BASE STATION SUBSYSTEM

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2 Base Station Subsystem Vía de Air-interface, La BSS provee una conexión entre las MSs de una área limitada y el Network Switching Subsystem (NSS). La BSS consiste de los siguientes elementos: 1. Una o más BTSs (Base Tranceiver Station); 2. Una BSC (Base Station Controller); 3. Una TRAU (Transcoding Rate and Adaptation Unit). 1. Base Transceiver Station La BTS provee la conexión física de una MS a la red en forma de Air-interface. En el otro lado, hacia la NSS, la BTS es conectada a la BSC via la Abis-interface. Los fabricantes de equipos BTS han reducido su tamaño. Hoy estos equipos tienen el tamaño de un buzón. La estructura básica de las BTS, sin embargo no ha cambiado. El diagrama de bloque y el flujo de señalización de una BTS con un TRX se muestra a continuación. La recomendación de GSM, permite que una BTS se conecte con o se hostee con hasta 16 TRXs. En estructuras de campo, la mayoría de BTSs host, esta entre uno o cuatro TRXs. Diagrama de bloque de una BTS con una TRX. Arquitectura y funcionalidad de una Base Transceiver Station Modulo de Transmisión y Recepción. El modulo TRX, desde la perspectiva del proceso de señalización, es la parte más importante de la BTS. La TRX consiste de una parte de frecuencia baja para señales digitales para procesos de señalización y de otra parte de frecuencias altas para modulación y demodulación GSMK. Ambas partes son conectadas separadamente o integradas por una unidad de lupulización de frecuencias. Las otras partes de las BTS son más o menos asociadas con las TRXs y ejecutan tareas auxiliares. pág. 2

3 Modulo de Operación y Mantenimiento El modulo de operación y mantenimiento consiste de por lo menos una unidad central, la cual administra todas las partes de la BTS. Para esos propósitos, es conectada directamente con la BSC por un canal asignado específicamente a O&M. Esto permite que el modulo de O&M procese los comandos desde la BSC o desde la MSC directamente dentro de la BTS y reporte los resultados. Típicamente la unidad central también contiene el sistema y el software de operación de la de TRXs. Que permite ser recargada cuando es necesario sin la necesidad de consultar a la BSC. El modulo O&M provee una interface humano-maquina, la cual permite control local de la BTS. Base Transceiver Station Configurations La configuración de diferentes BTS, dependen de la carga, la conducta del suscriptor y de la estructura morph, éstos factores deben de ser considerados para proveer una cobertura de radio optima en una área determinada. Configuración Estándar Todas las BTSs tienen asignadas diferentes identidades de Celda (CIs).Un numero de BTSs (en algunos casos, una sola BTS) forma una área local. La figura a) muestra tres áreas de localización de cobertura, una área tiene una BTS, la otra tiene cinco BTS y la ultima tiene tres BTSs, los sistemas no están usualmente sincronizados, lo cual previene que existan entregas sincronizadas entre ellas. Este es el método más utilizado para la implementación de BTSs. Figura a) Configuración Estándar Para áreas urbanas con densidad de tráfico creciente, existen variantes como las que mencionamos a continuación. pág. 3

4 Configuración de Celdas en modo Paraguas Umbrella Cell Configuration La configuración de celda en modo paraguas consiste de una BTS con una potencia de transmisión alta y una antena instalada en la parte más alta que sirve como un paraguas para un numero de BTS con una potencia de transmisión baja y con diámetros pequeños Figura b). Tal configuración parece no tener sentido, debido a que la frecuencia de la celda paraguas no puede ser reutilizada en todas las celdas del área, debido a interferencia. Figura b) umbrella cell configuration La configuración de celdas en modo paraguas tiene sus meritos en ciertas situaciones y puede por consiguiente resultar en alivio la relevación de carga y mejora en las redes de tráfico de señal. Por ejemplo, cuando los automóviles se mueven a velocidades altas a través de una red de celdas pequeñas, los handovers casi consecutivos son necesarios de una celda a otra para mantener una llamada activa. Esta situación es aplicable en cada ambiente urbano. Por consiguiente, el handover resulta en un incremento sustancial de carga en la señalización para la red así como en una degradación de calidad de la señal para el usuario final. Por otro lado, la celdas pequeñas se requieren para la cubrir la demanda de cobertura en los entornos urbanos. La salida a este dilema, es utilizar celdas pequeñas y grandes al mismo tiempo, es decir, la configuración de celda en modo paraguas. La celda paraguas puede ser protegida de sobrecargas cuando se le asigne tráfico de usuarios rápidos únicamente Esto, por una parte, reduce la carga de la señalización de las pequeñas celdas y mejora la calidad de señal para los usuarios dl tráfico rápido. La velocidad de un usuario puede ser determinada con suficiente exactitud por el parámetro (TA timing advance). Este valor es actualizado en la BSC cada 480 milisegundos (ms) por medio de la data provista en el mensaje MEAS_RES. La BSC decide si el usuario utiliza la celda paraguas o una de las celdas pequeñas. pág. 4

5 Base Transceiver Stations Sectorized (Collocated) El termino BTS Sectorizado o Collocated, se refiere a una configuración en el cual varias BTS son colocadas en un sitio pero sus antenas cubren únicamente un área de 120 o 180 grados. La figura c) ilustra el concepto, Típicamente, se implementa con BTS y con pocos TRX y una potencia baja de transmisión. Como en la configuración paraguas, esta configuración es usada en áreas altamente pobladas La particularidad de esta configuración (sectorizada), es la sincronización entre celdas, lo cual permite handover sincronizado entre ellas. Aunque es una configuración Sectorizada, un canal por BTS tiene que se utilizado para la generación de los BCCH, tal configuración tiene las siguientes ventajas: Sectorized o Colloted, BTS, están diseñadas y adaptadas para una conexión serial Abis-interfaz. Esta configuración tiene el potencial para ahorrar costos para líneas de acceso a las BSC, de otra manera se requerirían múltiples líneas. Desde la perspectiva de Radio, la ventaja de usar celdas con ángulos de 120 grados es que permiten reutilizar la frecuencia en un sector (una dirección), que de otra manera causaría interferencia con las celdas vecinas si una celda omnidireccionaral fuera utilizada. La Sectorización alivia la demanda de frecuencias, particularmente en un ambiente urbano. Figura c) Cobertura de un área con 3 BTS sectorizadas. Cada BTS cubre un segmento de 120 grados pág. 5

6 2-Base Station Controller La BSC forma el centro de la BSS. Una BSC puede, dependiendo del fabricante, conectar a muchos BTS sobre la interface Abis-interface. La BSC, desde una perspectiva técnica, realiza pequeños intercambios digitales con algunas extensiones mobiles. La BSC fue definida con la intención de quitar la mayor parte de carga de radio a la MSC. La arquitectura de las BSC y sus tareas son una consecuencia de esa meta. Figura: diagrama de block de una BSC Utiliza el mismo HW para ambas interfaces Abis y A interface, lo cual no es un requisito. Arquitectura y tareas de la BSC Architecture and Tasks of the Base Station Controller Switch Matrix Porque la BSC tiene la funcionalidad de un intercambiador digital pequeño, su función es cambiar los canales de trafico entrante (A-interface desde la MSC) hacia los canales correctos de Abis-Interface La BSC, viene con un interruptor matriz que 1- Toma cuidado de la funcionalidad de parada y 2- Puede ser utilizado como el bus interno de control. Terminal Control Elements of the Abis-Interface Elementos de control de Terminal de la Interface Abis La conexión al BTS se establece vía los elementos de control Abis-terminal (TCEs o Terminal Control Element), que, más o menos independientemente de la unidad central del BSC, provee la función de control para un TRX o un BTS. pág. 6

7 El número de Abis TCEs que un BSC puede contener depende en gran parte del número de BTSs y sobre el sistema del fabricante. Las tareas importantes del Abis-TCEs son: - Fijar conexiones de LAPD (Link access protocol D-channel) hacia pares de BTS, - Transferencia de los datos de la señalización, y transferencia transparente de carga útil. Dependiendo del fabricante, el Abis TCEs también puede ser responsable de la administración de los recursos de radio del BTS. Eso exige la asignación y el lanzamiento de la señalización y los canales de tráfico sobre Abis-interface y el Air-interface y para la evaluación de resultados de medidas desde la BTS respecto a los canales ocupados y disponibles, los cuales son relevantes para control de potencia y uso en la toma de decisiones acerca del handover. A-Interface Terminal Control Elements Elementos de control de Terminal de la Interface A La conexión de una BSC hacia una MSC es establecida via A-TCE. Aunque cada BSC es conectada únicamente con una MSC, una gran cantidad de A-TCEs es necesaria para soportar la A-interface, dado que toda la carga y la mayor parte de la señalización de datos del BSS son transportadas sobre esta interfaz. Entre las tareas de algunos, pero no todos los A-TCEs están generalmente, la creación y funcionamiento de la conexión de SS7/SCCP hacia el MSC. El número de canales de señalización necesarios depende en gran parte de la carga prevista de trafico. Database Base de Datos La BSC es el centro de control o mando de la BSS. Con esa capacidad, la BSC debe mantener una base de datos relativamente grande en la cual mantenga el estado de toda la BSS, la calidad de los recursos de Radio y los recursos terrestres, y así sucesivamente. Además la base de datos de la BSC debe contener el software completo de las operaciones de la BTS para todas las BTS adjuntas y toda la información especifica de toda la BSS, tal como las frecuencias asignadas. Central Module Modulo Central Una de las tareas principales de la BSC, es decidir cuando un handover debería de tomar lugar. La BSC puede decidir sobre la entrega de un handover intra-bts y un handover intra-bsc sin necesidad de la MSC. En contraste, para entregas externas de handover para todas las BSC necesita involucrar a la MSC. Decisiones de Handover y controles de potencia son tareas principales del modulo central. Connection to the OMC Conexión hacia OMC Otra funcionalidad que muchos fabricantes han decidido que el modulo central debería de ejecutar es la conexión hacia el OMC. Cada BSS es supervisada y administrada por el OMC vía la BSC. pág. 7

8 3. Transcoding Rate and Adaptation Unit Unidad de Adaptación y Tasa o tarifa de Transcodificacion Función: Una de las funciones más interesantes en la red GSM involucra la TRAU, la cual típicamente está localizada entre la BSC y la MSC. La tarea de la TRAU es comprimir o descomprimir el dialogo entre la MS y la TRAU. El método utilizado es llamado pulso regular de excitación predictivo (regular pulse excitation long term prediction (RPE-LTP) Puede comprimir diálogos desde 64 Kbps a 16 Kbps, en caso de un canal completo o fullrate y a 8 Kbps en el caso de un canal medio halfrate. Nota: La TRAU no es utilizado para conexiones de datos. La mayor parte del tiempo, el TRAU está instalado en el sitio del MSC para conseguir el beneficio y ventaja de la compresión. Posible sitio de el TRAU en la cadena de señalización. Cuando el TRAU es instalado en sitio de la MSC, los diálogos de los canales fullrate usan únicamente 16 Kps sobre los link de la BSC hacia la MSC. Sin embargo, otras especificaciones permiten la instalación del TRAU entre la BTS y la BSC, esto requiere el uso de canales de 64 Kbps éntrela BSC y el MSC y por lo tanto, el uso de mas acoplamientos o links::: Posible sitio de el TRAU en la cadena de señalización pág. 8