Каждая базовая станция представляет из себя комплекс достаточно сложного и весьма разнообразного радиотехнического оборудования. Все элементы этого комплекса постоянно взаимодействуют между собой для обеспечения бесперебойной работы сотовой связи. Прежде чем приступить к рассмотрению требований для эффективного подключения
базовых станций, необходимо определить составляющие, из которых складывается
инфраструктура соединений между этими станциями.
Рисунок 1 - Общая структура сетей сотовой связи
Изначально сеть разделяется на 2 больших подсети - сеть радиодоступа (RAN - Radio Access Network) и сеть коммутации (CN - Core Network).
Рассмотрим эти подсети подробнее:
RAN
Существующие сети радиодоступа состоят из сети радиодоступа к GSM (GERAN - GSM EDGE Radio Access Network) и сети радиодоступа к UMTS (UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network). Хоть UMTS более современна, чем GSM, однако технология GSM является основой UMTS: некоторые процедуры UMTS заимствованы у GSM с необходимыми модификациями.
- BTS (Base Transceiver Station) - базовая станция. Включает в себя приёмо-передающие антенные устройства, оборудование для ретрансляции радиосигнала, блоки шифрования данных. Базовая станция обслуживает отдельный участок сети с помощью нескольких нацеленных в различные участки сектора ретрансляторов, осуществляющих вещание на разных частотах;
- Node-B - аналог BTS в UMTS;
- BSC (Base Station Controller) - контроллер базовых станций. Служит для управления и обмена данными группы базовых станций, руководит процессом назначения радиоканалов, принимает контрольную информацию от телефонных терминалов;
- RNC (Radio Network Controller) - контроллер сети радиодоступа. Аналог BSC в UMTS;
- TRC (TRansCoder) - транскодер. Устройство, отвечающее за перекодирование речи из формата GSM в стандартный формат телефонии, используемый в фиксированных сетях связи и обратно.
CN
К сети коммутации могут подключаться различные сети радиодоступа. CN мало эволюционирует в связи с эволюцией от GSM к UMTS.
CN на приведённом выше рисунке разделена на две части - верхняя правая часть отвечает за голосовые соединения, или CS-соединения (Circuit Switch), нижняя правая часть отвечает за пакетные соединения, или же PS-соединения (Packet Switch).
CN на приведённом выше рисунке разделена на две части - верхняя правая часть отвечает за голосовые соединения, или CS-соединения (Circuit Switch), нижняя правая часть отвечает за пакетные соединения, или же PS-соединения (Packet Switch).
- MSC (Mobile Switching Center) - центр коммутации для мобильных абонентов;
- GMSC (Gateway MSC) - шлюзовой коммутатор. Этот узел сети используется только при входящих вызовах;
- HLR (Home Location Register) - регистр положения домашних абонентов;
- VLR (Visitor Location Register) - регистр положения гостевых абонентов;
- AUC (AUthentication Center) - центр аутентификации абонентов. Этот узел генерирует ключи шифрования, с помощью которых шифруется соединение терминала с сетью в самом уязвимом месте - на радиоинтерфейсе;
- SGSN (Serving GPRS Support Node) - обслуживающий узел поддержки GPRS. Этот узел отвечает за то, чтобы определить каким образом предоставлять услуги на основе запрошенной APN (Access Point Name, точки доступа). Также на этом узле осуществляется подсчёт трафика;
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) - шлюзовой узел поддержки GPRS. Отвечает за правильную доставку пакетов до пользователя.
Именно базовые станции создают покрытие сети сотовой связи. BTS не принимает самостоятельных решений и работает на основе инструкций получаемых от BSC.
Способов связи BSC и BTS в настоящее время очень много. Все их можно разделить по средствам организации радиоканала на два типа: проводные и беспроводные. Проводные каналы связи считаются наиболее надёжными, но самыми популярными до сих пор остаются радиорелейные линии связи. Сигнал, полученный от BSC преобразуется к виду удобному для передачи, перекодируется, перемодулируется на более высокую частоту и излучается через панельные антенны в необходимую область покрытия.
Существует множество вариантов установки BTS: на специальных башнях или мачтах, на крышах жилых домов, производственных зданий, трубах котельных и многие другие. Современные технологии позволяют установить и настроить "собственную" BTS - например, под нужды отдельной корпорации или отдалённой сельской местности с плохим радиопокрытием. Проекты построения базовых станций с открытым кодом открывают возможность любому заинтересованному человеку с помощью недорогого оборудования развернуть свою сеть с нужными ему настройками.
Транковые радиосистемы - это системы подвижной радиосвязи, которые основаны на тех же принципах, что и обычные телефонные сети. В системе транковой радиосвязи имеется ограниченное число радиоканалов (как правило, от двух до двадцати), которые по мере надобности выделяются центральным контроллером для ведения переговоров. В транковых радиосистемах абонент запрашивает разрешение на разговор, а центральный контроллер, состоящий из нескольких репитеров, выделяет канал, по которому можно вести разговор.
Способов связи BSC и BTS в настоящее время очень много. Все их можно разделить по средствам организации радиоканала на два типа: проводные и беспроводные. Проводные каналы связи считаются наиболее надёжными, но самыми популярными до сих пор остаются радиорелейные линии связи. Сигнал, полученный от BSC преобразуется к виду удобному для передачи, перекодируется, перемодулируется на более высокую частоту и излучается через панельные антенны в необходимую область покрытия.
Существует множество вариантов установки BTS: на специальных башнях или мачтах, на крышах жилых домов, производственных зданий, трубах котельных и многие другие. Современные технологии позволяют установить и настроить "собственную" BTS - например, под нужды отдельной корпорации или отдалённой сельской местности с плохим радиопокрытием. Проекты построения базовых станций с открытым кодом открывают возможность любому заинтересованному человеку с помощью недорогого оборудования развернуть свою сеть с нужными ему настройками.
Транковые радиосистемы - это системы подвижной радиосвязи, которые основаны на тех же принципах, что и обычные телефонные сети. В системе транковой радиосвязи имеется ограниченное число радиоканалов (как правило, от двух до двадцати), которые по мере надобности выделяются центральным контроллером для ведения переговоров. В транковых радиосистемах абонент запрашивает разрешение на разговор, а центральный контроллер, состоящий из нескольких репитеров, выделяет канал, по которому можно вести разговор.
Рисунок 2 - Транковая система радиосвязи
Различными компаниями и организациями было разработано огромное число форматов транковой связи, многие из которых несовместимы друг с другом. В США наиболее популярными форматами являются Privacy Plus, Logic Trunked Radio (LTR), а также SmarTrunk II. В Европе широкое распространение получил стандарт MPT1327, разработанный в Англии для радиосетей общего пользования. Сейчас этот стандарт стал популярен в Азии, Австралии, странах Латинской Америки. В настоящее время в Европе ведутся работы по созданию нового европейского протокола цифровых транковых систем - TETRA (Trans European Trunked Radio). В России наиболее известными протоколами являются SmarTrunk II, MPT1327, LTR.
Транковые системы можно классифицировать по числу абонентов:
- малые, в которых число абонентов не превышает 300 человек - при построении таких систем используется протокол SmarTrunk II;
- средние, число абонентов которых не превышает 3000 человек - чаще всего при создании таких систем применяется стандарт LTR;
- большие, с числом абонентов, превышающим 3000 человек - в этом случае чаще всего используется протокол MPT 1327.
MPT1327 и TETRA относят к классу открытых протоколов, в то время как LTR, SmartNet и т.п. - к классу закрытых.
Рассмотрим структурную схему базовой станции для системы транковой радиосвязи:
Рисунок 3 - Структурная схема базовой станции в случае использования одного канала
- Репитер - устройство, которое принимает и ретранслирует радиосигнал. Для использования пятиканальной транковой системы потребуется пять репитеров. Одновременно один репитер может обслуживать только один разговор. Репитер состоит из ретранслятора, предназначенного для приёма сигналов абонентских радиостанций, его усиления и передачи, и контроллера транкового канала, который выполняет управляющие функции;
- Дуплексный фильтр - устройство, позволяющее использовать одну антенну для приёма и передачи. В принципе, ничто не мешает использовать для приёма и передачи две разных антенны, но в этом случае может возникнуть ситуация, когда в некоторых местах будет возможен приём, но невозможна передача либо наоборот. Кроме того, излучаемая передатчиком мощность влияет на приёмник, поэтому при наличии двух антенн их нужно устанавливать на достаточном расстоянии друг от друга;
- Источник питания предназначен для репитера. Как правило, он допускает возможность перехода на аккумуляторную батарею при отключении питания.
Области применения транковой радиосвязи - крупные коммерческие и государственные организации, например службы автоинспекции, различные ремонтные службы, компании, специализирующиеся в области промышленного альпинизма (обслуживание высотных зданий) и так далее. Систему транковой связи можно развернуть как в крупном городе, так и в удалённом, малонаселённом пункте, что особенно актуально в условиях нашей страны. Транковые системы эффективно используют полосу выделенных им частот, обеспечивают высокий уровень конфиденциальности (существуют даже средства, позволяющие кодировать речь в процессе её передачи), надёжны, предоставляют большое количество сервисных функций.
Список используемой литературы: