы PON16 максимальное отношение оптических потоков - 1:16, это
означает, что каждый PON16-C поддерживает максимально 16 удаленных плат
PAT. Максимальная емкость PON16 - 16 каналов 2M. Таким образом, каждая плата
PAT может свободно добавлять и удалять 1…4 2M портов.
1. Структура сети с топологией «звезда»
На рис. 5-4 показана сеть, построенная на основе топологии «звезда». Пассивные
оптические сплиттеры SP размещаются в зависимости от требований,
предъявляемых к сети. Максимальное расстояние передачи зависит от количества
оптических ответвлений SP.
92
Т.к. в данной сети – всего один уровень разветвления (один сплиттер SP), то расход
оптических волокон – минимальный, а расстояние передачи будет максимальным.
BTS0
E1
TMU
PAT
Сетевое управление
E1
BSC
BTS1
E1
TMU
PAT
PON16-C
SP
BTS2
E1
TMU
PAT
Топология «звезда»
Рис. 5-4 Организация сети PON в виде «звезды»
2. Структура сети с топологией «дерево»
На рис. 5-5 показана структура сети с топологией «дерево», которая представляет
собой комбинацию звездообразных топологий. Такая структура используется при
широком разбросе абонентов. По сравнению с топологией «звезда», топология
«дерево» имеет большее число уровней пассивных оптических сплиттеров SP,
большую гибкость при построении сети и лучший охват сети.
При такой организации сети максимальное расстояние от платы PAT
терминального окончания в каждом конечном ответвлении зависит от числа
уровней соединения и соотношения ветвей на каждом уровне. Такую сеть
характеризуют большое количество уровней и соотношение ветвей, и наиболее
короткое расстояние. Поэтому при проектировании сети нужно рассчитывать
оптическую мощность, исходя из реального распределения сетевых элементов,
удовлетворяя определенным потребностям в каждом отдельном случае.
BTS
С ете в о е уп р а вл е н и е
BS
E1
SP
SP
PO N16-
PAT E 1 T M
BTS
PAT E 1 T M
BTS
То п о л о ги я « д е р е в о »
PAT E 1 T M
Рис 5-5 Организация сети PON в виде дерева
93
3. Структура сети с топологией «шина»
На рис. 5-6 изображена структура сети с топологией «шина», представляющая
собой несколько двухуровневых «деревьев» и применяющаяся на узких и
вытянутых территориях, как железные дороги, магистрали и реки.
При конкретной организации сети, для того, чтобы распределить оптическую
мощность по всем ветвям и добиться как можно большего расстояния передачи,
необходимо обеспечить лучшее использование ресурсов мощности. Здесь
рациональнее использовать неравномерную передачу мощности по ветвям от
сплиттеров в зависимости от реального распределения элементов и требуемого
расстояния.
E1 PON16-C
BSC
SP
SP
PAT E1 TMU
BTS2
Сетевое управление
PAT
PAT
E1
E1
TMU
TMU
BTS0
BTS1
Топология «шина»
Рис 5-6 Организация сети PON в виде шины
5.2 Описание основных функций радиочастоты
Функции радиочастоты (RF) BTS M900/M1800 удовлетворяют требованиям
протокола GSM05.05, имея такие преимущества, как высокая чувствительность,
гибкая конфигурация и удобство в управлении и обслуживании. Ниже приводится
описание главных функций RF:
5.2.1 Высокая чувствительность приема
Чувствительность приема BTS M900/M1800 превышает уровень -110dBm, что
гарантирует обеспечение показателей канала восходящего звена базовой станции.
Высокая чувствительность приема является также одним из условий для гарантии
большого охвата базовой станции.
5.2.2 Гибкая конфигурация
BTS M900/M1800 поддерживает до 18 несущих частот на каждую BTS. Она
использует как всенаправленный режим, так и режим направленного схождения, и
94
поддерживает конфигурацию из 3 секторов и больше, которые выбирает оператор в
зависимости от его потребностей. Базовая станция также способна компенсировать
потери фидерных линий различной длины путем регулирования коэффициента
направленного действия для гарантии согласованности коэффициента
направленного действия приемной системы.
5.2.3 Удобство в управлении и обслуживании
OMC дистанционно управляет подсистемой радиочастот BTS M900/M1800, а также
корректирует мощность передачи и частоту приема. Аварийные сигналы с
подсистемы RF также передаются на OMC. Оператор может управлять
подсистемой RF с компьютера рабочей станции в центре управления и получать на
него информацию о рабочем состоянии подсистемы RF.
5.2.4 Разнесенный прием
BTS M900/M1800 обеспечивает функцию разнесенного приема. Для реализации
данной функции имеются два отдельных комплекта принимающего оборудования,
включающего антенну, мачтовый усилитель, фидерную линию, распределитель и
приемопередатчик. Эти два комплекта оборудования одновременно модулируют
принимаемые сигналы. Данные сигналы затем декодируются модулем обработки
базовой частоты через алгоритм комбинирования сигналов разнесенного приема.
Возможный коэффициент разнесения - 3…5dBm. С использованием функции
разнесенного приема увеличивается способность приемника базовой станции
противостоять затуханиям, что гарантирует высокое качество приема базовой
станции в сложных условиях радиовещания.
5.2.5 Скачок по радиочастоте
Скачок по радиочастоте (hopping) – это еще один способ улучшения характеристик
базовой станции. Он может увеличить не только способность в борьбе с
затуханиями, но и увеличить безопасность связи. BTS M900/M1800 поддерживает
режим скачка по частоте и может работать, не используя этого режима. Когда
возникает необходимость в скачке, приемопередатчик изменяет рабочую частоту
согласно определенной последовательности частотного переключения под
управлением BSC. Когда в скачке нет необходимости, приемопередатчик
фиксируется на определенной выбранной частоте. Скачок по радиочастоте
осуществляется переключением в реальном времени между двумя частотными
комбайнерами. Метод имеет два преимущества: уменьшение требований к
скорости комбайнера частот и использование одного частотного комбайнера как
резервного на случай, если в скачке не будет необходимости. Таким образом,
увеличивается надежность системы. Кроме того, помимо традиционного скачка в
кадре (frame hopping), BTS M900/M1800 также поддерживает скачок в канальном
интервале (TS), еще более повышая способность в борьбе с затуханиями.
5.2.6 Управление мощностью
BTS M900/M1800 обеспечивает функции управления статической и динамической
мощностью, а также отключение незанятого канального интервала. Диапазон
управления статической мощностью равен 12dB, по 2dB на каждый уровень.
95
Данная функция дает возможность оператору регулировать область охвата BTS.
Диапазон управления динамической мощностью - 30dBm, по 2dB на каждый
уровень. BSC способен регулировать мощность передачи BTS согласно расстоянию
между мобильными абонентами и BTS, когда мобильные абоненты находятся на
разных расстояниях от BTS. Когда канальный интервал не занят, перестают
появляться сигналы нисходящей линии, тогда BSC посылает команды к BTS для
отключения мощности передачи данного интервала. Затухание после отключения
превышает уровень 70dBm (выходной уровень - менее 36dBm). Вышеуказанные
функции по управлению мощностью могут увеличить как эффективность
передатчика, так и надежность усилителя мощности, а также уменьшить влияние
передатчика.
5.3 Обработка базового диапазона
Блок обработки базового диапазона выполняет, главным образом, функции
физического уровня по интерфейсу Um и реализует всю обработку данных
базового диапазона полнодуплексного канала в кадре TDMA. В направлении
передачи он осуществляет выравнивание по скорости, кодирование канала и
перемежение, шифрование и формирование пакетов по технологии TDMA. В
направлении приема он реализует цифровую демодуляцию, дешифрование,
преобразование обратное перемежению (de-interleaving), декодирование канала и
выравнивание по скорости.
5.3.1 Поддерживаемые типы каналов
Блок обработки базового диапазона поддерживает следующие типы каналов:
TCH/EFS: Улучшенный полностью речевой канал нагрузки
TCH/FS: Полностью речевой канал трафика
TCH/F9.6: Полно-скоростной канал трафика данных (9,6Кбит/с)
TCH/F4.8: Полно-скоростной канал трафика данных (4,8 Кбит/с)
TCH/F2.4: Полно-скоростной канал трафика данных (≤2,4Кбит/с)
FCCH: Канал частотной коррекции
SCH: Канал синхронизации
BCCH: Канал управления вещанием
PCH: Канал персонального радиовызова
RACH: Канал произвольного доступа
AGCH: Канал разрешаемого доступа
SDCCH/8: Автономный выделенный канал управления
SACCH/C8: Медленный канал управления/SDCCH/4
SACCH/F: Медленный канал управления/Полно-скоростной канал
нагрузки
FACCH/F: Быстрый канал управления/Полно-скоростной
SDCCH/C4:
Автономный
выделенный
канал
управления,
совмещенный с BCCH/CCCH
SACCH/C4: Медленный связанный канал управления/SDCCH/4
CBCH: Канал сотового вещания
SDCCH/8+SACCH/8
96
5.3.2 Поддерживаемые комбинации каналов
Блок обработки базового диапазона поддерживает следующие типы комбинации
каналов:
TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF
FCCH+SCH+BCCH+CCCH
FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4
BCCH+CCCH
SDCCH/8+SACCH/8+CBCH
FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4+CBCH
где, CCCH=PCH+RACH+AGCH
5.4 Обработка сигнализации
В обработке сигнализации используются две основные функции BTS M900/M1800:
Обмен данными между MS и BSS/NSS по интерфейсу Um;
Подсистема управления радиоресурсами под управлением BSC.
Обработка сигнализации BTS M900/M1800 включает 4 функции: управление
радиоканалом, управление выделенным каналом, управление общим каналом и
управление TRX.
5.4.1 Функция управления радиоканалом
Данная функция поддерживает следующие процедуры:
Процедура индикации установления канала: через нее BTS
индицирует установление многокадрового канала от MS. После этого
BSC устанавливает канал связи SCCP с MSC.
Процедура запроса на установление канала: через нее BSC делает
запрос на установление многокадрового канала по радио-маршруту.
Процедура индикации разъединения канала: через нее BTS
информирует BSC о том, что работа радиоканала MS завершена.
Процедура запроса разъединения канала: через нее BSC делает
запрос на разъединение радиоканала.
Процедура передачи сообщения уровня 3 интерфейса Um (в
режиме подтверждения): через нее BSC делает запрос в BTS о
передаче подтвержденного прозрачного сообщения уровня 3
интерфейса Um.
Процедура приема сообщения уровня 3 интерфейса Um (в режиме
подтверждения): через нее BSC делает запрос в BTS о приеме
подтвержденного прозрачного сообщения уровня 3 интерфейса Um.
Процедура передачи сообщения уровня 3 интерфейса Um (в не
подтверждающем режиме): через нее BSC делает запрос в BTS о
передаче не подтвержденного прозрачного сообщения уровня 3
интерфейса Um.
Процедура приема сообщения уровня 3 интерфейса Um (в не
подтверждающем режиме): через нее BSC делает запрос в BTS о
97
приеме не подтвержденного прозрачного сообщения уровня 3
интерфейса Um
Процедура индикации ошибки в канале: через нее BTS оповещает
BSC об отклонениях на уровне радиоканала.
5.4.2 Функция управления выделенным каналом
Данная функция поддерживает следующие процедуры:
Процедура включения канала: с ее помощью BSC дает указание
BTS активизировать выделенный канал для определенной MS.
После включения данного канала BSC дает указание о коммутации
данного канала с MS через команды назначения или переключения.
Процедура изменения режима канала: через нее BSC делает
запрос в BTS об изменении режима активного канала.
Процедура
тестирования
хэндовера:
используется
для
тестирования доступа переключаемой MS между BTS, на которую
осуществляется хэндовер, и BSC.
Процедура запуска шифрования: используется для запуска
шифрования, определяемого в спецификациях GSM 04.08.
Процедура отчетности по просмотру: включает обязательную
основную процедуру отчетности по просмотру и необязательную
процедуру отчетности по просмотру с предварительной обработкой,
через которую BTS предоставляет отчет по все параметрам,
связанным с решением о хэндовере, на BSC.
Процедура деактивизации канала SACCH: В соответствие с
требованиями к процедуре деактивизации каналов в спецификациях
GSM 04.08, BSC отключает канал SACCH TRX через данный канал.
Процедура освобождения радиоканала: через нее BSC оповещает
BTS об освобождении радиоканала, который не используется.
Процедура управления мощностью MS: через нее BSS управляет
мощностью передачи MS, соединенной с определенным активным
каналом. Решение об управлении мощностью MS принимается в
BSC и не обязательно в BTS.
Процедура управления мощностью базовой станции: через нее
BSS управляет мощностью передачи активного канала TRX.
Решение об управлении базовой станцией принимается в BSC и, не
обязательно, в BTS.
Процедура управления отказом в соединении: через нее BTS
информирует BSC о разъединении активного выделенного канала.
Процедура запроса о физических параметрах окружающей
среды: перед решением о модификации канала BSC получает
информацию о физических параметрах указанного канала. Это не
обязательная процедура.
Процедура об изменении информации SACCH: через нее BSC
оповещает BTS об изменении дополнительной информации по
определенному каналу SACCH (системная информация).
98
5.4.3 Функция управления общим каналом
Данная функция поддерживает следующие процедуры:
Процедура запроса канала MS: процедура начинает работать,
когда в TRX с мобильной станции приходит сигнал произвольного
доступа (“запрос канала”).
Процедура персонального радиовызова: процедура используется
для персонального вызова мобильной станции по назначенному
подканалу персонального вызова. Используется для вызова
мобильной станции и запускается с помощью MSC и BSC. BSC
идентифицирует группу персонального радиовызова согласно
идентификатору вызываемой мобильной станции. Показатели
группы персонального радиовызова передаются BTS вместе с ID
мобильной станции.
Процедура немедленного назначения: через нее BSC распределяет
выделенный канал для мобильной станции, как только мобильная
станция получает начальный доступ к BTS.
Процедура удаления отображенных данных: через нее BTS
оповещает BSC о том, что сообщение немедленного распределения
RIL3-RR удалено из-за перегрузки AGCH.
Процедура индикации нагрузки CCCH: через нее BTS оповещает
BSC о нагрузке по определенному каналу AGCH, если данная
нагрузка превышает границу, определенную конфигурацией OM.
Период индикации также определяется конфигурацией OM.
Процедура изменения информации по радиовещанию: через нее
BSC оповещает BTS о новой системной информации по каналу
BCCH.
Процедура сотового вещания короткого сообщения: через нее
BSC делает запрос BTS о распределении короткого сообщения
сотового вещания.
5.4.4 Функция управления TRX
Данная функция поддерживает следующие процедуры:
Процедура модификации дополнительной информации SACCH:
через нее BSC оповещает BTS о новой системной информации по
всем прямым каналам SACCH.
Процедура индикации радиоресурсов: через нее BTS оповещает
BSC об уровне влияния на каждый свободный выделенный канал
TRX.
Процедура управления потоком: через нее RUC оповещает BSC о
перегрузке местного TRX. Возможные причины перегрузки –
перегрузка CCCH, перегрузка ACCH и перегрузка процессора.
Процедура отчетности по ошибкам: через нее BTS предоставляет
отчет BSC об обнаруженной нисходящей информации, по которой
не могут отчитаться другие процедуры.
99
5.5 Управление и обслуживание
BTS M900/M1800 имеет мощные функции эксплуатации и обслуживания (O&M).
BTS имеет четыре главных функциональных модуля: модуль загрузки
программного обеспечения, модуль управления конфигурацией характеристик
объектов базовой станции, модуль управления и мониторинга рабочего состояния
оборудования.
Для каждой платы BTS есть резервная программа, сохраняемая в BSC. Загрузка
программного обеспечения осуществляется в базовой станции с помощью BSC,
когда BTS находится в начальной стадии работы или произошел успешный сброс
BTS, или версия программного обеспечения BTS модернизировалась.
Управление конфигурацией характеристик включает конфигурацию характеристик
сот, модулей носителей радиочастот, управление каналами и другими объектами, а
также управление A-bis-интерфейсом и оборудованием передачи.
Управление оборудованием включает переключение, сброс, обнаружение сбоя,
тестирование характеристик, а также наблюдение за статистикой и отчет о
состоянии.
Управление рабочим состоянием включает наблюдение и запись всех видов
информационных потоков в базовой станции, обработку изменений состояний и
модификацию параметров окружающей среды.
Далее мы приводим подробное описание данных функций.
5.5.1 Загрузка программного обеспечения
1. Загрузка программного обеспечения TMU
После включения электропитания или сброса (как автоматический сброс, так и по
команде с BSC) модуля TMU требуется подтверждение на запрос версии
относительно всех существующих версий программ для того, чтобы убедиться, что
версия знакома BSC. Если номер версии – некорректен, BSC загрузит правильную
версию в TMU.
Все программы, загружаемые с BSC в TMU, хранятся в Flash-памяти TMU. Когда
BSC делает запрос на включение, TMU осуществляет управление новой версией
программы.
2. Загрузка программы с TMU на функциональную плату
После сброса (непосредственного или автоматического) платы посылается
подтверждение запроса на версию программы к TMU. TMU проверяет, идентичен
ли номер версии номеру версии, записанной в FLASH-памяти. Версия
активизируется, если подтверждение есть, а если подтверждения нет, то для платы
загружается версия, хранящаяся в TMU, таким образом, гарантируется
функционирование правильной версии на плате. Кроме того, BSC может также
модернизировать версию программы платы через TMU.
В случае если всему программному обеспечению определенного типа платы
необходима модернизация, при загрузке программного обеспечения применяется
режим «точка-точка» и, таким образом, уменьшается требуемое для загрузки время
и объем связи. Режим «точка-точка» также применяется при модернизации
отдельной программы платы. Достоверность программы – очень важна, поэтому
100
как уровень 2, так и уровень 3 должны иметь систему подтверждения и
перезагрузки для гарантии высокой надежности.
3. Централизованное управление версиями программного обеспечения
Для осуществления модификации или модернизации программного обеспечения
существует функция аварийной загрузки программы с BSC или MMI на платы BTS.
Как уже говорилась, эта функция выполняется платой TMU. На плате TMU
хранятся две версии программы плат TMU, TBU (включая SCP, CHDSP и EQDSP),
и номера версий. BSC или MMI могут активизировать обе программы для работы, а
могут загрузить новую версию. Также BSC или MMI могут получить информацию
версий программного обеспечения всех плат с платы TMU и отображать ее с
помощью графического интерфейса компьютера BSC и MMI
5.5.2 Управление A-bis-интерфейсом
1. Управление A-bis-интерфейсом
Интерфейс A-bis – интерфейс связи между BTS и BSC, главным объектом
управления которого является коммутация канальных интервалов (интерфейс E1
базовой станции), а также использует подсистему управления уровнем канала
данных.
Таким образом, управление интерфейсом A-bis охватывает два аспекта: управление
соединением на уровне 1 и управление уровнем канала сигнализации.
Оборудование коммутации канальных интервалов A-bis-интерфейса BTS
M900/M1800 ответственно за коммутацию каналов линии E1 и каналов HW внутри
статива c целью установления соединения звеньев уровня 1 и уровня 2.
Управление A-bis-интерфейсом обладает следующими функциями:
(1) Установка TEI (как OML, так и RSL)
(2) Установление соединения канала сигнализации
(3) Разъединение канала сигнализации
(4) Установление соединения канала нагрузки
(5) Разъединение канала нагрузки
2. Управление передачей
Передача представляет собой каскадную передачу сигналов E1. Реализация данной
функции – такая же, как и предыдущей функции. Передача E1 и коммутация
каналов интерфейса A-bis реализуются через плату BIE. Соединение звеньев на
уровне 1 осуществляется с помощью модификации конфигурации оборудования
коммутации канальных интервалов между BIE и линиями E1. Один BSC
обслуживает несколько BTS, и между BSC и BTS возможны различные
соединения, например, звезда, цепь, дерево или интегрированное соединение,
которое способствует гибкой организации сети. Все вышеперечисленные
топологии, за исключением звезды, имеют каскадное управление сигналами E1, т.е.
реализуют прямую передачу канальных интервалов, которые принадлежат не
локальной BTS, а BTS нижнего уровня. Кроме того, кольцевое соединение
участвует в управлении кольцевой петлей.
101
Управление передачей обладает следующими функциями:
1) Установка многоточечного соединения
2) Удаление многоточечного соединения
3) Установка соединения «кольцо»
4) Удаление соединения «кольцо»
5.5.3 Управление радиоинтерфейсом
Управление радиоинтерфейсом, в основном, касается конфигурации параметров.
Конфигурация определяет физический и логический каналы радиоинтерфейса,
включая структуру характеристики сот, характеристики носителей и
характеристики каналов. Параметры физического канала радиоинтерфейса
включают параметры носителя и параметры канальных интервалов. Параметры
логического канала включают тип канала и его сообщения, особенно системные
сообщения, определяемые как характеристикой каналов, так и характеристикой
сот.
1. Установка характеристик BTS
Характеристики BTS – это параметры, которые относятся ко всем сотам, но не
относятся к определенным частотам и каналам. Эти параметры следующие:
(1) Ограничение уровня интерференции
(2) Показатель среднего уровня интерференции
(3) Оценка порогового значения сбоя в соединении - на основе частоты
появления битовых ошибок или оценка порогового значения уровня сигнала
приема.
(4) T200, включая показание синхронизации T200 следующих каналов:
SDCCH
FACCH (полноскоростной)
FACCH (полускоростной)
SACCH (относящийся к TCH, SAPI=0)
SACCH (относящийся к SDCCH)
SDCCH (SAPI=3)
SACCH (relevant to TCH, SAPI=3)
(5) Максимальное значение запаса по времени (timing advancing)
(6) Период индикации перегрузки
(7) Пороговая величина нагрузки CCCH
(8) Период индикации нагрузки CCCH
(9) Оценка порогового значения занятости RACH
(10) Номер канального интервала средней нагрузки TACH
(11) Эфирное время BTS
(12) Максимальное время перегрузки сообщения физического канала (Ny 1)
(13) Действительное количество радиочастот BCCH
(14) Идентификационный код базовой станции (BSIC)
(15) Время начала конфигурации
102
2. Установка характеристик носителя
Характеристики носителя – это параметры, характеризующиеся определенной
несущей частотой и включающие в себя:
(1) Снижение максимальной мощности RF
(2) Список абсолютных номеров каналов RF
3. Конфигурация характеристик канала
Характеристики канала относятся к параметрам, связанным с определенным
каналом, включая:
(1)
Последовательный номер скачка по частоте
(2)
Индекс смещения местоположения мобильной станции (MAIO)
(3)
Список абсолютных номеров каналов RF
(4)
Время запуска конфигурации
(5)
Номер последовательности обучения
(6)
Способ комбинации каналов
4. Показатели расширения управления радиоинтерфейсом
Характеристики протокола техобслуживания и эксплуатации базовых станций
оговорены в GSM 12.21. Данный протокол еще не совершенен, и при реальном
применении некоторые характеристики необходимо расширять. Расширение
протокола BTS M900/M1800 включает в себя: установку атрибутов расширения
BTS и установку атрибутов расширения группы базовых станций (site).
1) Установка атрибутов расширения BTS
Атрибуты расширения BTS: режимы скачка по частоте
2) Установка атрибутов расширения группы базовых станций
Атрибуты расширения группы базовых станций: параметры окружающей среды,
синхронизации оборудования (источник синхросигнала синхронизации ведомого
режима, значения DAC).
5.5.4 Управление тестированием
Управление тестированием – одна из важных функций в обслуживании базовой
станции. Когда в работе базовой станции происходит сбой, необходимо провести
соответствующее
тестирование
для
того,
чтобы
идентифицировать
месторасположение отказа. Во время работы базовой станции необходимо
регулярно проводить тестирование по определенным позициям для того, чтобы
отслеживать изменения параметров базовой станции, предупреждая о возможности
отказа в определенных блоках.
Принимая во внимание возможность улучшения обслуживания базовой станции в
будущем, необходимо повысить требования к функциям тестирования. Они
являются частью функций обслуживания, нуждающихся в расширении.
103
Существует много способов тестирования, среди которых важными являются
следующие:
1) Тестирование звена интерфейса Abis TRX.
2) Самотестирование функционального объекта:
Самотестирование базовых станций
Самотестирование соты
Самотестирование несущей частоты
Самотестирование плат
1. Тестирование показателей, определяемых в GSM12.21.
(1) Тестирование обратного контура радиосвязи (через антенну)
(2) Тестирование обратного контура радиосвязи (через трансивер)
(3) Самотестирующие функции BTS
5.5.5 Управление состоянием
Управление состоянием – одна из важнейших функций работы базовой станции.
Информация о состоянии каждого логического и физического объекта базовой
станции распределяется и хранится в трех объектах: BSC, OMU и на плате. Одно из
основных условий для работы станции надлежащим образом – это достоверность и
согласованность информации, хранящейся в трех объектах.
Управляемые состояния BTS могут быть трех типов: состояние управления,
рабочее состояние и состояние доступности. Информация об этих состояниях
хранятся распределенным способом в BSC, OMU и на платах, гарантируя
достоверность и согласованность состояний на трех уровнях. Это одно из основных
условий для нормального функционирования базовых станций. Согласованность
крайне важна для всех трех состояний. Несогласованность состояний может
привести к потери ресурсов, когда доступные каналы невозможно распределить,
или это может привести к неспособности обеспечения услуг должным образом изза распределения плохих каналов.
Плата TMU выполняет мониторинг установки и разъединения различных звеньев
связи, контролирует состояние различных плат. При каких-либо изменениях в BSC
и MMI предоставляются отчеты, и эти изменения отображаются в графическом
интерфейсе OMC.
5.5.6. Управление отчетностью по событиям
Отчет по событиям – это, в основном, отчетность по ошибкам, как внутри базовой
станции, так сигналы аварийный датчиков, которые оповещают о произошедших
опасных явлениях или опасных ситуациях, которые возникли или могут произойти.
Т.к. такие отчеты крайне важны, необходимо обеспечить то, чтобы все команды и
отчеты доходили до назначения и правильно разъяснялись, а также необходимо
обеспечить доставку обратных ответных сообщений. Как обеспечивается доставка
ответных сообщений сверху вниз, оговаривается в протоколе GSM 12.21, механизм
доставки в обратную сторону еще не определен протоколом. Для простоты и
сохранения кодов команд отчеты снизу вверх рассматриваются как ответы.
104
Базовой станцией могут управлять только два блока: BSC и MMI, при этом они
могут управлять одновременно. Если рабочее состояние базовой станции
изменяется (например, при установке параметров), то одновременно управлять оба
блока не могут, а может только тот, у которого есть права на управление. По
умолчанию в большинстве случаев права на управление имеет BSC. Чтобы
получить право на управление, MMI должен послать в BSC запрос об изменении
состояния управления. После того, как BSC подтвердит запрос, он посылает
команду об изменении состояния управления, изменяя, таким образом, право на
управление в пользу MMI; после чего MMI может выполнять любые функции
управления базовой станцией. Когда MMI закончит выполнять функции
управления, он должен сделать запрос в BSC об отключении права на управление.
В BTS M900/M1800 есть два типа аварийной сигнализации: аварийная
сигнализация платы и аварийная сигнализация окружающей среды.
1. Аварийная сигнализация с платы
Когда аварийный сигнал идет с платы или идет аварийный сигнал об окружающей
обстановке, или аварийный сигнал пропадает, коллектор аварийной информации об
окружающей среде и плате докладывает об этом в TMU, который затем
немедленно докладывает в BSC и MMI и принимает необходимые меры с целью
уменьшения потерь. Аварийные сигналы в зависимости от причины
классифицируются на следующие виды:
(1) Аварийная сигнализация канала передачи и связи
Аварийные сигналы о прерывании связи в канале E.
(2) Аварийная сигнализация подсистемы синхронизации
Различные типы аварийной сигнализации синхросигналов и сигнализация
синхронизации TBU
(3) Аварийная сигнализация системы электропитания
Аварийная сигнализация о превышении напряжения или недостаточном
напряжении электропитания в подсистеме несущей частоты и аварийная
сигнализация об отказах в системе электропитания.
(4) Другие виды сигнализации
Отказы плат, сигнализация о работе внутренней шины и ошибок при
работе программного обеспечения.
При получении аварийных сообщений с плат плата TMU принимает меры в
зависимости от серьезности аварии. При аварийном сигнале о полном выходе из
строя платы необходимо срочно принять меры по замене этой платы, отключить
электропитание подсистемы несущей частоты, уменьшая, таким образом,
возможность возникновения серьезных последствий. Плата TMU отсылает BSC и
MMI все аварийные сигналы, отображает их с помощью графического интерфейса
MMI или заднего административного модуля BSC, дает оператору подсказки и
консультации для принятия дальнейших мер по устранению аварийной ситуации.
105
2. Аварийная сигнализация об окружающей среде
Часть аварийных сигналов об окружающей среде собирает плата TMU, а часть внешний блок аварийной сигнализации, включая, сигналы о наличии огня, дыма,
несанкционированного вторжения, намокания, отклонения температуры и
влажности от заданной величины. Как только плата TMU принимает аварийный
сигнал об окружающей среде, она начинает активизировать через блок аварийной
сигнализации внешние устройства: устройства кондиционирования воздуха,
огнетушители, устройства по устранению дыма, влагопоглотители. Далее плата
предоставляет отчетную информацию BSC и MMI, отображает ее с помощью
графического интерфейса MMI или заднего административного модуля BSC,
консультируя администратора сети о том, какие необходимо принять меры для
устранения аварийной ситуации.
5.5.7 Управление оборудованием
1. Переключение на резервное оборудование
Для
наиболее
важных
частей
оборудования
применяется
режим
«активный/резервный». Когда отказывает главная плата, автоматически или по
команде управления происходит переключение на резервную плату, уменьшая,
таким образом, потери. Команду на переключение может также подать контроллер
базовой станции.
Когда BSC посылает команду на включение резервного оборудования, плата
принимает эту активизированную в BSC команду прямо от OMU. Или же
переключение производится самой платой и после этого на BSC посылается
сообщение.
2. Начало работы
При запуске оборудования возникают проблемы синхронизации и начальной
стадии работы. Функция начала работы используется как раз для того, чтобы
оборудование начинало работать в нужный момент времени.
3. Команда повторной инициализации
По какой-либо из причин управляемый объект может сделать запрос на повторное
задание начальных условий: по причине отказа в оборудовании или необходимости
повторной конфигурации данных крупной области. В этом случае BSC посылает
команду через TMU для инициализации.
4. Конфигурация внешних устройств BTS
Для каждого BTS может быть установлено несколько внешних устройств:
кондиционер, увлажнитель, осушитель, управляемая видеокамера и другие. При
управлении они объединяются в несколько выходных параметров.
106
5. Отключение электропитания для RF
Когда в оборудовании несущей частоты происходит отказ, например, увеличение
температуры или сильное превышение отношения стоячей волны, рекомендуется
отключить данную несущую частоту, в том числе и электропитание усилителя
мощности, с целью уменьшения опасности выхода оборудования из строя. При
отключении электропитания локальной области остаются работать только несущие
частоты BCCH. Что касается основных функций, то функция восстановления
местоположения остается, а речевой трафик уменьшается для того, чтобы
увеличить ресурс работы оборудования вторичного электропитания.
6. Чтение версии программного и аппаратного обеспечения
Во время техобслуживания, например, когда происходит модернизация программы,
номера версий программного и аппаратного обеспечения проверяются, в случае их
несоответствия. После запуска OMU номера версий программного и аппаратного
обеспечения прочитывается заново для того, чтобы обновить базу данных для
будущей проверки и оценить, идентичен ли номер версии конфигурации.
7. Сброс и повторная инициализация функциональной платы
После сброса плата запрашивает о повторной инициализации. Процесс повторной
инициализации такой же, как и у платы, вызываемой для инициализации OMU при
включенном питании, а именно, сначала конфигурируются требуемые параметры, а
затем запускается плата.
8. Обработка аварийных сигналов с платы и аварийных сигналов
окружающей среде
об
Как уже говорилось, аварийная сигнализация базовой станции может быть двух
типов: аварийная сигнализация с платы и аварийная сигнализация об окружающей
среде. Аварийные сигналы об отказе платы передаются в TMU. Часть аварийных
сигналов об окружающей среде собирает плата TMU, а часть - внешний блок
аварийной сигнализации. TMU немедленно сообщает обо всех аварийных
сообщениях BSC и принимает необходимые срочные меры.
5.5.8 Конфигурация BTS
1. Логическая конфигурация BTS
Цель логической конфигурации BTS – определить номер локальной соты, блока
обработки базового диапазона, блока несущей частоты и других основных
параметров конфигурации BTS. При этом во время работы допустимо добавление и
удаление логических устройств.
2. Физическая конфигурация функциональной платы
По отношению к предыдущей функции, данная функция конфигурирует, добавляет
и удаляет одиночные платы для BTS.
107
5.5.9 Трассировка операций управления
1. Трассировка интерфейса
Часто бывает необходимо во время работы производить трассировку различных
сообщений с интерфейса для обеспечения удобства при тестировании,
обнаружении и локализации сбоя в работе. Для трассировки доступны различные
интерфейсы, включая интерфейс между уровнем 3 TMU и более низкими его
уровнями, а также радиоинтерфейс (Um-интерфейс). Кроме того, допускается
отслеживание новых интерфейсов также для удобства тестирования.
2.Отслеживание ресурсов
Показатели по использованию ресурсов – это очень важные параметры для анализа
эффективности программы и состояния. Они являются также еще и значительными
показателями для проверки системы, удовлетворяет ли она требованиям. Также это
ценно для задач диспетчеризации. Скорость заполнения CPU – это параметр,
доступный только на настоящий момент. Запуск или остановка данной функции
выбираются согласно требованиям по регулированию потоком нагрузки.
3. Журнальный отчет
Ведение журнала записей процесса управления системой – один из лучших
способов отслеживания ошибок. Как только в системе происходит отказ, журнал
может быть использован для определения месторасположения отказа и принятия
решения по устранению, а также статистического анализа рабочего состоянию
программного обеспечения. Программный журнал TMU содержит, в основном, два
типа информации: сообщение интерфейса, о котором уже упоминалось выше, и
запись ввода запрещенного потока в управление. Процесс трассировки интерфейса
описывался выше, а журнал, являющий записью данного процесса, хранится в
буферной области памяти. Кроме того, информация журнала каждой
функциональной платы посылается в TMU, от которого он прозрачно передается в
BSC или восстанавливается в буферной памяти.
5.5.10 Другие функции
1. Выбор свойств
Все типы параметров объектов управления представляются в виде свойств,
большинство из которых конфигурируются при инициализации базовой станции с
помощью BSC, а часть изменяются во время работы. Любое свойство во время
обслуживания можно проверить, что полезно при оценке рабочего состояния
базовой станции.
2. Установка пороговых значений аварийной ситуации.
Ради безопасности базовой станции обязательны ограничения, например,
ограничение рабочей мощности RF и скорости стоячей волны, что осуществимо
путем установки определенных пороговых значений.
108
3. Тестирование канала OML
Для гарантии должного управления каналом OML и для мониторинга его
состояния BSC передает некоторые обычные сообщения к OMU для наблюдения за
его каналом. При этом синхронизация BSC в реальном времени также передается с
использованием этих команд, принятых за эталонные синхросигналы высшего
уровня.
4. Команды прозрачной передачи
Для удобства отладки и добавления новых функций используются команды
прозрачной передачи. Такая передача позволяет гибко передавать некоторые
команды отладки на определенные платы.
109
Глава 6 Рабочие характеристики
6.1 Общие характеристики оборудования
6.1.1 Потребление мощности
Условия измерений: температура - 25°C; относительная влажность 80%; выходная
мощность усилителя - 40Вт. Измерение параметров осуществляется на разъемах
электропитания статива (а именно, на выходе первичного электропитания) через 30
минут после его включения.
Данные потребления мощности для стативов различной конфигурации приведены в
таблице 6.1-1:
Таблица 6-1 Потребление мощности BTS M900/M1800 различной конфигурации.
Количество
несущих частот
Напряжение, В
Ток, А
Потребление
мощности, Вт
6
5
4
3
2
1
26.8
26.8
26.8
26.8
26.8
26.8
44.3
37.8
31.2
24.7
17.2
10.7
1187
1013
836
662
461
287
6.1.2 Синхронизация
Частота: 1,3x107 Гц, с гарантированной точностью поддержания ±3×10-8 (0,03
ppm).
Изменение частоты при изменении температуры в диапазоне от 0°C до 70°C
- в пределах ±5×10-8.
Годовая скорость старения: в пределах ±5×10-7
6.1.3 Требования к условиям окружающей среды
Для BTS M900/M1800 внутреннего исполнения необходимо устройство
автоматического регулирования температуры внутри автозала.
Температура окружающей среды: -5ºС … +45ºС;
относительная влажность: 15-85%.
Для мониторинга условий окружающей среды необходим блок аварийной
сигнализации.
6.1.4 Надежность
Данные по наработке на отказ (MTBF) базовых станций различных конфигураций
приведены в таблице 6-2:
110
Таблица 6-2 MTBF для M900/M1800 BTS
Конфигурация
соты
Скорость накопления
O(1)
37.452
35000
O(2)
33.996
30000
S(2/2/2)
56.560
18000
S(4/4/4)
75.414
15000
S(6/6/6)
97.834
11000
-6
отказов (х10 ч)
MTBF(ч)
6.1.5 Габариты
Габариты статива BTS M900/M1800:
Высота×ширина×глубина=1440мм×650мм×500мм
6.1.6 Вес
При отсутствии плат статив BTS весит около 120 кг, а при полной конфигурации 200 кг.
6.2 Параметры радиоинтерфейса
BTS M900/M1800 – стандартная базовая станция, разработанная согласно
протоколу GSM Phase2, и предназначенная для работы в стандартных диапазонах
частот GSM900/M1800:
(1) BTS системы M900
Диапазон частот приема: 890…915MГц
Диапазон частот передачи: 935…960MГц
Расширенный частотный диапазон:
Диапазон частот приема: 880…890MГц
Диапазон частот передачи: 925…935MГц
(2) BTS системы M1800
Диапазон частот приема: 1710…1785MГц
Диапазон частот передачи: 1805…1880MГц
Шаг сетки частот: 200кГц. Показатели интерфейса, данные в этой главе,
получены путем измерений в нижнем канале (B), среднем канале (M) и верхнем
канале (T) диапазона, что позволяет охватить весь частотный диапазон работы
111
базовой станции. За исключением отдельных случаев, в качестве методов
измерений применялись методы, определенные в протоколах GSM11.20.
6.2.1 Основные характеристики приемника
1. Чувствительность приемника
Условия измерений: канал FCH/FS без скачка по частоте; частота появления
битовых ошибок и частота пропадания кадров соответствуют требованиям GSM
5.05 (табл. 1).
(1) BTS системы M900
Статическая чувствительность: превышает –110 дБм
Чувствительность для различных направлений: превышает –104 дБм для каждого
из режимов вещания TU3, TU50, RA250 и HT100.
(2) BTS системы M1800
Статическая чувствительность: превышает –108 дБм
Чувствительность для различных направлений: превышает –104 дБм для каждого
из режимов вещания TU3, TU50, RA250 и HT100.
2. Диапазон уровня входного сигнала приемника
На рис. 6-3 продемонстрирована связь между частотой появления ошибки разряда
II типа в канале TCH/FS и уровнем входного сигнала, при статическом вещании:
(1) BTS M900
Таблица 6-3 Связь между частотой битовых ошибок II типа и уровнем входного сигнала
для BTS M900
Диапазон входного уровня
Уровень статической
чувствительности: ниже 84дБм
-84дБм~40дБм
Частота битовых ошибок
типа II
<2%
<10
-4
-40дБм~15дБм
<10
-3
(2) BTS M1800
Таблица 6-4 Связь между частотой появления ошибки в разряде II типа и входным
уровнем для BTS M1800
Диапазон входного уровня
Уровень статической
чувствительности: ниже 84дБм
-84дБм~40дБм
-40дБм~23дБм
Частота битовых ошибок
типа II
<2%
<10-4
<10-3
112
3. Предельные параметры, для которых соблюдается заданная
частота появления ошибки
Частота появления ошибки должна удовлетворять техническим требованиям даже
тогда, когда в приемник вместе с полезными сигналами –101дБм поступают
синусоидальные помехи с частотой и уровнем сигнала, указанными в табл.6.2-2.
Таблица 6-5 Частота и уровень синусоидальных помех M900
Относительная
частота помех внутри
рабочего диапазона
600КГц≤|f-f0|<800 КГц
800 КГц ≤|f-f0|<3.0 КГц
3.0MГц≤|f-f0|
Уровень, дБм
-26
-16
-13
Частота вне рабочего
диапазона
0.1MГц≤f<870MГц
925MГц≤f<12750MГц
Уровень, дБм
0
0
Таблица 6-6 Частота и уровень синусоидальных сигналов помех M1800
Относительная
частота помех внутри
рабочего диапазона
600КГц≤|f-f0|<800КГц
Уровень, дБм
-35
Частота вне рабочего
диапазона
0.1MГц≤f<1690MГц
1805MГц≤f<12750MГц
Уровень, дБм
0
0
800КГц≤|f-
3.0MГц≤|f-f0|
f0|<3.0MГц
-25
-25
“f0”здесь означает частоту полезного сигнала, а “f” – частоту помехи.
4. Характеристики устойчивости к помехам
В таблице 6-7 показана связь между отношением сигнал/помеха (C/I) и частотой
появления ошибки II типа в канале TCH/FS, который тестируется в режиме без
использования скачка по частоте, при уровне полезного сигнала –85дБм. Результат
измерений для M900 и M1800 – одинаков.
Таблица 6-7 Связь между C/I и частотой появления ошибочного разряда II типа в канале TCH/FS для
BTS M900/М1800
Частота помехи
C/I（дБ）
Частота появления ошибочного
разряда II типа в канале TCH/FS
f = f0
9
<0.5%
| f – f0| = 200КГц
-9
<1%
| f – f0| = 400КГц
-41
<10-3
“f0” – частота полезного сигнала, “f” – частота помехи.
113
5. Подавление сигнала взаимной модуляции (нелинейные
искажения)
1) M900 BTS
Когда полезные сигналы (сигналы, уровень которых на 3дБм выше эталонной
чувствительности) передаются в приемник вместе с двумя сигналами помех 43дБм, то скорость появления ошибочного разряда, измеряемого в канале TCH/FS,
превышает 2%. Частота и режим модуляции сигналов помех будут удовлетворять
требованиям GSM11.20.
2) M1800 BTS
Когда полезные сигналы (сигналы, уровень которых на 3дБм выше эталонной
чувствительности) передаются в приемник вместе с двумя сигналами помех 49дБм, то скорость появления ошибочного разряда, измеряемого в канале TCH/FS,
превышает 2%. Частота и режим модуляции сигналов помех будут удовлетворять
требованиям GSM11.20.
6. Паразитное излучение
Параметры – одинаковы для базовых станций M900 и M1800:
Излучение в диапазоне 9КГц~1ГГц: < -57дБм
Излучение в диапазоне 1ГГц~12.75ГГц: < -47дБм
6.2.2 Основные технические характеристики передатчика
1. Средняя мощность несущей частоты
Средняя мощность несущей частоты BTS M900 и M1800, тестируемая на входе
сумматора - 46дБм;
Предельные отклонения: 0~2дБм.
2. Управление мощностью
(1) Управление мощностью в статическом режиме
Передатчик BTS M900/M1800 осуществляет 6-ступенчатое статическое
регулирование мощностью. Длина шага: 2 ± 1дБ; абсолютная точность
регулирования мощности на каждом уровне превышает ±3дБ.
(2) Управление мощностью в динамическом режиме
Передатчик BTS M900/M1800 предоставляет возможность 15-ступенчатого
динамического регулирования мощности. Длина шага 2 ± 1.5дБ; абсолютная
точность регулирования на каждом уровне превышает ±3дБ.
3 Передача пакета несущих частот
Результат тестирования одинаков и для M900, и для M1800.
Гладкость характеристики изменения мощности за время передачи 147 бит
полезной информации:<±1дБ, мощность уровня “логического нуля” канального
интервала: <-30дБc.
114
Временная диаграмма нарастания/снижения мощности по времени при передаче
одиночного импульса (“лог. 1”) показана на рис. 6-1.
дБ
4{
1{
1
6
30
*
10 8 10
542.
t,
(мкс)
10 8 10
Рис 6-1 Временная диаграмма нарастания/снижения мощности
4. Передача частотного спектра
(1) Спектр модуляции
В таблице 6-9 приведены максимальные значения мощности несущей частоты для
различных значений частотной девиации для BTS M900.
Таблица 6-8 Мощность для различных значений частотной девиации BTS M900
Отклонение
частоты
(частотная
девиация)
Макс.
уровень
мощности
сигнала.
(дБc)
100
200
250
400
600КГц
1.2MГц
1.8MГц
КГц
КГц
КГц
КГц
~1.2MГц
~1.8MГц
~6MГц
0.5
-30
-33
-60
-70
-73
-73
В таблице 6-10 приведены максимальные значения мощности несущей частоты для
различных значений частотной девиации для BTS M1800:
Таблица 6-9 Мощность для различных значений частотной девиации BTS M1800
Отклонение
частоты
100КГц
200КГц
250КГц
400КГц
600КГц~
1.2MГц
1.2MГц~
1.8MГц
1.8MГц~
6MГц
≥6MHz
Макс. уровень
мощности
сигнала (дБc)
0.5
-30
-33
-60
-68
-73
-75
-80
115
(2) Спектр переходных точек
Значения мощности, соответствующие различным значениям частотной девиации
вследствие внутренней коммутации для оборудования BTS M900 приведены в
таблице 6-11.
Таблица 6-10 Мощность для различных значений частотной девиации, вызванной
внутренней коммутацией, для BTS M900
Отклонение частоты
400КГц
600КГц
1.8MГц
1.8MГц
Уровень максимальной
мощности носителя (дБc)
-57
-67
-74
-74
Значения мощности, соответствующие различным значениям отклонениям частоты
вследствие внутренней коммутации для оборудования BTS M1800 приведены в
таблице 6-12:
Таблица 6-11 Мощность для различных значений частотной девиации, вызванной
внутренней коммутацией, для BTS M1800
Отклонение частоты
400КГц
600КГц
1.8MГц
1.8MГц
Уровень максимальной мощности
носителя (дБc)
-50
-58
-66
-66
5. Подавление сигнала взаимной модуляции
(1) BTS M900
Уровень сигнала подавления сигналов взаимной модуляции, который накладывает
передатчик на приходящие на него сигналы помех, превышает 70дБc (или менее –
36дБм), а уровень сигналов взаимной модуляции на уровне 3 и уровне 5 в
диапазоне 890~915MГц не превышает -98дБм.
Уровень подавления сигналов взаимной модуляции, которые образуются при
наложении нескольких несущих частот, будет выше 70дБc в диапазоне
935MГц~960MГц (или менее –36дБм), при этом выходной уровень этого сигнала в
диапазоне 890MГц~915MГц не превышает -98дБм.
(2) BTS M1800
Уровень сигнала подавления сигналов взаимной модуляции, который
вырабатываются передатчиком, превышает 70дБc (или менее -36дБм), а уровни
сигналов взаимной модуляции уровня 3 и 5 в диапазоне 1710-1785МГц – не
превышает -98дБм.
Уровень сигнала подавления взаимной модуляции, образующейся при наложении
нескольких несущих частот, в диапазоне 1805MГц ~ 1880MГц будет выше 70дБc
(или меньше -36дБм), а выходной уровень в диапазоне 1710MГц~1785MГц не
превышает -98дБм.
116
6. Паразитное излучение
Паразитное излучение, измеренное в месте подключения к антенне, имеет
следующие характеристики:
(1) BTS M900
9КГц~1ГГц;
890MГц~915MГц;
1ГГц~12.75ГГц;
<-36дБм
<-98дБм
<-30дБм
(2) BTS M1800
9КГц~1ГГц:
1710MГц~1785MГц:
1ГГц~12.75ГГц:
<-36дБм
<-98дБм
<-30дБм
7. Отклонение по частоте и фазовая ошибка
Тестовые результаты одинаковы для M900 и M1800 BTS
Отклонение передаваемого сигнала по частоте: <0.05*10-6
Отклонение передаваемого сигнала по фазе:
<5° (среднеквадр.)
<20° (максимальное)
117
Глава 7 Краткий обзор требований по монтажу
оборудования
Процесс монтажа базовой станции состоит из следующих операций: подготовка
автозала, установка стативов, подвод электропитания и подключение кабелей
оборудования передачи, установка антенно-фидерной системы, молниеотвода и
системы заземления.
7.1 Требования по расположению автозала
7.1.1 Выбор автозала для установки базовой станции
Первый вопрос, который необходимо решить, чтобы гарантировать необходимую
зону охвата BTS M900/M1800 и надежную работу системы в течение длительного
периода времени, это правильно выбрать место установки оборудования. Базовая
станция M900/M1800 не должна устанавливаться в помещении со слишком
высокой температурой воздуха, высоким содержанием пыли, наличием в воздухе
какого-либо загрязнения, а также вблизи мест хранения взрывоопасных или
пожароопасных веществ и
в местах с низким давлением воздуха. Не
рекомендуется устанавливать оборудование в сейсмоопасных зонах или местах
постоянных вибраций и сильных радиопомех. Базовая станция должна
устанавливаться в достаточном отдалении от трансформаторных станций. Во время
планирования проекта, необходимо совместить требования по структуре всей сети
связи с особенностями оборудования BTS M900/M1800 и учесть требования по
гидрографии, географии, транспортировке и другим факторам.
Оборудование, устанавливаемое в стативе BTS M900/M1800, состоит из
собственно оборудования базовой станции, оборудования электропитания,
аккумуляторных батарей, оборудования передачи и др. Для базовой станции с
относительно большой емкостью все вышеперечисленное оборудование может
устанавливаться в отдельных помещениях. В случае базовой станции небольшой
емкости, для экономии пространства и удобства управления и обслуживания все
перечисленное оборудование может быть установлено в одном автозале.
Единственным исключением является аккумуляторная батарея, в качестве которой
должны использоваться только такие, которые не требуют специального
обслуживания и могут функционировать автономно.
Среди всех требований по построению автозала для BTS M900/M1800
качественная защита от атмосферного электричества (удара молнии) имеет
первостепенное значение, поэтому перед началом монтажа оборудования базовой
станции должен быть смонтирован молниеотвод.
7.1.2 Требования к архитектуре автозала
(1) Минимальный допустимый размер автозала должен рассчитываться с учетом
таких факторов, как количество устанавливаемого оборудования, потребности
118
будущего расширения, требования по обслуживанию оборудования. Для
нормальной установки кабельроста и размещения питающих лотков высота
потолка должна быть не менее 3 метров.
(2) Пол и его нагрузка
Максимальная нагрузка, выдерживаемая полом автозала должна быть не менее
400кг/м2. Если, к примеру, в автозале устанавливается автономная батарея,
емкостью ниже 500Aч, нагрузка пола превысит 450кг/м2. Если применяются
батареи, емкостью 800Aч и выше, нагрузка превысит 600кг/м2. Стандартная
нагрузка пола проходов и лестниц составит 400кг/м2. Коэффициент перегрузки 1,4. Для помещений, прилегающих к автозалу, нагрузка - не менее 300кг/м2. Если
здание – старое, и его параметры не удовлетворяют вышеперечисленным
требованиям, необходимо принять меры по усилению пола.
Для автозала оборудования необходим фальшпол с антистатическим покрытием.
Если нет возможности настелить антистатический фальшпол, можно использовать
электростатический проводящий пол. Оба типа пола должны иметь
электростатическое заземление. Пол соединяется с устройством заземления через
сопротивление ограничения и специальные провода. Значение сопротивления
ограничения 1Mом. Антистатическая плитка может с успехом заменить такой
антистатический пол.
(3) Двери и окна
Высота двери: 2 метра, ширина двери: 1 метр. Достаточно использовать
одностворчатую дверь, уплотненную пыленепроницаемой резиновой прокладкой.
Если на окна падают прямые солнечные лучи, то необходимо использовать
отражающую пленку или затемненные стекла.
(4) Потолки и стены
Потолки автозала должны быть прочными, теплоизолированными и герметичными.
При проектировании необходимо предусмотреть возможность доступа персонала
на крышу. Если есть антенная мачта или технические отверстия в потолке, нужно
принять меры по обеспечению герметичности. Кроме того, необходимо учесть
нагрузку оборудования на крышу задания. Для стен рекомендуется использовать
обои. Допускается использование матовой (без глянца) краски, а белить стены –
нежелательно.
(5) Требования по пыленепроницаемости и мерам по защите от землетрясений
Объем пылевых частиц внутри автозала должен удовлетворять соответствующим
стандартам. Необходимо обеспечить сейсмоустойчивость автозала на уровень
выше принятого для данной местности показателя. К зданиям, которые не
удовлетворяют этим требованиям, необходимо применить специальные меры, в
том числе усиление перекрытий и фундамента.
7.1.3 Требования по освещенности
Необходимо избегать попадания прямых солнечных лучей для защиты
токоведущих частей и других элементов от старения и деформирования в
результате воздействия на них солнечного света в течение продолжительного
119
времени. В зале аккумуляторных батарей устанавливается не слишком яркий
взрывоустойчивый источник света. Для защиты от солнечных лучей уличные окна
можно оклеивать специальной бумагой или окрашивать.
Для базовых станций, которые не планируется посещать слишком часто,
достаточно обычного освещения (освещение от энергосистемы общего
пользования). В общем, в автозале применяется обычное освещение. Но для
важных базовых станций большой емкости необходимо установить систему
аварийного освещения постоянного тока .
7.1.4 Требования к кондиционированию и вентилированию воздуха
(1) Влажность и температура
Существуют требования по температуре и влажности воздуха в автозале
оборудования BTS на определенном уровне. Как превышение, так и понижение
температуры, влияют на качество вызовов и срок жизни оборудования.
В таблице 7.2-1 приведены ограничения по температуре и влажности.
Таблица 7-1 Ограничения по температуре и влажности для BTS M900/M1800
Температура (ºС)
Относительная влажность (%)
Условия в течение
длительного срока
работы (примечание
1)
Условия в течение
короткого срока
работы (примечание
2)
15~30
-5 ~45
Условия в течение
длительного срока
работы
40~65
Условия в течение
короткого срока
работы
15~85
Примечание 1: В нормальных рабочих условиях замеры температуры и влажности
производятся на расстоянии 2 метра от пола и 0,4 метра от оборудования
(тестирование проводится, если на передней и задней стенках статива не
установлены защитные панели).
Примечание 2: Условия в течение короткого срока работы означают непрерывную
работу в течение не более 48 часов или общая ежегодная длительность не должна
превышать 15 дней.
(2) Расчет емкости кондиционера
Емкость кондиционера рассчитывается с учетом размера автозала и количеством
теплоты, выделяемым оборудованием. При расчете необходимо учитывать
специфические требования конкретного проекта.
Для обычной базовой станции можно использовать два кондиционера, которые
будут работать поочередно.
7.1.5 Проектирование пожарной защиты
Здания оборудования телекоммуникации должны соответствовать второму или
даже первому уровню пожаробезопасности. Если уровень огнестойкости при
проектировании – второй или первый (для высоких зданий), расстояние до
120
соседних зданий - не менее 6 метров. Если соседние здания имеют третий или
четвертый уровень огнестойкости, то не менее 7 метров. Не допускается хранения в
автозале пожаро- и взрывоопасных веществ и предметов.
Кроме устанавливаемой в автозале пожарной и дымовой сигнализации
рекомендуется предусмотреть автоматические огнетушители. Кроме того
некоторое количество переносимых огнетушителей должно быть установлено в
проходах вне автозала.
7.1.6 Требования к проектированию системы управления параметрами
окружающей среды
Система управления параметрами окружающей среды BTS выполняет функции
контроля синхронизации, температуры, управляет аварийными сигналами при
попытке взлома, сигнализирует о появлении дыма и отвечает за переключение на
резервный источник электропитания. Она периодически осуществляет
переключение с одного кондиционера на другой и регулирует режим их работы и
время включения и паузы, в соответствии с изменениями температуры воздуха в
автозале. Система выдает соответствующие аварийные сигналы при попытке
взлома, превышении разрешенного верхнего порога температур, разъединении
(обрыве) линии питания переменного тока, появлении огня или дыма в автозале.
Эта информация передается в OMC через внешний интерфейс аварийной
сигнализации. Функция удаленного тестирования оборудования обеспечивает
возможность управления станцией без присутствия персонала.
7.2 Система защиты от удара молнии
7.2.1 Защита от удара молнии и защитное заземление
Как правило, антенна располагается снаружи и на достаточно большой высоте,
поэтому существует возможность возникновения в антенне индуцированного
заряда от грозовой тучи. Если между антенной и землей есть канал заземления,
разницы потенциалов между ними не возникнет, и заряд будет отводиться через
него в землю. В условиях сухого климата статический разряд может быть вызван
наличием трения между антенной и песком или снегом. Заземление помогает
уменьшить опасность возникновения разряда от удара молнии, статического
электричества или вызванного индустриальной деятельностью человека. Поэтому
для телекоммуникационного оборудования любого типа очень важно иметь
хорошую систему заземления. Обеспечение надежной защиты от удара молнии
является одним из наиболее важных условий монтажа. В случае же когда базовая
станция установлена отдельно на горе и, вследствие этого является еще более
уязвимой для ударов молнии, системе молниезащиты следует уделить еще больше
внимания.
При любом подключении или отключении нагрузки системы электропитания будут
происходить резкие всплески напряжения, продолжающиеся очень короткое время,
но имеющие широкий частотный спектр. Поэтому не только индуктивное
сопротивление, но и сопротивление по постоянному току канала заземления между
антенной к землей должно быть достаточно низким.
121
В общем случае, сопротивление заземления базовой станции не должно превышать
5Ом. Даже для базовой станции, с высоким сопротивлением “земли”, общее
сопротивление заземления не должно превышать 10 Ом.
Заземление базовой станции состоит из защитного заземления и заземления
корпуса. Защитное заземление – включает в себя молниезащитное заземление
линий E1 и заземление вторичного источника электропитания, в то время как
заземление корпуса – это сумма рабочих заземлений модулей. Защитное
заземление и заземление корпуса объединяются в одну линию и выходят на землю.
7.2.2 Пластина заземления
Пластина заземления может быть внутренней и внешней. Внутренняя пластина
заземления, как правило, устанавливается напротив стены, близко к стативу, на той
же высоте, что и статив для кабеля. Внешняя пластина заземления устанавливается
на расстоянии 1 метра от наружной стены фидерного отверстия. Пластина
внутреннего заземления подключается к заземляющему стержню в нижней части
здания при помощи отдельной линии заземления. Пластина внешнего заземления, в
свою очередь, подключается к заземляющему стержню с помощью 95мм2 кабеля
черного цвета также в нижней части здания.
7.2.3 Кабельрост
Кабельрост может быть внутреннего и наружного исполнения. Его подготавливают
до начала монтажа оборудования. Кабельрост внутреннего исполнения
подключается к площадке заземления при помощи кабеля, а наружный кабельрост
подсоединяется к молниеотводной пластине и фиксируется на антенной мачте.
Если окончания кабельроста не обеспечивают хороший электрический контакт,
необходимо добавить дополнительные линии для улучшения электрической связи
между кабельростами.
7.2.4 Заземляющий провод и заземляющий электрод
Мы предлагаем использовать в качестве заземляющего провода оцинкованный
лист или стержень из сортовой стали с диаметром 16～18 мм. С молниеотводом
или телом заземления его можно соединить при помощи сварки. Для обеспечения
прочности соединения контактный шов должен быть менее 20 см, т.к. ток,
проходящий через небольшую контактную область, может вызвать перегрев и
нарушить структуру металла. Для всей системы молнезащитного заземления ( то
есть молниеотвод и тело заземления) с целью предотвращения коррозии,
вызываемой электрохимической реакцией в течение продолжительного срока,
которая ведет к ухудшению характеристик заземления, предлагается использовать
одинаковый металл. Особенно нужно избегать прямого контакта между медью и
оцинкованными стальными частями, т.к. это вызывает быструю коррозию
контактной области.
Заземляющий электрод бывает нескольких типов: стержневого типа (стальная
трубка или стальной уголок), которые забиваются в землю вертикально, а также в
виде пластины и в виде ленты. Существует также смешанная схема заземления,
122
являющаяся комбинацией вышеперечисленных типов. Стержневой электрод
заземления забивается в землю вертикально, и затем соединятся с кабелем. Данный
способ лучше, чем предварительное выкапывание отверстия в земле, т.к.
разрыхленная земля имеет более высокое сопротивление. Кроме того,
заземляющий электрод должен находится как можно ближе к нижней части
антенны.
Сопротивление заземления складывается из плавающего сопротивления электрода
заземления и сопротивления заземляющего провода. Если заземляющий провод
имеет не очень большую длину, то его сопротивлением можно пренебречь.
Плавающее сопротивление электрода – сопротивление земли и электрода,
измеряемое между верхней частью электрода и точкой земли, отстоящей от него на
20 м. Общее сопротивление заземления не должно превышать 5Ом.
7.3 Требования к электропитанию
Оборудование BTS предъявляет жесткие требования к стабильности, надежности и
рабочему диапазону питания переменного тока от которой запитывается источник
постоянного тока (первичное электропитание). При проектировании системы
электропитания базовой станции необходимо принимать во внимание
экономические соображения и характеристики заданной зоны охвата станции. Эти
требования особенно важны при проектировании электропитания базовой станции
для сети микросотовой структуры.
Во-первых, в микросотовой структуре много базовых станций и, хотя число
добавляемых (в случае неверного расчета) к каждой станции блоков питания
небольшое, общие инвестиции на всю систему будут достаточны высоки.
Во-вторых, для установки базовых станций обычно выбираются верхние части
офисных и жилых зданий. Нагрузка, которую способны выдерживать верхние
этажи зданий – относительно невелика, эти соображения ограничивают вес (и
соответственно емкость) аккумуляторных батарей. Кроме того, в сети, имеющей
микросотовую структуру, как правило, имеется множество перекрывающих друг
друга зон обслуживания, и поэтому отказ определенной соты или части каналов
базовой станции не оказывает существенного влияния на процесс связи. Исходя из
всего вышесказанного, можно резюмировать, что вопрос о совмещении требований
к базовой станции и источникам питания решается каждый раз в зависимости от
конкретной ситуации и требований данного проекта.
7.3.1 Требования к электропитанию переменного тока
При выборе основного электропитания переменного тока преимуществом, как
правило, отдается энергосистеме общего пользования. От правильного выбора
системы электропитания общего пользования во многом зависит надежность связи
и удобство обслуживания. Доступ к высококачественной и надежной системе
электропитания является одним из основных параметров, влияющих на выбор
места установки оборудования.
123
7.3.2 Требования по системе распределения постоянного тока
Система электропитания постоянного тока состоит из аккумуляторной батареи,
блока выпрямителя, панели управления и системы распределения электропитания
(постоянного тока).
(1) Емкость аккумуляторной батареи
Для базовой станции, работающей в автоматическом режиме, емкость батареи
рассчитывается из соображений возможности нормального функционирования
оборудования в течение 3-5 часов в случае отказа основной системы
электропитания. В общем случае можно установить две группы батарей на 1000AH
или две группы на 500AH, в зависимости от нагрузки, которую способна
выдержать верхняя часть здания, степени важности данного оборудования для
нормального функционирования всей сети и конфигурации
каналов. При
отключении энергосистемы общего пользования, рекомендуется отключить часть
каналов (наименее важных) для увеличения времени работы аккумуляторной
батареи.
(2) Требования к выпрямителю (первичное электропитание)
•
Обязательным является наличие устройств ограничения и выравнивания
тока.
•
Выходное напряжение выпрямителя должно удовлетворять требованиям
обеспечения первичной подзарядки аккумуляторной батареи, т.е. 2.65×24
＝63.6 В при напряжении постоянного тока - 48 В.
•
Наличие амперметра и вольтметра постоянного тока.
•
Коэффициент полезного действия выпрямителя должен быть выше 85％, а
коэффициент мощности - выше 0,8.
•
Предпочтительно естественное охлаждение и функционирование при
полной нагрузке при температуре 0～40℃.
•
Характеристики помех на выходе выпрямителя должны удовлетворять
требованиям, предъявляемым оборудованием базовой станции.
•
Потребление мощности оценивается для максимального значения
потребления мощности базовой станции и с некоторым запасом. Если
количество приемопередатчиков не превышает 6 - 40A, если не превышает
12 - 80A.
•
Применение горячего резервирования модуля электропитания по схеме N+1.
Каждый модуль электропитания должен иметь на выходе устройство
выравнивания тока. Отказ одного из модулей электропитания не влияет на
нормальную работу системы распределения электропитания.
(3) Панель управления и блок распределения электропитания
•
У каждой платы управления должен быть доступ, по крайней мере, к двум
комплектам аккумуляторов. Когда один из них отказывает, второй будет
продолжать нормально работать.
•
Оборудование
электропитания
должно
обеспечивать
полностью
автоматическую работу базовой станции (то есть должно обслуживаться
дистанционно).
124
•
•
Аккумуляторы начинают работу при отключении общей сети
энергоснабжения. Когда электропитание от общей сети энергоснабжения
восстанавливается, разряженные аккумуляторные батареи переводятся в
режим зарядки (на 10 часов). Если напряжение батареи упадет до 56,4 В,
происходит автоматическое переключение в режим текущей подзарядки.
Когда батарея полностью заряжена, происходит автоматическое
переключение в режим периодической подзарядки.
(4) Резервный электрогенератор
Нет необходимости устанавливать отдельный резервный электрогенератор для
каждой базовой станции. На всю сеть устанавливаются только 1 или 2
передвижные генераторные установки, которые временно размещаются на той или
иной базовой при отключении основного электропитания на ней. Естественно, что
в этом случае, должна быть предусмотрена возможность подключения резервного
электрогенератора на первом этаже здания, в котором расположена базовая
станция.
(5) Другие требования
•
При отказе оборудования электропитания или неудовлетворительном
функционировании, в системе выдаются звуковые и визуальные аварийные
сигналы. При появлении информации о сбое, аварийная информация
передается на OMC.
•
Возникновение короткого замыкания (и соответствующее повышение
напряжения) в каком-либо компоненте оборудования BTS не повлияет на
всю систему в целом. Пиковое напряжение во время начала разряда не
вызовет отказа оборудования BTS.
7.4 Установка статива
7.4.1 Конфигурация и расположение статива BTS
(1) Внешние габариты статива:
ширина × глубина × высота = 600×450×1600мм
Функциональные полки: полка базового диапазона и управления, полка
электропитания, полка приемопередатчиков, полка CDU. Дополнительно 3 полки
вентиляторов и фильтр.
(2) Принцип размещения статива
Согласно принципу конфигурации базовых станций, одна группа базовых станций
максимально может состоять из трех комплектов стативов, а каждый комплект
включает три статива (один - главный и два статива расширения), т.е. одна базовая
станция может включать до 9 стативов. Стативы должны устанавливаться согласно
заранее определенной схеме расположения автозала, придерживаясь следующих
принципов:
Три статива, представляющие собой один комплект, ставятся вместе.
Что касается расположения относительно друг друга, то их можно
ставить в ряд слева направо или лицом друг за другом. В первом случае
главный статив ставится в середине, а во втором случае статив
125
устанавливается таким образом, чтобы соединительный кабель от главного
статива к обоим вспомогательным имел минимальную длину.
В случае установления стативов лицом друг за другом необходимо
обеспечить достаточно пространства для открывания дверей.
Если позволяют условия автозала, между стативами и стативами и стеной
нужно оставить 1 м. Если размеры автозала – ограничены, статив
устанавливают прямо у стены.
С целью уменьшения длины фидерного кабеля расстояние между стативами и
отверстием для антенного фидера должно быть минимальным.
7.4.2 Монтаж статива
Монтаж стативов включает в себя установку стативов, установку плат PSU, PMU,
TMU, TEU, TES, TRX и CDU и функциональных модулей, а также вентиляторов,
передних и задних дверей. Подробную информацию по монтажу можно найти в
“Руководстве по монтажу BTS M900/M1800 ”.
7.5 Установка антенно-фидерной системы
Установка антенно-фидерной системы – это самая трудоемкая часть проекта по
установке базовой станции, в целом она занимает около 70% времени от монтажа
всей станции. Монтаж включает в себя установку антенны, проводку фидерной
линии, установку мачтового усилителя, установку молниеотводной системы и
установку соединителей. Для различных условий используются различные виды
антенн, которые, в свою очередь, предъявляют различные требования к способам
монтажа.
7.5.1 Состав антенно-фидерной системы
Антенно-фидерная система состоит из антенны, главной фидерной линии,
соединителей, молниеотвода с держателем, мачтового усилителя и CDU/SCU. CDU
устанавливается в стативе BTS, см. главу 2.
При полной конфигурации базовой станции, состоящей из 6 несущих частот и
всенаправленных антенн, обычно используются 3 комплекта однополярных антенн
(по технологии CDU) или 2 комплекта однополярных антенн (по технологии
комбинирования SCU и CDU).
При использовании направленной антенны с углом захвата 120° базовая станция
имеет шесть комплектов антенн, поделенных на три сектора. В каждом секторе –
по две антенны, одна для комбинации прием-передача, а другая – для разнесенного
приема. Также сектор может содержать один комплект антенны с двойной
поляризацией.
7.5.2 Монтажные инструменты для установки антенного оборудования
Для установки антенны, прокладки фидерной линии, закрепления соединителей, а
также для установки молниеотвода могут применяться различные виды
инструментов общего и специального назначения. Подробную информацию по
монтажу можно найти в «Руководстве по монтажу BTS M900/M1800».
126
Глава 8 Конфигурация и ее типовые примеры
8.1 Обзор по конфигурации
Конфигурация базовой станции – довольна сложна. Мы предлагаем вам краткое
описание конфигураций BTS M900/M1800.
8.1.1 Конфигурация ведущего и ведомого стативов
Синхронной сотой называются такие соты, которые работают от одного источника
синхронизации. Синхронная сота может быть всенаправленной сотой или группой
направленных сот, принадлежащих одной BTS. M900/M1800 может поддерживать
конфигурацию сот следующих синхронных типов:
(1) Синхронная всенаправленная сота: 1~18TRX
(2) Две синхронные направленные соты: 1+1~18+18TRX
(3) Три синхронные направленные соты: 1+1+1~18+18+18 TRX
(4) При необходимости может быть сконфигурировано более трех направленных
сот.
Максимальная емкость одного статива BTS M900/M1800 - 6 TRX. Количество
синхронных сот, для которых требуется свыше 6 TRX можно реализовать,
используя несколько стативов. При использовании нескольких стативов, статив,
который содержит общее для всех стативов оборудование (OMU, MCK и BIE на
полке базового диапазона), называется «ведущим стативом», а остальные –
«ведомыми стативами». В синхронной соте может быть только один ведущий
статив, а на каждый ведущий статив максимально может устанавливаться по два
ведомых статива, то есть общее максимальное число стативов равно трем.
Ведущий статив и ведомые стативы совместно используют плату TMU. Сигналы
синхронизации, обслуживания, управления и другие, необходимые для
функционирования ведомых стативов, передаются от ведущего статива по
распределительным линиям.
Конфигурация, состоящая из одного ведущего статива или 1 ведущего и 1~2
стативов расширения, называется группой стативов. Один такой статив содержит
максимум 18 несущих частот. Если число несущих частот в синхронной соте
превышает 18, можно организовать конфигурацию, состоящую из нескольких
групп. Группа стативов, в котором ведущий статив обеспечивает источник
синхронизации соты, называется “ведущая группа стативов”. В ведущей группе
ведущий статив конфигурируется 2 платами TMU. Остальные группы стативов
называются “ведомые группы стативов”. Ведущий статив в ведомой группе
конфигурируется 1 или 2 платами TMU. Сигналы синхронизации и
техобслуживания передаются по вспомогательным кабелям от ведущего статива
ведущей группы к ведущему стативу ведомой группы, а затем от ведущего статива
каждой ведомой группы к ведомым стативам данной группы.
При конфигурации статива или группы стативов необходимо выполнять
следующие правила:
127
(1) Если количество несущих частот синхронной соты не превышает 6,
используется один статив.
(2) Если количество несущих частот синхронной соты больше 6, для
осуществления конфигурации соты используются несколько стативов. Если
количество несущих частот синхронной соты больше 18, также используются
несколько стативов, при конфигурировании которых следуют определенным
рекомендациям:
Минимум антенн. Количество антенн должно быть минимальным.
Минимум стативов. Количество стативов должно быть минимальным.
Рекомендуется
устанавливать
все
приемопередатчики
синхронной
направленной соты в одной группе стативов.
Ведущий статив имеет преимущественное право на использование
приемопередатчиков. Количество приемопередатчиков в ведущем стативе не
должно быть меньше, чем в ведомых стативах.
Полная конфигурация полки базового диапазона
На полке базового диапазона в главном стативе главной группы стативов
размещаются следующие платы: 4 PSU, 1 PMU, 2 TMU, 1 TEU и 1 TES. А на полке
базового диапазона в главном стативе дополнительной группы стативов: 4 PSU, 1
PMU, 1 и 2 TMU, 1 TEU и 1 TES. Полка базового диапазона в стативе расширения
оборудуется платами 4 PSU и 1 PMU. Платы TEU и TES устанавливаются по
желанию, их отсутствие не повлияет на нормальную работу BTS M900/M1800.
Конфигурация плат показана на рис. 8-1.
P
S
U
P
S
U
P
S
U
P
S
U
P
M
U
T
M
U
T
M
U
T
E
S
T
E
U
Рис. 8-1 Вид спереди полки базового диапазона
Количество плат TMU в ведущем стативе ведомой группы стативов зависит от
числа интерфейсов E1, требуемых в данной группе: 1 плата TMU обеспечивает 4
интерфейса E1, 2 платы TMU – 8 интерфейсов E1.
Полная конфигурация полки блока несущих частот
На полке несущих частот имеется 6 разъемов для TRX. Один TRX составляет один
блок несущих частот. Таким образом, количество несущих частот (TRX)
определяется в соответствии с условием конфигурации несущих частот в одном
стативе. Если количество несущих частот в одном стативе меньше 6, они
устанавливаются на полке слева направо, как показано на рис. 8-2.
T
R
X
T
R
X
T
R
X
T
R
X
T
R
X
T
R
X
Рис. 8-2 Вид спереди полки несущих частот
128
8.1.4 Полная конфигурация полки блока комбайнера
В одном стативе BTS M900/M1800 находятся 3 разъема для блока комбайнера
(CDU), т.е. всего возможно 3 блока CDU. При конфигурации 1~2 несущих частот,
требуется один блок CDU. Если несущих частот 3~4, то 2 блока CDU. При
конфигурации 5~6 несущих частот – 3 блока CDU, и такая конфигурация является
полной (рис. 8-3). В некоторых случаях применяется конфигурация из платы SCU,
располагающейся в пустой позиции платы CDU (на рис. 8-3 эта конфигурация не
показана).
C
D
U
C
D
U
C
D
U
Рис. 8-3 Вид спереди полки блока комбайнера
8.1.5 Конфигурация элементов главной антенны
1. Конфигурация антенны
Каждая BTS может быть сконфигурирована для создания как всенаправленной
соты, так и нескольких направленных сот. Если в каждой соте не больше 4 несущих
частот, используются два комплекта приемо-передающих антенн. Что касается
приема, одна антенна является антенной с разнесением по отношению к другой.
Если несущих частот больше 4, необходим дополнительный комплект антенн. Для
уменьшения числа антенн используются биполярные антенны.
2. Конфигурация радиокабелей RF
Радиокабелями называются кабели, осуществляющие соединение между стативом
и CDU, CDU и TRX. Между CDU и стативом используются гибкие ¼-дюймовые
кабели. Кабели приема и передачи, соединяющие CDU и TRX, мягкие, негнущиеся
кабели.
8.2 Примеры типовых конфигураций
В качестве примеров конфигурации рассмотрим конфигурацию S2/2/2 (три
направленные соты, в каждой соте – 2 приемопередатчика) и O3 (всенаправленная
сота с тремя приемопередатчиками).
8.2.1 Конфигурация S2/2/2
1. Конфигурация элементов антенно-фидерной системы
(1) Антенна
Для каждой соты необходимы две однополярные антенны: одна приемопередающая антенна и одна приемная.
При использовании однополярной антенны для трех сот необходимо 6 антенн;
129
При использовании биполярной антенны для трех сот необходимо только три
антенны.
2) Радиорелейные кабели
Кабель для конфигурации BTS S (2/2/2) M900/M1800.
2. Конфигурация статива
На рис 8-4 показана конфигурация статива.
TD
U
П ол ка
эл е ктр о п и та ни я
C
C
C
D
D
D
U
U
U
T
T
T
T
T
T
R
R
R
R
R
R
X
X
X
X
X
X
П ол ка
вентил ятора
P
P
P
P P
TTT T
S
S
S
S M
M ME E
U
U
U
U U
UUS U
Ф ил ьтр
Рис 8-4 Конфигурация статива S2/2/2
Примечание:
Заштрихованные на рисунке платы ставятся по необходимости.
130
8.2.2 Типовая конфигурация O3
1.Конфигурация элементов антенно-фидерной системы
(1) Антенна
Можно использовать две однополярные антенны, которые обе будут являться
приемо-передающими антеннами, а также можно использовать один комплект
биполярной антенны.
(2) Радиорелейные кабели
Кабель для конфигурации BTS O(3) M900/M1800.
(3) Конфигурация статива
На рис. 8-5 показана конфигурация статива.
TD
П ол ка
эл ектропитания
S
C
C
D
U
U
T
T
T
R
R
R
X
X
X
П ол ка
вентиляторов
P
P
P
P
T TT T
S
S
S
M
M ME E
U
U
U
U
U US U
Ф ильтр
Рис 8-5 Конфигурация статива O3
Примечание:
Заштрихованные на рисунке платы ставятся по необходимости.
131