基站子系统
- 格式:doc
- 大小:106.50 KB
- 文档页数:15
LTE介绍与网络架构LTE(Long-Term Evolution),即长期演进技术,是第四代移动通信标准。
它是3GPP(Third Generation Partnership Project)组织制定的全球统一标准,旨在提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更高的系统容量,以满足不断增长的移动通信需求。
LTE网络架构主要由以下几个部分组成:用户终端(UE)、基站子系统(eNB)、核心网络(Core Network)和运营商网络。
首先是用户终端,即智能手机、平板电脑或其他支持LTE技术的设备。
用户终端与LTE网络进行通信,发送和接收数据。
其次是基站子系统(eNB),它由一台或多台基站控制器和一组基站天线组成。
基站子系统用于与用户终端进行通信,传输数据和控制信号。
核心网络是网络的核心部分,它提供网络管理和控制功能。
核心网络包括多个网络元素,如移动交换中心(MSC)和数据网关(SGW)。
移动交换中心负责处理语音通信,数据网关则负责处理数据传输。
运营商网络是LTE网络的运营者,它由多个基站子系统和核心网络组成。
运营商网络提供网络覆盖和服务,并负责管理用户终端的接入和连接。
LTE网络架构中的一个重要概念是分组交换。
与之前的电路交换网络不同,LTE网络采用了分组交换技术,将数据分成小的数据包进行传输。
这种架构有助于提高数据传输速率和系统容量,并降低网络延迟。
在LTE网络中,数据传输的基本单位是无线帧(Radio Frame)。
每个无线帧由多个子帧(Subframe)组成,每个子帧由多个时隙(TimeSlot)组成。
时隙是最小的单位,用于传输数据和控制信号。
在每个时隙中,数据和控制信号可以同时传输,从而实现高效的通信。
此外,LTE网络采用了多天线技术,即MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)。
MIMO技术使用多个天线进行数据传输和接收,可以提高系统容量和数据传输速率,并改善网络覆盖范围。
2G基本原理GSM基本原理系统的主要特点:GSM系统具有加密和鉴权功能,能确保用户保密和网络安全GSM系统抗干扰能力强,覆盖区域内通话质量高GSM系统具有灵活和方便的组网结构,频率重复利用率高GSM系统是由:移动台(MS)、无线基站子系统(BSS)、交换网络子系统(NSS)、操作维护子系统(0SS)等几个子系统组成移动台(MS):无线基站子系统(BSS):交换网络子系统(NSS):主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需要的数据库功能功能实体:MSC/VLR HLR/AUC EIR操作维护子系统(0SS)网络子系统NSS是整个GSM系统的核心。
它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。
基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分,它通过无线接口直接与移动台相连负责无线信息的发送接收,无线资源管理及功率控制等,同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接,传送系统信息和用户信息等。
网络管理子系统NMS负责NSS和 BSS系统的维护管理工作。
移动通信的关键技术多址方式:FDMA、TDMA、CDMA功率控制:GSM900:2W;DCS1800:1W蜂窝技术(频率复用):D=3KR(其中D为复用距离,K为频率复用模式)分集技术:减少信号衰落(空间、频率、极化、时间分集等方式)GSM同步:同步接收技术1、多址技术频分多址时分多址码分多址2、系统结构与相关接口GSM系统主要接口是指:A接口、Abis接口、Um接口,其中A接口和Um接口为开放式接口,Abis接口为私有接口。
A接口:Abis接口Um接口NSS内部接口:GSM工作频段频道间隔:频道配置:3、移动区域定义与识别号区域定义:服务区:服务区是指移动台可获得服务的区域PLMN区(公用陆地移动通信网):PLMN是由一个公用陆地移动通信网(PLMN)提供通信业务的地理区域MSC区:MSC区是由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共同覆盖的区域构成PLMN 网的一部分位置区:位置区是指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域基站区:是置于同一基站点的一个或数个基站收发信台(BTS)包括的所有小区所覆盖的区域小区:采用建站识别码或全球小区识别进行标识的无线覆盖区域,在采用全向天线结构时,小区即为基站区识别号:1、为了确定GSM移动用户移动用户识别码(MSISDN)国际移动用户识别码(IMSI)临时移动用户识别码(TMSI)2、为了识别BSS网络组件全球小区识别码(CGI)基站识别色码(BSIC)3、为了识别移动设备国际移动设备识别码(IMEI)4、为了识别NSS网络组件MSC-Number(MSC号码)HLR-Number(HLR号码)VLR-Number(HLR号码)移动用户漫游号码(MSRN)与切换号码(HON)位置区识别码(LAI)位置区号码(LAC)基站色码(BCC):有运营商自行设定,用来唯一识别相邻的采用相同载频的不同BTS4、信道类型与作用基本概念物理信道帧结构时隙与帧结构每个频点分成8个时隙,每个时隙为一个信道,因此一个频点可供给8个移动用户同时使用TS0 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7帧结构TMDA信道逻辑信道分类逻辑信道类型控制信道-CCH:广播控制信道-BCCH公共控制信道-CCCH专用控制信道-DCCH逻辑信道类型:逻辑信道作用举例逻辑信道组合多种组合方法4、切换切换的目的5、功率控制注:BCCH载频不参加功率控制CDMA基本原理。
1GSM无线系统基础知识1.BSS系统概述GSM系统可以归纳为三个子系统:交换子系统(NSS)、基站子系统(BSS)及操作维护子系统(OSS)。
其中基站子系统与移动终端又可以并称为无线子系统。
图1-1 GSM系统原理图BSS在GSM网络的固定部分和无线部分之间提供中继,一方面BSS通过无线接口直接与移动台实现通信连接,另一方面BSS又连接到网络端的移动交换机。
BSS一般可分为通过无线接口与移动台相连的基站收发信台(BTS)和另一侧与交换机相连的基站控制器(BSC)两部分,BTS负责无线传输、BSC负责控制与管理。
3码型变换器(TC):一般置于BSC和MSC之间,所起的作用是GSM系统采用的规则脉冲激励长期预测线性预测编码(16Kbit/s RPE—LTP-LPC)和A律的脉冲编码(64Kbit/s PCM)之间的码型转换;4基站控制器(BSC):具有对一个或多个BTS进行控制的功能,主要实现对BTS间切换的智能控制以及对地面信道管理和无线电信道管理,其中包括信道配置、跳频管理、信道选择、链路监视、信道释放和功率控制;⏹ 基站收发信机(BTS):由BSC控制,⏹ 包括1至多个向移动台提供空中Um接口的收发信机,⏹ 是为小区服⏹ 务的信道设备⏹ 。
BTS具有无线资源指⏹ 示、定时超前、加密和测量等功能。
移动台与基站收发信机BTS之间的接口称为无线接口,又称Um接口,基站收发信机BTS与基站控制器BSC之间的接口称为Abis 接口;BSC与码型变换器TC之间的接口称为Ater接口;码型变换器TC与移动交换中心MSC之间的接口称为A接口。
这当中Abis和Ater 接口为非公共接口。
2.基站收发信台(BTS)基站收发信台(BTS)是由基站控制器(BSC)控制,服务于蜂窝小区中的某个小区的无线收发信设备,完成BSC信道与无线信道之间的切换,实现BTS与MS之间通过空中接口的无线传输及相关的控制。
BTS具有无线资源指示、定时超前、加密和测量等功能。
GSM基本原理一、GSM系统结构1.GSM系统组成GSM被分成三个子系统:网络交换子系统(Network Switching Subsystem NSS);基站子系统(Base Station Subsystem BSS);网络管理子系统(Network Management Subsystem NMS),网络管理子系统(NMS)又叫操作与维护中心(OMC--Operation & Maintenance Center)。
网络子系统NSS是整个GSM系统的核心。
它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。
基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分,它通过无线接口直接与移动台相连负责无线信息的发送接收,无线资源管理及功率控制等,同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接,传送系统信息和用户信息等。
网络管理子系统NMS负责NSS和BSS系统的维护管理工作。
2.网络交换子系统(NSS)的组成及功能TMSCTMSC即Transit MSC,是专门用于转接话务的移动交换中心。
GMSCGMSC即Gateway MSC,又称移动关口交换中心,主要用于和其它电信运营商设备的互联互通(包括移动运营商内部用于不同业务的互相连接)。
移动交换中心MSCMSC是整个交换网络的核心,完成或参与网络子系统NSS的全部功能。
对呼叫进行控制与接续,提供计费信息并协调与控制整个GSM网络中的各个功能实体。
拜访位置寄存器VLRVLR是服务于其控制区域内移动用户的数据库。
系统存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息,为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。
当某用户进入VLR控制区后,此VLR将向该移动用户的归属位置寄存器HLR 获取并存储必要数据,而一旦此用户离开后则取消VLR中此用户的数据。
VLR通常与MSC合设在一起。
归属位置寄存器HLRHLR是一个存储移动用户数据的静态数据库。
MFS: 多基站子系统快速分组服务器SGSN: 服务GPRS支持节点TC/SM:码型变换器/子多路复用器基站子系统(BSS)基站子系统(BSS)是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。
它通过无线接口直接与移动台相接,负责无线发送接收和无线资源管理。
另一方面,基站子系统与网路子系统(NSS)中的移动业务交换中心(MSC)相连,实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接,传送系统信号和用户信息等。
当然,要对BSS部分进行操作维护管理,还要建立BSS与操作支持子系统(OSS)之间的通信连接。
基站子系统是由基站收发信台(BTS)和基站控制器(BSC)这两部分的功能实体构成。
实际上,一个基站控制器根据话务量需要可以控制数十个BTS。
BTS 可以直接与BSC相连接,也可以通过基站接口设备(BIE)采用远端控制的连接方式与BSC相连接。
需要说明的是,基站子系统还应包括码变换器(TC)和相应的子复用设备(SM)。
码变换器在更多的实际情况下是置于BSC和MSC之间,在组网的灵活性和减少传输设备配置数量方面具有许多优点。
①基站收发信台(BTS)基站收发信台(BTS)属于基站子系统的无线部分,由基站控制器(BSC)控制,服务于某个小区的无线收发信设备,完成BSC与无线信道之间的转换,实现BTS与移动台(MS)之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。
BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。
基带单元主要用于必要的话音和数据速率适配以及信道编码等。
载频单元主要用于调制 / 解调与发射机 / 接收机之间的耦合等。
控制单元则用于BTS的操作与维护。
另外,在BSC与BTS不设在同一处需采用Abis 接口时,传输单元是必须增加的,以实现BSC与BTS之间的远端连接方式。
如果BSC与BTS并置在同一处,只需采用BS接口时,传输单元是不需要的。
②基站控制器(BSC)基站控制器(BSC)是基站子系统(BSS)的控制部分,起着BSS的变换设备的作用,即各种接口的管理,承担无线资源和无线参数的管理。
BSC主要由下列部分构成:--朝向与MSC相接的A接口或与码变换器相接的Ater 接口的数字中继控制部分;--朝向与BTS相接的Abis 接口或BS接口的BTS控制部分;--公共处理部分,包括与操作维护中心相接的接口控制;③码型变换器/子多路复用器(TC/SM)码型变换器是能够提供语音传送和数据速率变换的功能,TC主要具备以下几点功能:--对话音进行译码,并对数据信道进行速率变换。
--处理2M接口中的信息(帧对准、CRC检查、告警比特处理等)--对2M接口中的信息进行发送和接收。
--对信道中从MSC到BSC的7号信令进行直接的传送。
--通过TSC将告警送给BSC。
--可以进行环路测试(2M的受发信测试)。
子多路复用器位于BSC和TC之间,用于减少传输的链路。
由两块SM2M的功能块来实现的。
两块SM2M是用来将3条TRCU链路传送过来的30路每路16KBIT信息复用成90路每路16KBIT的信息,并通过一路2M线进行传送。
由此可见,SM并不改变线路中传送信息的速率。
④多基站子系统快速分组服务器(MFS ─Multi-BSS Fast packet Server)--MFS支持几乎所有GPRS特定功能,单个A935 MFS最大可与22个Alcatel BSC连接--可重复利用现有Ater及A接口传输实现GPRS--所有GPRS专用硬件集中于MFS--最大限度共享传输减少操作成本(位于交换机侧 tp通过增加GPU板完成与新增BSC的连接)服务GPRS支持节点(SGSN)--Gb 接口 (BSS方向)最多8块 GPU板每块提供最多16根2 Mbit/s的帧中继链路--Gn 接口 ( GGSN方向)每个SGSN路由器提供最多5个物理槽口快速ATM, Ethernet, Fast Ethernet, ISDN, WAN E1 接口, ...--SS7 接口(Gr,Gs,Gd,Gf,Gc)4个2Mbit/s 物理接口,最多提供124个7号信令信道wGr: SGSN-HLR Gd:SGSN- SMS-GMSC,SMS-IWMSCGs:SGSN-MSCGc:GGSN-HLRGf:SGSN-EIR2.1.4、 GSM系统的编号计划2.1.4.1、移动用户号码(MSISDN)MSISDN指主叫用户呼叫GSM用户所拨的号码。
(1) CC: 国家码.中国为86(2) NDC: 国内网络接入号码.中国移动为135-139,联通为130-134.(3) SN: 用户号码.采用8位编号计划。
2.1.4.2、国际移动用户识别码(IMSI)在GSM系统中,每个用户分配有一个唯一的IMSIMCC 移动国家码.中国的国家码为460MNC 移动网号,中国移动为00,中国联通为01MSIN 移动用户识别码2.1.4.2、临时移动用户识别码(TMSI)为了系统的安全性,GSM系统提供了在空中接口传递TMSI代替IMSI的保密措施.它只在VLR管辖区内代替IMSI临时使用,与IMSI相互对应。
2.1.4.3、移动用户漫游号码(MSRN)MSRN 是在呼叫时由VLR临时分配给移动台的一个号码,用于GSM网络在接续时的路由选择。
2.1.4.4、位置识别码(LAI)位置区时移动台可以随意移动不需要进行位置更新的区域,它由一个或若干小区组成,它可以用于检测位置更新和信道切换的请求。
LAC 是位置区号码,识别GSM网络中一个位置区2.1.4.5、全球小区识别码(CGI)CGI是在GSM PLMN中用做小区的唯一标志,是在LAI 基础上加上小区识别号构成。
CI是小区识别号码,由运营部门定义。
2.1.4.6、基站识别色码(BSIC)BSIC由于识别相邻国家的相邻基站。
NCC为PLMN色码,识别不同国家(国内用于识别不同的省)BCC 为基站色码,用于唯一区别相领的采用相同载频的BTS。
2.1.4.7、国际移动设备识别码(IMEI)IMEI唯一标志移动台,由四部分组成。
TAC 型号批准码FAC 工厂装配码SNR 序号码SP 备用码目前中国移动采用频段为890-909MHZ(上行),935-954MHZ(下行),共9M 带宽,95个频道,频道号为1-95。
2.3.1.3、干扰保护比载波干扰比(C/I)指接受的希望信号电平与非希望电平的比值,它与MS的瞬间位置有关,它是由于地形不规则性物体的形状,位置数量不同,以及天线类型,方向性及高度,站址,干扰源造成的。
同频干扰保护比:C/I≥9DB。
它是指不同小区使用相同频率时,另一小区对服务小区产生的干扰,在GSM规范中要求C/I>9DB。
领频干扰保护比:C/I≥-9DB。
它是指邻近频道对服务小区使用频道的干扰,在GSM规范中一般要求C/A>-9DB。
2.3.2、时分多址技术(TDMA)多址技术指众多的可户共用公共信道采用的一种技术,基本方法有三种,频分多址(FDMA),时分多址(TDMA),码分多址(CDMA),GSM多址方式为时分多址和频分多址相结合并结合跳频的方式,载波间隔为200KHZ,每个载波有8个基本的物理信道。
每个物理信道有TDMA的帧号,时隙号和跳频序列号定义。
一个时隙长度为0.577ms,每个时隙间隔包含156.25bit,GSM调制方式为GMSK,调制速率为270.833kbit/s.2.3.2.1、TDMA信道的概念在GSM中信道可分为物理信道和逻辑信道。
一个物理信道通常被定义TDMA帧上的规定位置上的时隙(TS)。
逻辑信道是根据BTS和MS之间传递的消息种类不同定义的不同逻辑信道。
逻辑信道分为业务信道和控制信道。
2.3.2.2、业务信道业务信道可以携载语音或用户数据,可分为话音信道和数据通道。
(1)话音业务信道TCH/FS: 全速率话音信道TCH/HS: 半速率话音信道2.3.2.3、控制信道控制信道用于携带信令或同步数据,可分为广播信道,公共控制信道和专用控制信道。
广播信道(BCH) 包括BCCH,FCCH和SCH信道,他们携带的信息目标是小区所有的手机。
公共控制信道(CCCH):包括RACH,PCH,AGCH和CBCH,RACH 是单向上行信道,其余均是单向下行信道。
专用控制信道(DCCH):包括SDCCH,SACCH和FACCH。
广播信道广播信道用于下行链路,由BTS 到MS。
包括BCCH,FCCH,SCH。
MS 需要和BTS 保持同步,同步的实现必须依赖FCCH和SCH信道,他们都是下行信道。
(1)频率校正信道(FCCH):FCCH信道携带用于校正MS的信息,它的作用是使MS可以定位并且解调同一小区的其他信息。
(2)同步信道(SCH):在FCCH解码后,MS接着要解出SCH信道消息,,解出的信息给出MS同步的信息以及小区TDMA帧号和基站识别码。
(3)广播控制信道(BCCH):在BCCH中,MS 在空闲模式下的大量信息通过BCCH信道传播。
包括小区频点,邻小区BCCH,LAI,CCCH和CBCH信道管理,控制和选择参数等。
公共控制信道公共控制信道包括AGCH,PCH,CBCH 和RACH ,这些信道面向小区的所有移动台。
在下行方向,由PCH,AGCH和CBCH广播寻呼请求,信道支配和短消息。
在上行方向,由RACH传送请求消息。
(1)寻呼信道:网络想和某一MS建立通信时,它会在PCH信道上进行寻呼,寻呼的标志为TMSI或IMSI。
(2)接入许可信道(AGCH):当网络收到MS发出的信道请求后,根据此要求分配专用信道,AGCH通过描述,向所有移动台广播。
(3)小区广播控制信道(CBCH):它用于广播短消息和小区的公共消息。
(4)随机接入信道(RACH):当MS 想和网络建立连接时,它会通过RACH 信道发起接入请求。
专用控制信道包括SDCCH,SACCH,FACCH(1)独立专用控制信道(SDCCH):SDCCH是一种双向的专用信道,它主要用来传送建立连接的信令消息,位置更新消息,短消息,鉴权消息,加密命令及各种附加业务。
(2)慢速随路控制信道(SACCH):SACCH在上行链路中,传递无线测量结果和第一层报头信息。
在下行链路上,它传递系统信息及第一层报头消息。
(3)快速随路控制信道( FACCH)信道与业务信道相关。
FACCH用于在话音传输中给系统提供比SACCH快的多的速度传送信令。
2.3.3、阿尔卡特系统基站子系统阿尔卡特系统基站支系统包括基站收发信机(BTS)和基站控制器BSC两部分. BTS分为G2,G3和G4三种2.3.3.1、 G2BTSG2BTS分为以下几种,1,G2 MINI型2,G2 1.25M型3,G2 2M型G2 MINI型最多可以装载2个载频,G2 1.25M最多可以装载4个载频,G2 2M最多可以装载8个载频。