GSM基站系统开局毕业设计论文.doc

毕业设计 论文 毕业设计 论文 课题 GSMGSM 基站系统开局基站系统开局 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 1 目录目录 摘 要 3矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 1 GSM 基站系统结构 4聞創沟燴鐺險爱氇谴净 1 1 交换网路子系统 NSS 5残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 1 2 基站 BSS 子系统 5酽锕极額閉镇桧猪訣锥 1 2 1 基站收发台 BTS 6彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 1 2 2基站控制器 BSC 7謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 2 GSM 基站系统原理概述 7厦礴恳蹒骈時盡继價骚 2 1 GSM 无线接口理论 7茕桢广鳓鯡选块网羈泪 2 1 1 工作频段的分配 7鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 2 1 2 时分多址技术 TDMA 8籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 2 1 3 移动台和基站的时间调整 9預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 2 1 4 位置更新 10渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 2 2 信令协议 11铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 2 2 1 信令协议概述 11擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 2 2 2 链路层信令协议 12贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 2 2 3 网络层信令协议 12坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 3 ZXG10 BSC V2 0 14蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 3 1 基站控制器的主要功能 14買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 3 2 基站控制器的模块结构 14綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 3 4 设备运行环境指标 20驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 4 ZXG10 BTS V2 0 21猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 4 1 系统特点 21锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 4 2BTS 硬件结构 22構氽頑黉碩饨荠龈话骛 4 2 1 系统主要模块 22輒峄陽檉簖疖網儂號泶 4 3ZXG10 BTS V2 0 软件组成及模块划分 26尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 4 4 设备运行环境指标 27识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 5 BSS 开局 28凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 5 1ZXG10 BSC V2 0 开局 28恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 任务描述 28鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 2 5 1 1 任务分析 29硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 5 1 2 BSC 开局数据配置的主要步骤 30阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 5 2ZXG10 BTS V2 0 开局 33氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 任务描述 33釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 5 2 1 BTS 开局数据配置的主要步骤 33怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 6 总结 37谚辞調担鈧谄动禪泻類 致 谢 38嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 参 考 文 献 39熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 3 GSMGSM 基站系统开局基站系统开局 摘摘 要要 GSM 数字移动通信系统是由欧洲主要运营商和制造厂家组 成的标准化委员会提出来的 是在蜂窝系统的基础上发展而成 中国移动通信公司也成为世界上用户最多 网路规模最大的移 动通信运营商 近几十年来移动通信发展经历了巨大的变化 时下通信界最普遍关注的莫过于 3G 运营商为了提高服务质量 必须对所经营的网络进行优化与维护 然而在网络建设 发展 业务的同时 提高网络质量 进行网络优化就成为日常维护工 作的关键 GSM 网络在建网及扩容时 普遍存在周期短 进度 快的现象 因此或多或少会出现一些工程质量问题 另外在运 行过程中 受外部环境影响 各种设备也有不同程度的损耗 ZXG10 BSC V2 的主要表现是分布式处理 容量巨大 集成度 高 升级扩容方便 组网灵活 性能稳定 维护简单 ZXG10 BTS V2 0 主要运用于业务量密集的大中城市和中小城市的 业务密集地区 如繁华商业区 机场等地 支持 GSM 各种基本 业务和 GPRS 在内的数据业务 功能完善 具有大容量 高集 成度 高可靠性和高性价比等特点 因此 对于 GSM 系统的开 局显得尤为重要 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 关键词 关键词 基站控制器 基站收发信机 基站 数据配置 开局 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 4 1 GSM 基站系统结构基站系统结构 GSM 基站在 GSM 网络中起着重要的作用 直接影响着 GSM 网 络的通信质量 GSM 基站是一种技术要求较高的产品 最初的基站 设备基本都是一些国外的产品 随着我国一些高科技电信企业在移 动通信领域的不断深入 一些国内的电信企业如大唐 广州金鹏等 公司也生产出多种型号的基站 GSM 赋予基站的无线组网特性使基 站的实现形式可以多种多样 宏蜂窝 微 蜂窝 微微蜂窝及室内 室外型基站 无线频率资源的限制又使人们更充分地发展着基站的 不同应用形式来增强覆盖 吸收话务 远端 TRX 分布天线系统 光纤分路系统 直放站 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统 NSS 无线基站 子系统 BSS 和移动台 MS 三大部分组成 其中 NSS 与 BSS 之间 的接口为 接口 BSS 与 MS 之间的接口为 Um 接口 注 AUC 鉴权中心 MSC 移动业务交换中心 GMCS 入口 MCS BSC 基站控制器 BTS 基站收发信台 HLR 归属位置寄存器 VLR 拜访位置寄存器颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 图图 1 1 GSM 网络结构网络结构 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 5 1 1 交换网路子系统 交换网路子系统 NSS 网络子系统 NSS 主要包含有 GSM 系统的交换功能和用于用 户数据管理 移动性能管理 安全性管理 移动设备管理等所需要 的数据库功能 并对 GSM 移动用户间通信和 GSM 移动用户与其他 通信网用户间通信起着管理作用 NSS 包括移动业务交换中心 MSC 拜访位置寄存器 VLR 归属位置寄存器 HLR 设备识别寄存器 EIR 鉴权中心 AUC 而 BSS 有基站 BTS 和基站控制器 BSC 组成 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻 图图 1 2 网络交换系统与操作维护系统网络交换系统与操作维护系统 MCS 对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换 的功能实体 也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口 VLR 是一个数据库 是存储 MCS 为了处理所管辖区域中 MS 统称拜访客户 的来话 去话呼叫所需检索的信息 HLR 也是一个数据库 是存储管理部门用于移动客户管理的数 据 AUC 用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权 加密的三参数 随机号码 RAND 符合响应 SERS 密钥 Kc 的功 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 6 能实体 EIR 也是一个数据库 存储有关移动台设备参数 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏 涼 1 2 基站基站 BSS 子系统子系统 基站子系统 BSS 是移动通信系统中与无线蜂窝网络关系最直接 的基本组成部分 在整个移动网络中基站主要起中继作用 基站与 基站之间采用无线信道连接 负责无线发送 接收和无线资源管理 而主基站与移动交换中心 MSC 之间常采用有线信道连接 实现移动 用户之间或移动用户与固定用户之间的通信连接 说得更通俗一点 基站之间主要负责手机信号的接收和发送 把收集到的信号简单处 理之后再传送到移动交换中心 通过交换机等设备的处理 再传送 给终端用户 也就实现了无线用户的通信功能 所以基站系统能直 接影响到手机信号接收和通话质量的好坏 一个基站的选择 需从 性能 配套 兼容性及使用要求等各方面综合考虑 其中特别注意 的是基站设备必须与移动交换中心相兼容或配套 这样才能取得较 好的通信效果 基站子系统主要包括两类设备 基站收发台 BTS 和 基站控制器 BSC 挤貼綬电麥结鈺贖哓类 1 2 1 基站收发台 BTS BTS 是无线接口设备 它完全由 BSC 控制 主要负责无线传输 完成无线与有线的转换 无线分集 无线信道加密 跳频等功能 赔 荊紳谘侖驟辽輩袜錈 BTS 包括下列主要的功能单元 收发信机无线接口 TR1 收发 信机子系统 TRS 其中 TRS 包括收发信机组 TG 本地维护 TR1 具有交换功能 它可使 BSC 和 TG 之间的连接非常灵活 TRS 包括基站的所有无线设备 TG 包括连接到一个发射天线的所有无线 设备 LMT 是操作维护功能的用户接口 它可直接连接到收发信机 发信机子系统包括基站所有无线设备 主要有收发信机组 TG 和 本地维护终端 LMT 一个收发信机组是由多个收发信机 TRX 组 成 连接同一发射天线 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫 由于信号传输到基站时可能比较弱 并且有一定的信号干扰 所以要经预选器模块滤波和放大 进行双重变频 放大和鉴频处理 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 7 输入的高频信号经放大后送入第一变频器 由变频器提供的第一本 机振荡信号频率为 766 9125 791 8875MHz 下变频后 产生 123 1MHz 的第一中频信号 第一中频信号经放大 滤波 混频后 产生第二中频信号 21 3875MHz 它经过放大 滤波后送到中频集成 块 由中频集成块 包含第二中频信号放大器 限幅器和鉴频器 产 生的音频输出信号和接收信号强度指示信号 RSSI 送到音频 控制板 在音频信号控制板内 由分集开关不断地比较奇数和偶数信号 并 选择其中的较强信号 通过音频电路传送到移动控制中心去 裊樣祕廬 廂颤谚鍘羋蔺 1 2 2基站控制器 基站控制器 BSCBSC BSC 具有对一个或多个 BTS 进行控制的功能 它主要负责无 线网路资源的管理 小区配置数据管理 功率控制 定位和切换等 是一个很强的业务控制点 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁 基站控制器包括无线收发信机 天线和有关的信号处理电路等 是基站子系统的控制部分 主要包括四个部件 小区控制器 CSC 话音信道控制器 VCC 信令信道控制器 SCC 和用于扩充的多路端 接口 EMPI 一个基站控制器通常控制几个基站收发台 通过收发 台和移动台的远端命令 基站控制器负责所有的移动通信接口管理 主要是无线信道的分配 释放和管理 当你使用移动电话时 它负 责为你打开一个信号通道 通话结束时它又把这个信道关闭 留给 其他人使用 除此之外 还对本控制区内移动台的越区切换进行控 制 如你在使用手机时跨入另一个基站的信号收发范围时 控制器 又负责在另一个基站之间相互切换 并保持始终与移动交换中心的 连接 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧 GSM 系统越区时采用切换方式 即当用户到达小区边界时 手 机会先与原来的基站切断联系 然后再与新的服务小区的基站建立 联系 当新的服务小区繁忙时 不能提供通话信道 这时就会发生 掉线现象 因此 用户在使用手机通话时 应尽量避免在四角盲区 使用 以减少通话掉线的机率 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 8 2 2 GSMGSM 基站系统原理概述基站系统原理概述 2 1 GSM 无线接口理论无线接口理论 2 1 1 工作频段的分配 我国陆地蜂窝数字移动通信 网 GSM 通信系统采用 900MHz 与 1800MHz 频段 GSM900MHz 频段为 890 915 移动台发 基站收 935 960 基站 发 移动台收 DCS1800MHz 频段为 1710 1785 移动台发 基站收 1805 1880 基站发 移动台收 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉 GSM 系统上行频段下行频段带宽双工间隔双工信道数 GSM900890 915935 9602 2545124 GSM900E880 915925 9602 3545174 GSM18001710 17851805 18802 7595374 GSM19001850 19101930 19902 6080299 表表 1 GSM 工作频段的分配工作频段的分配 相邻两频点间隔为为 200kHz 每个频点采用时分多址 TDMA 方式 分为 8 个时隙 既 8 个信道 全速率 如 GSM 采用半速率话音编码后 每个频点可容纳 16 个半速率信道 可使系 统容量扩大一倍 但其代价必然是导致语音质量的降低 鎦诗涇艳损楼紲鯗 餳類 绝对频点号和频道标称中心频率的关系为 GSM900MHz 频段为 Main Frequency Band P GSM fl n 890 2MHz n 1 0 2MHz 移动台发 基站收 fh n fl n 45MHz 基站发 移动台收 n 1 124 GSM1800MHz 频段为 fl n 1710 2MHz n 512 0 2MHz 移动台发 基站收 fh n fl n 95MHz 基站发 移动台收 n 512 885 其中 fl n 为上行信道频率 fh n 为下行信道频率 n 为绝对频点 号 ARFCN 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 9 注 1 在我国 GSM900 使用的频段为 905 915MHz 上行频率 950 960MHz 下行频率 频道号为 76 124 共 10M 带宽 中国移动公司 905 909MH 上行 950 954MHz 下行 共 4M 带宽 20 个频道 频道号为 76 95 目前通过中国移动 TACS 网的压频 为 GSM 网留出了更大的空间 因而 GSM 实际可用频点 号要远大于该范围 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬 中国联通公司 909 915MH 上行 954 960MHz 下行 共 6M 带宽 29 个频道 频道号为 96 124 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应 2 目前只有中国移动公司拥有 GSM1800 网络 拥有 1800 网络 的移动分公司大多申请 10M 的带宽 频道号为 512 562 峴扬斕滾澗辐滠兴 渙藺 2 1 2 时分多址技术 TDMA 多址技术就是要使众多的客户公用公共信道所采用的一种技术 实现多址的方法基本有三种 频分多址 FDMA 时分多址 TDMA 码分多址 CDMA 我国模拟移动通信网 TACS 就是 采取的 FDMA 技术 CDMA 是以不同的代码序列实现通信的 它可 重复使用所有小区的频谱 它是目前是最有效的频率复用技术 GSM 的多址方式为时分多址 TDMA 和频分多址 FDMA 相结合并采 用跳频的方式 载波间隔为 200K 每个载波有 8 个基本的物理信道 一个物理信道可以由 TDMA 的帧号 时隙号和跳频序列号来定义 它的一个时隙的长度为 0 577ms 每个时隙的间隔包含 156 25 比特 GSM 的调制方式为 GMSK 调制速率为 270 833kbit s 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨 骜 在 GSM 中的信道可分为物理信道和逻辑信道 一个物理信道就 是一个时隙 通常被定义为给定 TDMA 帧上的固定位置上的时隙 TS 而逻辑信道是根据 BTS 与 MS 之间传递的消息种类不同而定 义的不同逻辑信道 这些逻辑信道是通过 BTS 来影射到不同的物理 信道上来传送 逻辑信道又可分为业务信道和控制信道 则鯤愜韋瘓賈晖 园栋泷 对于不同容量的基站 控制信息速率随之不同 因此控制信道 和业务信道的安排不尽相同 对于小容量基站 只有一个 TRX 的情 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 10 况 TS0 可使用第二种 mainBCCHcombined 的形式 TS1 TS7 可使 用 TCH F 的信道类型 对于中等容量的基站 如有四个 TRX 的情 况 TS0 可使用第一种 mainBCCH 的类型 再用 2 个 TS 作为 SDCCH 信道类型 剩余 29 个用做 TCH F 对于大容量基站 可将 TS0 使用 mainBCCH 组合方式 TS2 TS4 可使用第六种 CCCH 的组 合方式 其于用做 SDCCH 或 TCH F 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻 MS 为了能得到或提供各种各样的服务通常需要从网络来获得许 多消息 这些在无线接口广播的消息被称做系统消息 可共分为 12 种类型 type1 2 2bis 2ter 3 4 5 5bis 5ter 6 7 8 鳃躋峽 祷紉诵帮废掃減 2 1 3 移动台和基站的时间调整 移动台收发信号要求有 3 个时隙的间隔 由于移动台是利用同一 个频率合成器来进行发射和接收的 因而在接收和发送信号之间应有 一定的间隔 从基站的角度上来看 上行链路的编排方式可由下行 链路的编排方式延迟 3 个突发脉冲获得 这 3 个突发脉冲的延时对 于整个 GSM 网络是个常数 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜 典型的移动台在一个时隙间接收 在频率上平移 45MHz 经过 一段时间 3 个突发脉冲减去传播的校正时间后发送 然后可能再 次平移监视其它信道 并使接收频率移动到能重新开始整个周期 陽 簍埡鲑罷規呜旧岿錟 在通信过程中 如移动台在呼叫期间向远离基站的方向上移动 因而从基站发出的消息将越来越迟的到达移动台 与此同时 移动 台的应答信息也会越来越迟的到达基站 如不采取措施 该时延长至 当基站收到该进动台在本时隙上发送的消息会与基站在其下一个时 隙收到的另一个呼叫信息重叠起来 而引起干扰 因此 在呼叫进 行期间由移动台向发送的基站 SACCH 上的测量报告的报头上携带 着由移动台测量的时延值 而基站必须监视呼叫到达的时间 并 BTS 在下行的 SACCH 的系统报告上每次两秒的频次向移动台发出指 令 随着移动台离开基站的距离 逐步指示移动台提前发送的时间 这就是时间的调整 在 GSM 中被称为时间提前量 TA 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔 應 时间提前量值可以由 0 至 233us 该值会影响到小区的无线覆盖 在给定光速下 GSM 小区的无线覆盖半径最大可达到 35km 这个 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 11 限制值是由于 GSM 定时提前的编码是在 0 63 之间 基站最大覆盖 半径算法如下 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺 3 7us 63 3 108m s 2 35km 其中 3 7us 每个比特的时长 63 时间调整的最大比特数 3 108m s 光速 但在某些情况下 客观需要基站能覆盖更远的地方 比如在沿 海地区 如需用来覆盖较大范围的一些海域或岛屿 这种覆盖在 GSM 中是能实现的 代价是须减少每载频所容纳的信道数 办法是 仅使用 TN 为偶数的信道 因为 TN0 必须用做 BCCH 空出奇数的 TN 来获得较大的保持时间 这在北电中被称为扩展小区技术 这一 技术有专门的接收处理 这样定时提前的编码将会增大一个突发脉冲 的时长 即基站的最大覆盖半径为 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮 3 7us 63 156 25 3 108m s 2 120km TS0TS1TS2TS3 图示图示 2 1 扩展小区的扩展小区的 TDMA 帧帧 2 1 42 1 4 位置更新位置更新 当移动台由一个位置区移动到另一个位置区时 必须进行登记 也就是说一旦移动台发现其存储器中的 LAI 与接收到当前小区的 LAI 号发生了变化 就必须通知网络来更改它所存储的移动台的位 置信息 这个过程就被称为位置更新 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘 2 2 信令协议信令协议 2 2 1 信令协议概述 在一个复杂的系统中 如 GSM 要传送的不止是用户数据 因为网络要实现的大多数功能都是分布在几个远距离的设备上 要 使这些设备协调工作需要交换一些信息 因此我们就要考虑到这些 信息如何从网络内的一点传送到另一点 根据电信网开放系统互连 模式 OSI 的概念 把协议按其功能分成不同的层面 最底层称为物 理层或传输层 第二层被称为链路层 第三层被称为网络层 第三 层以上被称为应用层 其每一层都有各自的协议规约 呙铉們欤谦鸪饺竞荡 赚 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 12 图示图示 2 2 从从 MS 到到 MSC 之间的协议模型之间的协议模型 移动通信是由许多功能单元通过接口互连构成的 接口就是各 组成单元之间的物理上和逻辑上的连接 BSS 和 MS 两部分有 A Um Abis 接口以及 Ater 接口等 其中 A 接口和 Um 接口具有 统一和公开的标准 以便于生产和组网 也有利于各种 ISDN 业务 的引入和功能发展 Abis 接口和 Ater 接口的定义尚不统一 实现差 别较大 所以 BSC 和 BTS 配置不能实现多厂家设备互连 现在让我 们分别介绍以下每个接口的具体情况 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减 Sm 接口 Sm 接口是人机接口 是客户与网络之间的接口 主要包括客户 对移动终端进行的操作程序 移动终端向客户提供的显示和信号音 等 Sm 接口还包括客户识别卡 SIM 与移动终端 ME 间接口的 内容 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶 Um 接口 Um 接口是空中无线接口 是移动台和 BTS 之间的通信接口 用于移动台与 GSM 系统的固定部分之间的互通 其物理连接通过无 线链路实现 Um 接口传递的信息包括无线资源管理 移动性管理 和接续管理等 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬 Abis 接口 Abis 接口为 BSS 系统的两个功能实体 BSC 与 BTS 之间的通信 接口 用于 BTS 和 BSC 之间的远端互连方式 物理连接通过标准的 2Mbit s 或 64Kbit s 的 PCM 数字传输链路来实现 Abis 接口支持向 移动台提供的所有服务 并支持对 BTS 无线设备的控制和无线频率 的分配 由于 Abis 接口是 GSM 系统 BSS 的内部接口 所以是一个 未开放的接口 可由各设备厂家自行定义 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙 A 接口 BSS 部分与 MSC 之间的接口为 A 接口 A 接口基于 2Mbit s 数 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 13 字接口 采用 14 位七号信令方式 主要传递呼叫处理 移动性管理 基站管理 移动台管理等信息 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹 NSS 或 BSS 与 OMC 之间的接口 该接口是基于 X 25 接口或七号信令网接口 执行 TMN Q3 协议 2 2 2 链路层信令协议 由上面我们已经知道 在 GSM 系统中不同的接口使用了不同的 协议 单从链路层来讲 分别涉及到移动台和 BTS 之间的 LAPDm BTS 和 BSC 之间的 LAPD 以及七号信令系统中的 MTP2 协议 除无线接口外 信令信息都使用 64kbit s 电路传输 铹鸝饷飾镡閌 赀诨癱骝 接口链路层协议 MS BTSLAPDm GSM 特有 BTS BSCLAPD 由 ISDN 修改 BSC MSCMTP 第二层 SS7 协议 MSC VLR HLR SS7 网络 MTP 第二层 SS7 协议 表表 2 GSM 接口上的链路协议接口上的链路协议 2 2 3 网络层信令协议 网络层的功能之一就是选择并建立这样一个连续的链路段 组 成一个消息路由 另一个功能是支持两个实体之间并行存在的几个 独立连接 这些连接对应于不同的应用通信 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸 1 BSS 网络层无线接口 图图 2 3 无线接口无线接口 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 14 从移动台的角度看来 消息的源点和宿点取决于应用协议 移 动台可以编址不同的网络功能实体 每个实体具有唯一的地址对应 关系 网络按地址要求把消息送到相应的设备 通过 SAPI 可使我们 在移动台上区别出信令消息和短消息两种情况 但这还不足以判断 消息属于那种应用协议 因此需要一个网络编址来加以补充 这就 是协议鉴别器的功能 GSM 中定义了几个协议鉴别器 PD 一般 我们把它们看作是消息的一部分 分类如下 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺 协议鉴别器功能起点 终点 CC SS呼叫控制管理和附加业务管理MS MSC HLR MM位置管理和安全管理MS MSC VLR RR无线资源管理MS BSC 表表 3 无线接口上的协议鉴别器无线接口上的协议鉴别器 从上表中我们可以看到 BTS 并没有在该表中出现 这说明移 动台除了链路管理 并不与 BTS 对话 2 BSS 网络层 Abis 接口 Abis 接口信令链路上的消息可以有许多可能的源点和宿点 如 何来区分呢 从功能角度上看 我们可将 BTS 和 BSC 之间的报文与 移动台和 BSC 以外的实体 包括移动台和 BSC 的所有其它报文区 分开 更进一步应将不同的移动台即不同的信道区分开 夹覡闾辁駁档驀迁 锬減 表表 4 Abis 接口上的消息鉴别器接口上的消息鉴别器 3 A 接口 A 接口承载有 BSC MSC 之间的消息 以及 MS MSC 之间的消 息类型 如我们提到过的 CC 或 MM 消息 这两种信息流合称为 BSSAP BSS 应用部分 具体的说可分别称为 BSSMAP BSS 管理 单元 和 DTAP 直接传送应用单元 除此之外 BSSMAP 还要区 报文鉴别器 附加数据源点 宿点用途 无线链路层管理 信道参 考 无线链路参考 MS BSC 或之外无线路径消息中继 专用信道参考 信道参考BTS BSC与一给定的业务信道互连 公共信道参考 信道参考BTS BSC 与一给定的 BCCH 或 CCCH RACH 的互连 TRX 管理BTS BSC控制 TRX 状态 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 15 分开来面向 MS 和面向 BSC 连接这两种消息 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝 3 ZXG10 BSC V2 0 3 1 基站控制器的主要功能基站控制器的主要功能 1 Abis 接口功能 2 电路交换功能 3 分组交换功能 4 地面设备操作管理和 7 号信令转接功能 5 无线资源管理功能 6 码型变换及速率适配功能 7 子复用功能 3 2 基站控制器的模块结构基站控制器的模块结构 一个 ZXG10 BSS 设备最多可配置 9 个模块 其中系统控制模 块 SCM 可配置一个 模块编号为 1 号模块 无线管理模块 RMM 根 据容量可以配置 1 8 个模块 其模块编号从 2 9 顺序编排 偽澀锟攢 鴛擋緬铹鈞錠 RMURMU 单元通信管理结构框图单元通信管理结构框图 对于 BTS 站点 每个 TRX 需要一条 LAPD 链路 每个站点需 要一条 LAPD 链路 如果一个站点只有 1 个 TRX 需要 2 条 LAPD 有 4 个 TRX 则需要 5 条 LAPD AT 总线是异步传送总线 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟 ZXG10 BSCZXG10 BSC V2 0V2 0 机架排布机架排布 BSC 机架设计为六种机框 通过这六种机框的不同组合 达到 实现 BSC 系统功能的目的 这六种机框分别是 控制层框 BCTL 网交换和时钟层框 BNET 码型变换及 A 接口功能框 BATC Abis 接口框 BBIU 子复用接口框 BSMU GPRS 机框 PCU MP0MP1SMEM AT总线 MPMPPEPDLAPD RMU单元 OMUTRU LAPD LAPD 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 16 1 1 控制层 控制层 BCTL SCUBCTL SCU 主备 MP 共享内存板 通信板 监控板 环境检测板 2 2 控制层 控制层 BCTL RMUBCTL RMU 主备 MP 共享内存板 通信板 MP 基本结构 SCU 和 RMU 的 MP 硬件相同 基本操作系统相同 主备用方式 采用软识别技术 主备 MP 之间通过辅助存储器交换数据 各个模 块与后台的连接采用 LAN 联网 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼 MPMP 主要功能主要功能 1 以 COMM 版为辅助 与各外部接口单元通信 2 以 COMM 板为辅助 控制交换网的接续 3 利用以太网接口 实现前后台通信 4 控制主备 MP 倒换 5 控制各主备方式的功能单元的主备间的倒换 6 处理各种通讯 LAPD MPMP MPPP MTP 7 MP 不可带电插拔 插拔 MP 前先将 MP 面板上电源开关置于 OFF 状态 8 模块号通过 8 位拨码开关 SW1 按二进制编码设置 开关 ON 代表 0 OFF 代表 1 共享内存板 共享内存板 SMEMSMEM 共享内存板采用 EPLD 完成各种控制和仲裁逻辑电路等主要功 能 MP0 和 MP1 各通过一级缓存到达双口 RAM 其中地址和控制 缓冲为直通透明方式 数据缓冲则受 EPLD 控制 MP0 和 MP1 可同 时访问 第 2 级缓冲 含地址 控制和数据 则为分时复用 2MB 共 享 RAM 开关 开关的次序受 EPLD 控制 疠骐錾农剎貯狱颢幗騮 通信板通信板 COMM ECOM COMM ECOM 主要功能与分类主要功能与分类 功能 MP 的通信协处理器 完成控制信道的数据链路 层功能 通信板的工作方式与链路特性 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 17 MP MP MP PP 板和七号信令板工作于负荷分担方式 可以提 高通信的可靠性 BSC 的控制层在配有 PEPD 板的情况下 配置 12 块 COMM ECOM 板 每 COMM ECOM 板最多可同时处理 32 个 64kbit s 的信道 并支持 256kbit s 512kbit s 的超信道配置 物理层 为 2MHW 线 每个逻辑链路 信道 可在 COMM ECOM 板引出的 4 条 HW 中任意选择 1 32 个 TS 总时隙数不超过 32 镞锊过润启婭澗骆讕 瀘 每个 RMU 模块的 LAPD 链路容量计算 1 每层 RMU 可配 10 块 LAPD 单板 2 每块 LAPD 单班共有 32 条 HDLC 链路 10 块 LAPD 板共有 320 条 LAPD 链路 3 每个 TRX 需要一条 LAPD 链路 每层 BBIU 需要 256 条 LAPD 链路 每个 BTS 机架需要一条 LAPD 链路 因此可根据基站 的具体设置配置 LAPD 单板的数量 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛 监控板监控板 MONMON 原理原理 监控板对所有不受 PP 管理的单板 如电源板 时钟板 交换 网驱动板等进行监控 并向 MP 报告 该板提供 10 个异步串口 包 括 8 个 RS485 接口和 2 个 RS232 总线接口 邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑 MONMON 板的其它接口的用途板的其它接口的用途 1 RS485 接口可用于长距离通信 主要用于监测其它从机架的 电源模块 每个串口的异步通信链路为半双工总线方式 挂接若干 个通信节点 单板 由监控板控制 进行主从式通信 监控板主动 发出查询信号 被查询单板发响应以及数据信息 MON 板对接收的 数据进行处理判断 如发现异常 向 MP 报警 嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲 2 RS232 总线是备用总线 供用户扩展使用 3 网络层 BNET 组成 4 数字交换网络 BOSN 主备用工作方式 5 数字交换网接口板 DSNI 其中 DSNI C 采用负荷分担 DSNI S 采用主备用 6 同步振荡器 SYCK 主备用工作方式 7 时钟基准板 CKI 网络层网络层 BNETBNET 的总线分配的总线分配 BOSN 共有 64 条 8m 总线 其中 13 14 板位的 DSNI C 各分 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 18 配 2 条 编号从 1 到 4 21 22 板位的 DSNI S 分配 10 条 编号从 5 到 20 19 20 板位的 DSNI S 分配 16 条 编号从 21 到 36 17 18 板位的 DSNI S 分配 16 条 编号从 37 到 52 15 16 板 位的 DSNI S 分配 10 条 编号从 53 到 62 63 号总线用于内部自测 64 号备用 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭 BOSN 的功能 1 完成本 BSS 系统中用户的话音信道到 MSC 侧的交换接续 2 将各外部接口单元的通信时隙半固定接续到主控单元的 COMM 板 以建立与 MP 的通信 3 对 GPRS 来说 可支持 n64kb s n 32 时隙交换 保持一 帧数据的完整性 对 GSM 来说可支持 32K 32K 的 2bit 时隙交换 劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙 DSNI CDSNI C 板的基本原理板的基本原理 1 MP 级数字交换网络接口板的存在 建立了 MP 与 T 网的通信 链路 由 COMM 板来的 2Mbit s 差分信号和 T 网来的 8Mbit s 的单 极性信号经过不同速率的信息交换分别转变为 8Mbit s 的信号和 2Mbit s 差分信号输出到 T 网和 COMM 板 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄 2 由 SYCK 板来的系统时钟经过 DSNI MP 级 的时钟处理电 路 产生本板所需的工作频率 并同时给 COMM 板提供 4M 8K 的 时钟信号 此时钟信号也是差分输出 以提高稳定性 鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞 DSNI C 板的信号流程 1 MP 级的两块 DSNI 驱动板采用负荷分担的工作方式 2 所有来自 T 网的 8MHW 的时隙接续到 DSNI 板输出的 2MHW 的前 16 个时隙上 因此每条 8MHW 的 128 个时隙可以接续到 8 条 2M 的 CBL HW 上 每根电缆包含 2 条 2M CBL HW 线 例如 对 于 8MHW1 时隙 0 15 接续到 2M CBL HW0 的 0 15 时隙上 时 隙 16 31 接续到 2M 的 CBL HW1 的 0 15 时隙上 依次类推 时 隙 96 111 接续到 2M 的 CBL HW6 的 0 15 时隙上 时隙 112 127 接续到 2M 的 CBL HW7 的 0 15 时隙上 穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺 DSNI SDSNI S 板的基本原理板的基本原理 PP 级数字交换网络接口板的存在 建立了各外部接口单元与 T 网的通信链路 来自 T 网的 16 路 8Mbit s 单极性信号和来自外部接 口单元 PP 的 16 路 8Mbit s 的双极性差分信号经过本板的驱动电 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 19 路转变为相应的 16 路双极性差分信号与 16 路单极性信号分别分发 到各个外部接口单元和 T 网上 由 SYCK 板来的系统时钟经过本板 时钟处理电路重新驱动分配 差分输出到各外部接口单元 隶誆荧鉴獫 纲鴣攣駘賽 基站接口单元层 BBIU 结构 一个 BBIU 机框承载两个 BIU 单元 一个 BIU 单元与 BNET 层 通过一根电缆 两条 8M 线 相连 一个 BBIU 机框的两个 BIU 单 元对应一个 RMU 单元 最多支持 256 个 TRX 在实际配置中 需 要考虑一定的冗余量 因此默认 缺省 情况下 一个 RMU 单元 最大可配置 240 个 TRX 浹繢腻叢着駕骠構砀湊 基站接口单元的基本原理基站接口单元的基本原理 1 BIU 与 RMU 以 2MHW 相连 BIU 与 RMU 组成无线资源管理 模块 2 BIPP 是基站接口单元的管理者 同时自身由 SCU 通过 HDLC 信道来控制管理 它采用主备工作方式 硬件上采用 GPP 板 鈀燭罚 櫝箋礱颼畢韫粝 3 通信接口板 COMI 实现 BIU 与 RMU 的 HW 连接 4 一个 RMM 中的所有并联 同层的两组 BIPP 和级联 与 GPRS 设备的 PCU 相连 的 BIU 中 共同拥有一对 COMI 板 主备 惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵 5 BIU 与 RMU 的 2MHW 连接主要承载两种通信信道 MP MP 到 RMU 与 SCU 的通信连接 LAPD 到 RMU 与 BTS 的通信连接 贞 廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐 BIPPBIPP 板的结构原理板的结构原理 1 2 路差分 8Mb s HW 输入输出与 T 网连接 2 6 路单极性 8Mb s HW 输入输出分别与 6 块 TIC 连接 3 2 路单极性 8Mb s HW 输入输出分别与 2 块 COMI 连接 4 1 路单极性 8Mb s HW 输入输出与本单元另一块 BIPP 连接 为同一单元两块 BIPP 之间提供 1 路 HDLC 作主 备板通讯通路 嚌 鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲 5 与 T 网连接的 2 路 8Mb s HW 中提供两路 MP PP 通信信道 2 路 64Kbps HDLC 用于本板维护和管理 6 块 TIC 板 2 块 COMI 板 薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫 6 为本单元 6 块 TIC 板和 2 块 COMI 板提供时钟 为 8 块 SMB 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 20 板提供时钟 7 通过 RS485 总线管理 6 块 TIC 板和 2 块 COMI 板 8 提供主备用板切换功能 支持主备用 TICTIC 板的基本功能板的基本功能 1 码型变换 在 BSC 外部传输的信号是高密度双极性余三码 HDB3 码 或伪三元码 AMI 码 BSC 内部进行交换接续处理时 采用非归零码 NRZ 码 数字中继接口单元将入局 HDB3 码转变 为 NRZ 码 将局内 NRZ 码转换为 HDB3 码发送出局 齡践砚语蜗铸转絹攤 濼 2 时钟提取 3 帧同步 4 控制 检测 告警 码型变换层码型变换层 BATCBATC 及及 A A 接口接口 BATC 机框承载 TCU 单元 码型变换器单元 和 AIU 单元 A 接口单元 TCU 单元提供码型变换和速率适配功能 A 接口单元完 成 A 接口的物理连接功能 绅薮疮颧訝标販繯轅赛 每层 BATC 的容量计算 1 每层 BATC 共有 8 块 TIC 2 每块 TIC 板共有 4 条 2M 链路 3 每条 2M 链路可配置 30 条 64kbit s 话路 因此每层 BATC 话 务容量为 8 4 30 960 条 64kbit s 话路 8 120 个 TRX 两种不同的两种不同的 DRTDRT 板板 DRT 双速率码型变换器板 是码型变换的业务处理实现者 可以处理最多 126 路 FR 或者 32 路 EFR EDRT 增强型双速率码型变换器板 是 DRT 板的增强版本 可以处理最多 126 路 FR 或者 126 路 EFR 饪箩狞屬诺釙诬苧径凛 DRTDRT 板的基本功能板的基本功能 1 具有码型变换及速率适配功能 把 260bit 的声码器码块变换 成 160 个 8bit A 律 PCM 采样信号 反之亦然 声码器码块的成帧与 同步 语音激活的检测 在下行链路方向上调节码块的相位 以使 延迟最小 通过带内信令经 BTS 向 BSC 发送报警 按协议标准速率 适配处理数据块 并且按照 A 接口要求加以重新整理 烴毙潜籬賢擔視蠶贲 粵 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 21 2 提供数字中继接口的物理层功能 3 信号分流 七号链路透明流过 业务信道通路流过 DSP 进行 处理 4 有与 MP 直接通信的 HDLC 信道 用于操作维护 子复用 SMU 设备的意义 作用 借助语音编码 降低传输信道的带宽 降低传输成 本 位置 BOSN 与 TC 之间 时钟接口板时钟接口板 CKICKI 基本原理基本原理 CKI 板主要用于 ZXJ10 交换机接 BITS 的情况 主要将外面提供 的 2MBIT S 2MHZ S 5MHZ S 信号进行整形 变换为 8KHZ S 信号送给 SYCK 作为锁相基准 并对外来的基准进行降质判别 将 判断的结果上报 CKI 没有直接监控板通讯 而是通过 SYCK 板 CKI 和 SYCK 板通过 FIFO 通讯 所以 SYCK 将 CKI 的基准情况上 报给监控板 同时将监控板的基准选择信息送给 CKI 板 鋝岂涛軌跃轮莳 講嫗键 SYCKSYCK 板基本原理板基本原理 SYCK 板本身具有时钟接收电路 可以接收四路来自数字中继 板 DTI 和光接口板 FBI 平衡传送过来的 8kHz 时钟基准信号 这样 在没有 BITS 等时钟基准的情况下 可以不使 用时钟基准板 CKI 另外也可以通过 CKI 板接收 BITS 时钟 SYCK 同步于接收进来的时 钟 并通过时钟处理电路为本模块的各个单元提供所需要的时钟 撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞 POWBPOWB 板基本原理板基本原理 电源板 POWB 可分为开关 监控 供电三部分 48V 馈电电路由电容负载 大功率 MOSFET 两部分实现 由 RC 充电电路来控制 MOSFET 的栅极电位 从而控制漏源间沟道宽 度 随着电容的充电栅源电压增大 沟道变宽 使得输入电流慢慢 增大 起到缓动的作用 MOSFET 电路另一个作用是控制 48V 馈电 输出的开关 由于左右电源板并联 故电源板的每路输出电压均需 由隔离二极管进行隔离 踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄 3 4 设备运行环境指标设备运行环境指标 1 工作温度 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 22 长期工作温度 15 30 短期工作温度 0 45 2 相对湿度 长期工作相对湿度 40 65 短期工作相对湿度 20 90 供电要求 1 供电电压 48VDC 2 直流电压波动范围 40V 57V 3 交流电压波动范围 10 机柜满配置功耗 1 BBIU 机框功耗 100W 2 BCTL RMU 机框功耗 100W 3 BCTL SCU 机框功耗 100W 4 BNET 机框功耗 80W 5 BATC 机框功耗 200W 6 BSMU 机框功耗 100W 4 ZXG10 BTS V2 0 4 1 系统特点系统特点 ZXG10 BTS V2 0 主要运用于业务量密集的大中城市和中小 城市的业务密集地区 如繁华商业区 机场等地 支持 GSM 各种基 本业务和 GPRS 在内的数据业务 功能完善 具有大容量 高集成 度 高可靠性和高性价比等特点 婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞 ZXG10 BTS V2 0 具有以下功能 1 支持 GSM Phase I GSM Phase II GSM PhaseII 标准 2 支持 GSM900 1800 系统 或者 GSM900 1900 系统 支持不 同频段系统的模块在同一个机架上混插 譽諶掺铒锭试监鄺儕泻 3 具有分集接收功能 采用空间分集 频率分集 时间分集和 极化分集技术 4 支持跳频 提高系统抗瑞利衰落的能力 5 支持不连续发送 DTX 方式 在话音非激活期仅传送舒适噪 声 减少发射机功率 降低空中信号总的干扰电平 完成时间提前 重庆电子工程职业学院通信系 GSM 基站系统开局 GSM 基站系统开局 23 量的计算 俦聹执償閏号燴鈿膽賾 6 对于 GSM900 支持 40W 和 80W 两种功率配置 对于 GSM1800 GSM1900 支持 40W 功率配置 缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜 7 一个 BTS 40W 支持 12 个 TRX 支持同一站点 36 个 TRX 扩展 一个站点支持 S12 12 12 的扩展 骥擯帜褸饜兗椏長绛粤 8 一个 BTS 80W 支持 6 个 TRX 支持同一站点 18 个 TRX 扩展 一个站点支持 S6 6 6 的扩展 癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵 4 2BTS 硬件结构硬件结构 1 C