Базовая станция

Многие элементы, входящие в состав базовой станции по назначению не сильно отличаются от тех, которые есть в подвижной станции. Базовая станция структурно сложнее и физически больше.

Рисунок 5

Первая особенность базовой станции (она не отражена на схеме) – разнесенный прием.

Базовая станция имеет разные антенны на прием и передачу. Так же присутствуют несколько приемников и несколько передатчиков. Это позволяет вести одновременную работу на нескольких каналах с различными частотами. Приемник и передатчик базовой станции в целом имеют такую же структуру, как и у подвижной станции, только за исключением ЦАП и АЦП, которые здесь отсутствуют.

Блок сопряжения с линией связи осуществляет упаковку информации, передаваемой по линии связи на центр коммутации и распаковку принимаемой из центра коммутации информации.

В качестве линии связи базовой станции с центром коммутации обычно используется радио релейная или оптическая линия связи.

Контроллер базовой станции представляет собой компьютер и осуществляет выбор направления работы всех функциональных блоков и контроль их исправности. Для обеспечения надежности всей системы многие узлы дублированы. Кроме того базовая станция всегда снабжается автономными источниками питания и специальной системой охлаждения, так как базовая станция потребляет много электричества и выделяет много тепла.

Центр коммутации – является мозговым центром всей системы сотовой связи и одновременно диспетчерским пунктом. На нем замыкаются потоки информации со всех базовых станций и через него осуществляется выход на другие сети связи.

Рисунок 6

Коммутатор осуществляет переключение потоков информации между соответствующими линиями связи. Коммутатор подключается к линии связи через соответствующие контроллеры, осуществляющие промежуточную обработку. Общее управление центром коммутации осуществляет центральный контроллер. Работа центра коммутации подразумевает наличие операторов, поэтому есть терминалы операторов. Важным элементом центра коммутации являются базы данных (домашний регистр (содержит сведения обо всех абонентах, зарегистрированных в данной системе и о видах услуг, которые могут быть им оказаны; здесь же фиксируется местоположение абонента) – гостевой регистр (содержит примерно такие же сведения об абонентах, пользующихся услугами связи, но зарегистрированных в другой системе) – центра аутентификации (обеспечивает аутентификацию данных и кодирование сообщений) – регистр аппаратуры (не обязательный регистр, содержит сведения об эксплуатируемых подвижных станциях на предмет их работоспособности и легальности использования)).

Интерфейсы сотовой связи

В каждом стандарте сотовой связи используется несколько интерфейсов, в общем случае различных для разных стандартов. Например: существуют интерфейсы для связи подвижной станции с базовой, базовой станции с центром коммутации. В стандарте GSM еще существует интерфейсы для связи приемо-передатчика с контроллером базовой станции, а так же интерфейсы для связи с регистрами. Все интерфейсы подлежат стандартизации для совместимости аппаратуры различных производителей. Особое место занимает интерфейс между подвижной и базовой станциями. Этот интерфейс является основным. Он получил название эфирного интерфейса, так как он всегда передается через радио канал, эфир.

Эфирный интерфейс обязательно присутствует в любой системе сотовой связи в единственно возможном для своего стандарта варианте.

Эфирный интерфейс стандарта D-AMPS.

Здесь мы рассмотрим 2 варианта эфирного интерфейса:

1. Стандарт IS-54

Рисунок 6

Передача информации в речевом канале (канале траффика) организуется следующими друг за другом кадрами (frame). Длительность 1 кадра 40 миллисекунд. Каждый кадр состоит из 6 слотов. Длительность 1 слота 6,67 миллисекунды, это 324 бита. При полно скоростном кодировании на 1 речевой канал в каждом кадре отводится 2 слота. При этом не подряд, а например 1 и 4, 2 и 5 и так далее. При полу скоростном кодировании на 1 речевой канал отводится 1 слот в кадре. Слот в прямом канале (от базовой к подвижной) и в обратном (от подвижной к базовой) имеет разную структуру. В обоих случаях под передачу данных отводится 260 бит, остальные – управляющие и синхронизирующие последовательности.

Назначение полей:

Sync – обучающая последовательность (идентификатор данного слота внутри кадра). Используется еще и для настройки эквалайзера внутри станции на соответствующую частоту.

Далее – 12 битное сообщение сигнализации (SACCH).

Затем поле данных. Поле окраски – идентификатор подвижной станции (CDVEC). Этот код назначается базовой станцией при организации канала связи. Из этих 12 бит непосредственно идентификаторов всего 8, 4 бита – контрольные, так как этот идентификатор кодируется кодом Хэмминга.

Затем снова данные, а потом резерв.

В обратном канале добавляются 2 первых блока, которые используются для организации защитного интервала. Почему 2 – первое поле G полностью пустое, а R – используется для настройки фронтов, а именно – мощность передатчик.

Затем – данные.

2. IS-136

Рисунок 7

Структура этого интерфейса сложнее предыдущего за счет введения цифровых каналов управления. Для каналов трафика сохранена такая же структура, как и в стандарте IS-54, а для каналов управления принята значительная степень преемственности с каналами трафика, облегчающая технологический переход на новый стандарт, а именно – длительность кадров, длительность и структура слота примерно одинаковы. Вся информация каналов управления передается в полях данных (data), за исключением того, что в обратном канале под данные выделяется 244 вместо 260 битов. В остальном поля отличаются незначительно.

Эфирные интерфейс стандарта GSM

Стандарт GSM несовместим с остальными стандартами. Поэтому интерфейс у него абсолютно другой.

Рисунок 8

Передача информации осуществляется кадрами по 4,615 мс. Каждый кадр состоит из 8 слотов, а каждый слот соответствует своему каналу речи. Здесь так же бывает полу и полно скоростное кодирование. Информационный кадр может быть либо каналом трафика, либо кадром канала управления. В обоих случаях он имеет одну и ту же длительность и состоит из 8 слотов. Однако слоты имеют разную структуру и разное информационное содержание.

Слот канала трафика: первые 148 бит составляют информационный пакет, оставшиеся 8,25 бита – защитный интервал. Из 148 бит информационного пакета всего 116 используются непосредственно для передачи данных. Из них 2 бита забирают под скрытые флажки, определяющие тип передаваемой информации. 26 бит – обучающая последовательность и оставшиеся 6 бит по краям пачки – защитные интервалы. В канале управления существуют 4 вида слотов.