MINISTERUL EDUCAȚIEI AL REPUBLICII MOLDOVA

UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI

FACULTATEA INGINERIE ȘI MANAGEMENT

ÎN ELECTRONICĂ ȘI TELECOMUNICAȚII

CATEDRA RADIOCOMUNICAȚII

DARE DE SEAMĂ la lucrarea de laborator Nr.2

La disciplina: Comunicații mobile

Tema: Studierea construcției stației de bază de tipul RBS

(Radio Base Station) model ERICSSON pentru sistemele

GSM

A realizat studentul gr. TLC-122 Ștefan N.

A verificat lec.asist.,magistru Caldarova M.

CHIȘINĂU UTM, 2015

1.1 Scopul lucrării: studierea schemei-bloc, componentelor construcției stației de bază de

tipul RBS (Radio Base Station) model ERICSSON.

1.2 Obiectivele lucrării: studentul urmează să studieze și să memorizeze toate părțile

componente ale unei stații de bază (BS) moderne pentru sisteme de comunicații mobile de generația

a doua (pe baza sistemului GSM), interconectarea componentelor și funcțiile lor în regim de emisie

și recepție.

1.3 Descriere succintă a materialului teoretic al lucrării: Stația de bază RBS model

ERICSSON pentru sistemul GSM este o stație de bază, ce deservește toți abonații de pe teritoriul

unei celule, pentru un sistem de telefonie mobilă. Modelul sistemului ERICSOON pentru o rețea

GSM este divizat în 3 subsisteme majore: subsistemul stațiilor de bază (BSS – Base Station

Subsistem), subsistemul de comutare (SS – Switching Subsystem) și Subsistemul de operare și

suport (OSS – Operation and Support System). Acestea vor fi descrise și analizate în cadrul

următorului component teoretic.

1.4 Răspunsurile la întrebări:

1.4.1 Enumerați principalele subsisteme ale arhitecturii sistemului GSM conform cerințelor

firmei ERICSSON.

Modelul sistemului ERICSSON pentru o rețea GSM este divizată în 3 subsisteme majore:

1 subsistemul stațiilor de bază (BSS – Baase Station Subsystem),

2 subsistemul de comutare (SS - Switching Subsystem)

3 subsistemul de operare ș suport (OSS-Operation and Support Subsystem) .

Fig.1 Modelul sistemului ERICSSON pentru o rețea GSM.

1.4.2 Explicați funcțiile MSC și GMSC în SS.

Centrul de comutare al serviciilor mobile (MSC) executa funcțiile de comutare telefonică a

sistemului. El controlează apelurile către un echipament terminal și de la un alt echipament terminal

al rețelei date sau al altei rețele sau sistem de date. El execută, de asemenea, funcții de: taxare,

interfață de rețea, canal comun de semnalizare și altele.

Portal (Gateway) MSC (GMSC- Portal de Intrare al Centrului de Comutaţii Mobile)

Un portal este un nod utilizat pentru a interconecta 2 rețele. Portalul este adesea pus în

aplicare într-un MSC. Acest tip de configurare este în continuare denumit ca Portal MSC .Toate

MSC-urile în rețea pot funcționa ca un portal de intrare.

1.4.3 Explicați funcțiile VLR în SS.

Registrul pentru utilizatorii vizitatori (VLR - Visitor Location Register) este o bază de date,

ce conține informația despre abonații temporari pe teritoriul deservit de către un MSC și este

necesară pentru MSC ca el să deservească abonații vizitatori. VLR este întotdeauna integrat cu

MSC. Când stația mobilă călătorește printr-o nouă arie MSC, VLR conectat la acest MSC va

solicita date despre stația mobilă de la HLR, unde a fost pentru prima dată înregistrată această ME.

Mai târziu, dacă stația mobilă va efectua un apel, VLR va avea informația necesară pentru rutarea

apelului fără a interoga HLR de fiecare dată.

1.4.4 Explicați funcțiile AuC în SS.

Unitatea numită Centrul de Autentificare (AuC– Autentification Center) furnizează parametrii

de autentificare și criptare, care verifică identitatea utilizatorului și asigură confidențialitatea

fiecărui apel. AuC protejează operatorii rețelei de diferite tipuri de fraude, utilizate în lumea

telefoniei celulare de azi. AuC poate fi implementat de obicei în HLR.

1.4.5 Explicați funcțiile EIR în SS.

Registru de Identitate al Echipamentului (EIR– Equipment Identity Register) este o bază de

date ce conține informația despre identitățile echipamentului mobil, care poate bloca apelurile de

la, sau către stațiile mobile furate, neautorizate ori defecte. AuC și EIR sunt implementate ca

noduri de sine stătătoare sau ca un nod combinat AuC/EIR.

1.4.6 Explicați funcțiile DTI în SS.

Unitatea de Interacțiune a Transmisiei Datelor (DTI -Data Transmission Interworking Unit)

cuprinde atât hardware cit și software, care oferă o interfață pentru diferite rețele de comunicații de

date. Prin DTI utilizatorii pot alterna între voce și date în timpul aceluiași apel. Funcțiile sale

principale includ: cartelă adaptor pentru modem și fax și capacitatea de a efectua adaptarea rapidă.

Din cele spuse mai sus, aceste funcții au fost efectuate de către Unitatea de Interacțiune GSM

(GIWU-GSM Inter Working Unit).

1.4.7 Explicați funcțiile ILR în SS.

Registrul de Localizare a Interacțiunii (ILR -Interworking Location Register) este un produs,

care există în rețeaua GSM 1900. ILR face posibil roaming inter-sistem cu rețeaua AMPS -

Advanced Mobile Phone System – Sistem Avansat de Telefonie Mobilă (SUA), adică e posibil de

călătorit în ambele rețele AMPS și GSM1900 cu posibilitatea efectuării comunicației continue –

prin intermediul procedurii de hand-over inter-rețea (dacă între operatorii corespunzători AMPS și

GSM există o înțelegere reciprocă). ILR este compus din HLR al sistemului AMPS și VLR al

sistemului GSM 1900.

1.4.8 Explicați funcțiile elementelor funcționale suplimentare în SS.

Există elemente suplimentare opționale, care pot fi configurate cu subsistemul de comutare

(SS). Acestea sunt Centrul de Mesaje (MXE-Message Center), Nodul Inteligenței Mobile (MIN-

Mobile Intelligence Node), Portal de Facturare (BGW-Billing Gateway), și Portal al Serviciului de

Comandă (SOG-Service Order Gateway).

1.4.9 Enumerați componentele BSS și funcțiile lor.

Subsistemul Stațiilor de Bază (BSS) este compus din:

Controlorul Transcodorului (TRC), care efectuează adaptarea ratei de transmisie se

numește transcodor. Aceasta permite susținerea legăturilor de transmisie între MSC și

BSC-uri.

Controlorul Stațiilor de bază (BSC), ce oferă funcții ca handoverul MS, alocarea

canalului radio și colectarea datelor de configurare celulară.

Stațiile de Bază Radio (RBS) -se ocupă de interfața radio a rețelei de telefonie mobilă.

O RBS poate deservi 1, 2 sau 3 celule. Grupul de RBS este controlat de un BSC.

ERICSSON are 2 familii de stații de bază, care sunt RBS200 și RBS 2000.

1.4.10 Explicați ce prezintă controlorul transcodorului (TRC).

Controlorul Transcodorului (TRC) asigură BSS cu capacități mari de adaptare. Dispozitivul,

care efectuează adaptarea ratei de transmisie se numește transcodor. Rata de bit pentru fiecare canal

scade de la 64 kbit/s până la 16 kbit/s. Aceasta permite susținerea legăturilor de transmisie între

MSC și BSC-uri.

1.4.11 Explicați ce prezintă controlorul stației de bază (BSC) .

Controlorul Stațiilor de bază (BSC) gestionează toate funcțiile legate de operațiuni în

spectrul radio ale rețelei GSM. Acesta este un comutator de mare capacitate, care oferă funcții ca

handoverul MS, alocarea canalului radio și colectarea datelor de configurare celulară. Numărul

BSC-urilor poate fi controlat de fiecare MSC.

1.4.12 Descifrați și explicați funcțiile OSS.

Subsistemul de operare și suport (OSS) asigura o cale de suport ale operațiilor centralizate,

regionale și locale, cit și activități de întreținere, solicitate de rețeaua celulară. OSS este entitatea

funcțională prin care operatorul de rețea monitorizează și controlează tot sistemul.

OSS poate fi privit ca o funcție de conducere pe două niveluri. Controlul centralizat al rețelei

prin instalarea Centrului de Administrare al Rețelei (NMC-Network Management Center),

împreună cu subordonatele lor Centre de Operare și Mentenanță (OMC-Operating and Maintenance

Center) este avantajos. Personalul NMC poate fi concentrat la rezolvarea problemelor la nivel de

sistem; întrucât personalul local la fiecare OMC se poate concentra pe termen scurt la rezolvarea

problemelor regionale. Funcționalitatea OMC-ului și cea a NMC-ului pot fi combinate pe aceeași

instalație fizică sau implementată în diferite locații.

OSS este conceput pentru a oferi un sistem de control coerent, care suportă diverse elemente

ale rețelei. Exemple de aceste elemente ale rețelei sunt:

1 Centrul de Comutație Mobilă (MSC),

2 Controlorul Stațiilor de Bază (BSC),

3 Stația de Bază Radio (RBS),

4 Registrul pentru utilizatorii vizitatori (VLR),

5 Registrul pentru utilizatorii locali (HLR),

6 Registrul de Identitate al Echipamentului (EIR),

7 Centrul de Autentificare (AuC),

8 Nodurile Rețelei Inteligente Mobile (MIN).

Fig.2 Instalare OSS în NMC și elementele de rețea ale OMC

1.4.13 Explicați funcțiile NMC a OSS.

Centrului de Administrare al Rețelei (NMC-Network Management Center) se preocupă cu

rezolvarea problemelor la nivel de sistem și primește date de la nivelul mai inferior OMC.

1.4.14 Explicați funcțiile OMC a OSS.

Centre de Operare și Mentenanță (OMC-Operating and Maintenance Center) se preocupă de

rezolvarea problemelor regionale și se subordonează Centrelor de administrare al rețelei.

1.4.15 Enumerați denumirile componentelor BSS și funcțiile lor de bază.

Controlorul Transcodor (TRC) - TRC efectuează adaptarea ratei informației de voce.

Funcția poate fi implementată fie într-un nod hardware separat sau împreună cu BSC

în nodul BSC/TRC. Rata de bit pe fiecare canal scade de la 64 kbit/s la 16 kbit/s.

Controlorul Stațiilor de Bază (BSC)- controlează toate funcțiile legate de radio pentru

sistem. Echipamentul BSC este o aplicație AXE.

Stația de Bază Radio (RBS) – RBS este un echipament radio necesar pentru a deservi

una sau mai multe celule din rețea. RBS 200 și RBS 2000 sunt implementări

ERICSSON ale specificației GSM pentru Transceiverul Stației de Bază (BTS), care

este echipamentul, ce deservește o celulă.

1.4.16 Enumerați funcțiile controlorului transcodor (TRC): transcodate, adaptarea ratei.

Funcțiile primare ale unui TRC constau în efectuarea transcodații și adaptării ratei de

transmisie.

Transcodarea-funcţia de conversie a informațiilor codorului PCM (în urma

conversiei A/D - analog/digital) în informații vocale ale codorului GSM este numită

transcodate. Această funcție este prezentă atât în MS cit și în BSS.

Adaptarea ratei-implică conversia informației, care sosește de la MSC/VLR de la o

rată de 64 kbit/s la o rată de 16 kbit/s pentru transmiterea la un BSC (pentru un apel

de rata integrală). Acești 16 kbit/s conţin13 kbit/s de trafic si 3 kbit/s de informație

de semnalizare în aceiași banda. Aceasta este o funcție importantă. Fără adaptarea

ratei legăturile către BSC-uri ar necesita de patru ori capacitățile ratei de date.

Aceste mijloace de transport constituie o parte costisitoare a rețelei. Prin reducerea

ratei la 16 kbit/s, este posibil să se utilizeze doar un sfert din legături și echipamente

de transmisie.

TRC sprijină, de asemenea, transmisia discontinuă. În cazul când în vorbire sunt detectate

pauze, un zgomot sonor confortabil este generat de TRAU în direcția MSC/VLR.

1.4.17 Enumerați funcțiile controlorului stațiilor de bază.

BSC controlează o parte importantă a rețelei radio. Sarcina sa cea mai importantă este de a

asigura cea mai mare utilizare posibilă a resurselor radio. Principalele zone funcționale ale BSC

sunt:

1 Managementul Rețelei Radio;

2 Managementul RBS;

3 TRC de manipulare;

4 Managementul de Transmisie a Rețelei;

5 Funcționare internă BSC și întreținere;

6 Manipularea conexiunilor MS.

1.4.18 Explicați managementul rețelei radio de către BSC.

Managementul Rețelei Radio include următoarele sarcini:

Administrarea datelor în rețeaua radio, inclusiv:

Date de descriere a celulei (identitatea celulei de exemplu, numărul de canal

BCCH – Broadcast Control Channel – Canal de Control de Difuziune, puteri

minime și maxime de emisie din celula, tipul de RBS, etc),

Sistem de date informaționale (de exemplu, informații despre dacă este sau

nu este interzis accesul la celulă, puterea maximă a semnalului de emisie

permisă în celulă, BCCH, identități ale canalului BCCH în celulele vecine),

Localizarea de date (de exemplu, numărul de celule utilizate în HCS - Hier-

archical Cell Structure – Structura Ierarhică a Celulei și situații de încărcare

de trafic înalt),

Schimbul de date mobile de sarcină de trafic, adică parametri pentru forțarea

timpurie a handoverelor din celulele congestionate.

Măsurări de probă și de trafic : (de exemplu, numărul de încercări de apelare,

congestie, nivelurile de trafic pentru o celulă, nivelurile de trafic pentru un MS,

numărul de handover-uri, numărul de conexiuni întrerupte, etc).

Măsurarea canalului inactiv : RBS colectează statistici de la MS-uri cu privire la

puterea semnalului și calitatea comunicației. Aceste statistici sunt apoi folosite în

timpul procesului de alocare a canalului, astfel încât un canal cu interferență redusă

este alocat pentru o cerere curentă de apel.

1.4.19 Explicați managementul RBS.

Un model logic al RBS este construit în cadrul BSC si echipamentul RBS poate fi logic

definit, conectat sau deconectat.

Principalele sarcini ale managementului RBS sunt:

Configurarea RBS: aceasta presupune alocarea frecvențelor pentru combinații de

canal și niveluri de putere pentru fiecare celulă în funcție de echipamente disponibile.

În cazul, în care echipamentul devine defect, ce provoacă pierderea de canale

importante, este activată reconfigurarea echipamentelor, care rămân înlăturând canale

mai puțin importante.

Manipularea software RBS: acest lucru implică controlul sarcinilor de program.

Întreținerea echipamentului RBS: greșelile și refuzurile RBS sunt înregistrate și

monitorizate continuu.

1.4.20 Explicați manipularea TRC.

Deși TRAU-urile sunt situate într-o TRC, BSC, ca controlor al resurselor radio de o rețea

GSM, de fapt coordonează sursa unui TRAU pentru un apel.

În timpul formării unui apel , BSC instruiește TRC să aloce un dispozitiv TRAU pentru acest

apel. Dacă cel puțin un asemenea dispozitiv este disponibil, atunci TRC confirmă alocarea unui

dispozitiv TRAU. Dispozitivul TRAU este considerat a fi sub controlul BSC pe durata apelului.

1.4.21 Explicați managementul rețelei de transmisie.

Rețeaua de transport pentru un dispozitiv BSC include link-uri către și de la MSC/VLR-uri și

RBS. Acest lucru implică Manipulare interfeței de transmisie: aceasta oferă funcții pentru

administrare, supraveghere, testare și localizarea defectă a link-urilor către RBS-uri. BSC

configurează, alocă și supraveghează circuitele de 64 kbit/s de link-uri PCM la RBS. De asemenea,

controlează în mod direct un comutator în RBS de la distanta, care permite utilizarea eficientă a

circuitelor de 64 kbit/s.

1.4.22 Explicați funcționarea și mentenanța internă a BSC

Sarcinile de funcționare și mentenanță pot fi efectuate la nivel local în BSC sau la distanta de

la OSS. Funcționarea și mentenanța internă a BSC implică următoarele caracteristici:

Mentenanța TRH (Transceiver Handler – transceiver controlat): administrarea,

supravegherea și testarea se efectuează din BSC. TRH constă atât din hardware cit și din

software. Un TRH este amplasat pe un Procesor Regional pentru Comutator de Grup (RPG

– Regional Processor Group). Un RPG servește astfel mai multe transceivere . Pot exista

mai multe RPG-uri în BSC.

Procesor al controlului de încărcare în BSC: Această funcție asigură ca în timpul

situațiilor de suprasarcină a procesorului, un număr mare de apeluri să poată fi în continuare

gestionate de BSC. Dacă prea multe apeluri sunt acceptate, cerințele în timp real, cum ar fi

durata de reglarea a apelului , nu pot fi îndeplinite. Pentru a preveni acest lucru, unele

apeluri trebuie să fie respinse în situații de sarcină mare. Apelurile deja acceptate de sistem

se prestează ca servicii complete și nu sunt afectate de situația de suprasarcină.

1.4.23 Explicați manipularea conexiuni MS:

1.4.23.1 Inițierea apelului:

Apelul inițiat impune efectuarea următoarele procese:

Paging - difuziune: BSC trimite mesaje paging la RBS-uri definite în cadrul ariei de

localizare dorite. Starea de încărcare a BSC este verificată înainte ca comanda de paging să

fie trimisă la RBS.

Inițierea semnalizării: în timpul inițierii unui apel, conexiunea MS este transferată către un

SDCCH – Stand-alone Dedicated Control Channel – Canal de Control Dedicat alocat

autonom, alocat de către BSC. În cazul în care MS a inițiat conexiunea, BSC verifică

sarcina procesorului, înainte ca cererea să fie prelucrată ulterior.

Alocarea canalului de trafic: după atribuirea SDCCH, procesul de inițiere al apelului

continuă cu atribuirea unui TCH – Traffic Channel-Canal de Trafic, de către BSC. Pentru

ca aceasta să aibă loc, funcțiile de supraveghere ale canalului radio în BSC sunt informate că

MS a fost comandată pentru a schimba canalele. Dacă toate TCH-urile în celulă sunt

ocupate poate fi făcută o încercare pentru utilizarea unui TCH dintr-o celulă vecină.

1.4.23.2 În timpul duratei unui apel:

Principalele funcții BSC în timpul unei convorbiri sunt:

Control dinamic al puterii de emisie a MS și RBS: BSC calculează putere adecvată de

emisie a MS și BTS pe baza măsurărilor primite de la legăturile directă și inversă.  Aceste

informații sunt primite de la BTS și MS fiecare 480 ms pentru a menține o conexiune

calitativă.

Localizarea: funcția de localizarea evaluează continuu conexiunea radio între BS și MS, și,

dacă este necesar, sugerează un transfer de comunicație în altă celulă. Această sugestie

include o listă de celule candidate de transfer al legăturii în curs. Decizia se bazează pe

rezultatele măsurării semnalelor din MS și BTS vecine.

Transfer de legătură (handover): în cazul în care funcția de localizarea propune să aibă

loc un transfer de legătură, atunci BSC decide, care celule pot fi utilizate pentru transferul

comunicației în curs și începe procesul de handover. În cazul în care celula pentru

transferul comunicației este dirijată de un alt BSC, atunci obligatoriu unitatea MSC/VLR

trebuie să fie implicați în transfer. Cu toate acestea, în orice procedură de handover,

unitatea MSC/VLR este controlată de către BSC. Luarea de decizie nu se realizează în

MSC, deoarece nu are informații în timp real despre conexiune.

Salt de frecvență: doar două tipuri de salt de frecvență sunt

susținute de BSC:

Saltul în banda de bază: acesta implică salt pe frecvențele diferitor transmițători într-o

celulă,

Saltul sintetizator: acesta implică salt de frecvență de pe o frecvența pe alta de la

același transmițător într-o celulă.

1.4.24 Explicați configurația hardware a implementării BSC.

Configurația hardware a implementării BSC este prezentată în figura 3, unde sunt utilizate

următoarele abrevieri:

Fig.3 Configurația hardware a BSC

1 GS - Group Switcher - comutatorul de grup,

2 ETC - Exchange Terminal Circuit - Circuitul Terminal de Schimb,

3 CP - Central Processor - procesorul central,

4 ST-7 - Semnalization Terminale # 7 - terminal de semnalizare nr.7,

5 RPG - Regional Processor - procesorul regional,

6 SP - Support Processor - procesorul de suport,

7 SRS - Subrate Processor - comutatorul de subrata,

8 TRH - Transceiver Handler - Transmițător Controlat.

1.4.25 Enumerați componentele RBS 2000.

Unitatea de Distribuție a Comutației (DXU) oferă o interfață de sistem la interfața A-bis

și este utilizat pentru a conecta în cruce sloturi individuale timp la transmițători. DXU oferă,

de asemenea, momentul de referință de sincronizare RBS pentru funcționarea RBS.

Unitatea Transmițătorului (TRU) conține circuite receptor și transmițător necesare pentru

manipularea 8 sloturi de timp de informații pe interfața aeriană. TRU conține RF circuitele

de măsurare folosite pentru testarea proprietăților emițătorului și receptorului .

Unitatea de Combinare și Distribuție (CDU) este responsabilă pentru combinarea

semnalelor transmise de transmițători diferiți și distribuirea semnalelor primite de la toți

transmițători.

Unitate de Control a Energiei (ECU) supraveghează și controlează echipament energetic

(UEP), și reglementează condițiile de mediu din interiorul cabinetului.

Unități de Alimentare (UEP) sunt asigurate de către tensiunea de alimentare AC sau DC și

furnizează tensiunea sistemului DC .

1.4.26 Explicați managementul resurselor radio în RBS 2000.

BSC are o privire în ansamblu în timp real actualizat (care este, neîntrerupt) asupra pârții

sale în rețeaua radio. Măsurările Frecvenței Radio a puterii semnalului sunt făcute atât de stația

mobilă cit și de BTS. Echipamentul mobil actualizează continuu un raport de măsurare care conține

puterea semnalului și Raportul Bitului de Eroare (REC) pentru serviciul BTS , împreuna cu puterea

semnalului ai BTS-urilor vecine. Aceste rapoarte de măsurare sunt apoi trimise de BTS la BSC în

cazul în care decizia handoverului are loc.

1.4.27 Explicați utilizarea spectrului de frecvente în RBS 2000.

Principala sarcină a BSS este de a optimiza utilizarea frecvențelor disponibile. Caracteristicile

pentru aceasta sunt parțial situate în BSC și parțial în RBS.

Doua tipuri de Salt de Frecvență sunt susținute, sintetizator și banda de bandă. Salt de

frecvență servește două scopuri:

Îmbunătățirea calității vocii a de lent stațiilor mobile lente.

Interferență canalului este limitată pentru toate conexiunile în rețea, rezultând într-un plan

de celule cu cea mai scurtă distanta de reutilizare a frecvenței, profitul fiind creșterea

capacității de apel.

Concluzie:

În această lucrare de laborator am studiat construcția unei stații de bază moderne de tipul RBS model ERICSSON și funcțiile componentelor acesteia.

Astfel o stație de bază de acest tip operează în sistemul GSM și este divizat in 3 subsisteme:subsistemul stațiilor de bază care realizează funcțiile legate de radio, subsitemul de comutare care configurează elemente suplimentare opționale (MXE,MIN,BGW,SOG), subsitemul de operare și suport cu ajutorul căreia operatorul de rețea monitorizează și controlează tot sistemul.

Stația Radio de Bază include toate echipamentele radio și transmisie a interfeței de transmisie necesare pe segmentul radio. Sistemul ERICSSON are 2 versiuni de RBS: RBS2000 și RBS200.

Bibliografie:

1. GSM. RBS 2000 Basics. Student Text. EN/LZT 123 3805 R2A,ERICSSON, 1998, ERICSSON Radio Systems AB,158p.

2. Mehrota Asha GSM System Engineering, ARTECH HOUSE INC., Boston,

London, 1997,472 pp.

3. Jorg Eberspacher, Hans-Joerg Vogel, Christian Bettstetter, Christian Har-mann GSM – Architecture, Protocols and Services, 3rd Edition, Wiley, 2009,338pp.