什么是基站内的BTS

什么是基站内的BTS
什么是基站内的BTS

什么是基站内的BTS
GSM900和DCS1800就是我们平常讲的双频网络,它们都是GSM标准.两个系统 功能相同,主要是频率不同,GSM900工作在900MHZ,DCS1800工作在1800MHZ.我国最早使用 的是GSM900,随着通信网络规模和用户数量的迅速发展,原有的GSM900网络频率变得日益紧 张,为更好地满足用户增长的需求,我国近期引入了DCS1800,并采用以GSM900网络为依托, DCS1800网络为补充的组网方式,构成GSM900／DCS1800双频网,以缓和高话务密集区无线信 道日趋紧张的状况.只要用户使用的是双频手机,就可在GSM900／DCS1800两者之间自由切 换,自动选择最佳信道进行通话,即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫 无察觉,而且手机选择了最佳信道,接通率得到了提高.为适应这个趋势,进一步抢占市场 份额,诺基亚、摩托罗拉、爱立信等世界著名移动电话设备生产厂商竞相开发并推出多频段 手机.
　　（一）GSM系统的网络结构
　　GSM的历史可以追溯到1982年,当时,北欧四国向CEPT（Conference Europe of Post and Telecommunications)提交了一份建议书,要求制定900MHZ频段的欧洲公共电信业务规范,以建立全欧统一的蜂窝系统.同年,成立了移动通信特别小组（GSM-Group Special Mobile).在1982年～1985年期间,讨论焦点是制定模拟蜂窝网标准还是制定数字蜂窝网 标准问题,直到1986年决定为制定数字蜂窝网标准.1986年,在巴黎对不同公司、不同 方案的系统（8个）进行了比较,包括现场试验.1987年5月选定窄带TDMA方案.与此同 时,18个国家签署了谅解备忘录,相互达成履行规范的协议.1988年颁布了GSM标准, 也称泛欧数字蜂窝通信标准.在现阶段,GSM包括两个并行的系统：GSM900和DCS1800, 这两个系统功能相同,主要是频率不同.在GSM建议中,未对硬件作出规定,只对功能 和接口制定了详细规定,这样便于不同产品可以互通.GSM建议共有12个系统.
　　1.GSM系统的主要组成
　　GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统. 基站子系统（简称基站BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系 统由移动交换中心（MSC）和操作维护中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、访问 位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标志寄存器（EIR）等组成.
　　*移动台（MS）即便携台（手机）或车载台.也可以配有终端设备（TE）或终端 适配器（TA）.
　　移动台是物理设备,它还必须包含用户识别模块（SIM）,SIM卡和硬件设备一起组 成移动台.没有SIM卡,MS是不能接入GSM网络的（紧急业务除外）.
　　*基站收发台（BTS）包括无线传输所需要的各种硬件和软件,如发射机、接收机、 支持各种上小区结构（如全向、扇形、星状和链状）所需要的天线,连接基站控制器的接口 电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等.
　　*基站控制器（BSC）是基站收发台和移动交换中心之间的连接点,也为基站收发台 和操作维修中心之间交换信息提供接口.一个基站控制器通常控制几个基站收发台,其 主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除,并为本控制区内移 动台的过区切换进行控制等.
　　*移动交换中心（MSC）是蜂窝通信网络的核心,其主要功能是对位于本MSC控制 区域内的移动用户进行通信控制和管理.例如：
　　1）信道的管理和分配；
　　2）呼叫的处理和控制；
　　3）过区切换和漫游的控制；
　　4）用户位置信息的登记与管理；
　　5）用户号码和移动设备号码的登记和管理；
　　6）服务类型的控制；
　　7）对用户实施鉴权；
　　8）为系统中连接别的MSC及为其它公用通信网络,如公用交换电信网（PSTN）、综合 业务数字网（ISDN）和公用数据网（PDN）提供链路接口,保证用户在转移或漫游的 过程中实现无间隙的服务.
　　由此可见,MSC的功能与固定网络的交换设备有相似之处（如呼叫的接续和信息 的交换）,也有特殊的要求（如无线资源的管理和适应用户移动性的控制）.
　　*原地位置寄存器（HLR）是一种用来存储本地用户位置信息的数据库.在蜂窝通 信网中,通常设置若干个HLR,每个用户都必须在某个HLR（相当于该用户的原籍）中登 记.登记的内容分为两类：一种是永久性的参数,如用户号码、移动设备号码、接入的 优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；另一种是暂时性的需要随时更新的参数, 即用户当前所处位置的有关参数,即使用户漫游到HLR所服务的区域外,HLR也要登记由 该区传送来的位置信息.这样做的目的是保证当呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动 用户时,均可由该移动用户的原地位置寄存器获知它当时处于哪一个地区,进而建立起 通信链路.
　　*访问位置寄存（VLR）是一种用于存储来访用户位置信息的数据库.一个VLR通 常为一个MSC控制区服务,也可为几个相邻MSC控制区服务.当移动用户漫游到新的MSC 控制区时,它必须向该地区的VLR申请登记.VLR要从该用户的HLR查询有关的参数,要 给该用户分配一个新的漫游号码（MSRN）,并通知其HLR修改该用户的位置信息,准备 为其它用户呼叫此移动用户时提供路由信息.如果移动用户由一个VLR服务区移动到另 一个VLR服务区时,HLR在修改该用户的位置信息后,还要通知原来的VLR,删除此移动 用户的位置信息.
　　*鉴权中心（AUC）的作用是可靠地识别用户的身份,只允许有权用户接入网络并 获得服务.
　　*设备标志寄存器（EIR）是存储移动台设备参数的数据库,用于对移动设备的鉴 别和监视,并拒绝非移动台入网.
　　*操作和维护中心（OMC）的任务是对全网进行监控和操作,例如系统的自检、报 警与备用设备的激活、系统的故障诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传 递,以及各种资料的收集、分析与显示等.
　　以上概括地介绍了数字蜂窝系统中各个部分的主要功能.在实际的通信网络中, 由于网络规模的不同,营运环境的不同和设备生产厂家的不同,以上各个部分可以有 不同的配置方法,比如把MSC和VLR合并在一起,或者把HLR、EIR和AUC合并在一起.不 过,为了各个厂家所生产的设备可以通用,上述各组成部分的连接都必须严格地符合 规定的接口标准.GSM系统遵循CCITT建议的公用陆地移动通信网（PLMN）接口标准, 采用7号信令支持PLMN接口进行所需的数据传输.共分：
　　1）移动台与基站之间的接口（Um);
　　2)基站与移动交换中心之间的接口（A）；
　　3）基站收发台与基站控制器之间的接口（ABis)（基站收发台与基站控制器不配置在一 起时,使用此接口）；
　　4）移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口（B）；
　　5）移动交换中心与原地位置寄存器之间的接口（C）；
　　6）原地位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口（D）；
　　7）移动交换中心之间的接口（E）；
　　8）移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口（F）；
　　9）访问位置寄存器之间的接口（G）
　　. 有关接口标准的详细规定可查阅GSM标准,这里不作介绍.
　　2.GSM的区域、号码、地址与识别
　　1）区域划分 从地理位置范围来看,GSM系统分为GSM服务区,公用陆地移动网（PLMN）业务区、移动 交换控制区（MSC区）、位置区（LA）、基站区和小区.
　　*GSM服务区 由联网的GSM全部成员国组成,移动用户只要在服务区内,就能得到系统的各种服 务,包括完成国际漫游.
　　*PLMN业务区
　　由GSM系统构成的公用陆地移动网（GSM/PLMN）处于国际或国内汇接交换机的级别 上,该区域为PLMN业务区,它可以与公用交换电信网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN） 和公用数据网（PDNN）互连,在该区域内,有共同的编号方法及路由规划.一个PLMN 业务区包括多个MSC业务区,甚至可扩展全国.
　　*MSC业务区
　　在该区域内,有共同的编号方法及路由规划.由一个移动交换中心控制区域称为 MSC业务区.一个MSC区可以由一个或多个位置区组成.
　　*位置区
　　每一个MSC业务区分成若干位置区（LA）,位置区由若干基站区组成,它与一个或 若干个基站控制器（BSC）有关.在位置区内移动台移动时,不需要作位置更新.当寻 呼移动用户时,位置区内全部基站可以同时发寻呼信号.系统中,位置区域以位置区 识别码（LAI）来区分MSC业务区的不同位置区.
　　*基站区
　　一般指一个基站控制器所控制若干个小区的区域称为基站区.
　　*小区
　　小区也叫蜂窝区,理想形状是正六边形,一个小区包含一个基站,每个基站包含 若干套收,发信机,其有效覆盖范围决定于发射功率、天线高度等因素,一般为几公 里.基站可位于正六边形中心,采用全向天线,称为中心激励；也可位于正六边形顶 点（相隔设置）,采用120度或60度定向天线,称为顶点激励.
　　若小区内业务量激增时,小区可以缩小（一分为四）,新的小区俗称“小小区”, 在蜂窝网中称为小区分裂.
　　2）识别号码
　　GSM网络是十分复杂的,它包括交换系统,基站子系统和移动台.移动用户可以 与市话网用户、综合业务数字网用户和其它移动用户进行接续呼叫,因此必须具有多 种识别号码.
　　1>国际移动用户识别码（IMSI）
　　国际移动用户识别码是用于识别GSM/PLMN网中用户,简称用户识别码,根据GSM 建议,IMSI最大长度为15位十进制数字.
　　MCC MNC MSIN/NMSI
　　3位数字 1或者2位数字 10-11位数字
　　MCC-移动国家码,3位数字.如中国的MCC为460.
　　MNC-移动网号,最多2位数字.用于识别归属的移动通信网（PLMN）.
　　MSIN-移动用户识别码.用于识别移动通信网中的移动用户.
　　NMSI-国内移动用户识别码.由移动网号和移动用户识别码组成.
　　2>临时用户识别码（TMSI）
　　为安全起见,在空中传送用户识别码时用TMSI来代替IMSI,因为TMSI只在本地有效（即 在该MSC/VLR区域内）,其组成结构由管理部门选择,但总长不超过4个字节.
　　3>国际移动设备识别码（IMEI）
　　IMEI是唯一的,用于识别移动设备的号码.用于监控被窃或无效的这一类移动设备,
　　TAC - Type Approval Code (TAC) 型号批准码,由欧洲型号批准中心分配. 前2位为国家码.(例如：Nokia的,Ericsson的,Motorola的,又各式各样不同型号的 批准码又不尽相同,如同是Ericsson的,GH388和GF388就不一样,虽然只差有无盖; 但只要是同一型号的,前六码一定一样,如果不一样,可能是冒牌货!) FAC - Final Assembly Code (FAC)最后装配码,表示生产厂或最后装配地, 由厂家编码.如40的话,是Motorola在英国(UK)的工厂,07也是Motorola的工厂,在 德国,67的话也是,在美国本地.对Nokia,FAC是51.
　　SNR - Serial Number (SNR)序号码,独立地、唯一地识别每个TAC和FAC移 动设备,所以同一个牌子的同一型号的SNR是不可能一样的.
　　SP - Spare备用码,通常是0.
　　4>移动台PSTN/ISDN号码（MSISDN）
　　MSISDN用于公用交换电信网（PSTN）或综合业务数字网（ISDN）拨向GSM 系统的号码,构成如下：
　　MSISDN=CC+NDC+SN（总长不超过15位数字）
　　CC=国家码（如中国为86）,NDC=国内地区码,SN=用户号码
　　5>移动台漫游号码（MSRN）
　　当移动台漫游到另一个移动交换中心业务区时,该移动交换中心将给移动台分配 一个临时漫游号码,用于路由选择.漫游号码格式与被访地的移动台PSTN/ISDN号码格 式相同.当移动台离开该区后,被访位置寄存器（VLR）和原地位置寄存器（HLR）都 要删除该漫游号码,以便可再分配给其它移动台使用.
　　MSRN分配过程如下：
　　市话用户通过公用交换电信网发MSISDN号至GSMC、HLR.HLR请求被访MSC/VLR分配 一个临时性漫游号码,分配后将该号码送至HLR.HLR一方面向MSC发送该移动台有关参 数,如国际移动用户识别码（IMSI）；另一方面HLR向GMSC告知该移动台漫游号码, GMSC即可选择路由,完成市话用户->GMSC->MSC->移动台接续任务.
　　6>位置区识别码（LAI）
　　LAI用于移动用户的位置更新. LAI=MCC+MNC+LAC .MCC=移动国家码,识别国家, 与IMSI中的三位数字相同.MNC=移动网号,识别不同的GSMPLMN网,与IMSI中的MNC相 同.LAC=位置区号码,识别一个GSMPLMN网中的位置区.LAC的最大长度为16bits,一 个GSMPLMN中可以定义65536个不同的位置区.
　　7>小区全球识别码（CGI）
　　CGI是用来识别一个位置区内的小区.它是在位置区识别码（LAI）后加上一个小 区识别码（CI)
　　CGC=MCC+MNC+LAC+CI.
　　CI=小区识别码,识别一个位置区内的小区,最多为16bits.
　　8>基站识别码（BSIC）
　　BSIC用于移动台识别不同的相邻基站,BSIC采用6比特编码.
　　（二）GSM系统信道分类
　　蜂窝通信系统要传输不同类型的信息,包括业务信息和各种控制信息,因而要在物理 信道上安排相应的逻辑信道.这些逻辑信道有的用于呼叫接续阶段,有的用于通信进行 当中,也有的用于系统运行的全部时间内.
　　1、业务信道（TCH）传输话音和数据
　　话音业务信道按速率的不同,可分为全速率话音业务信道（TCH/FS）和半速率话音 业务信道（TCH/HS）.
　　同样,数据业务信道按速率的不同,也分为全速率数据业务信道（如TCH/F9.6, TCH/F4.8,TCH/F2.4）和半速率数据业务信道（如 TCH/H4.8,TCH/H2.4)（这里的数 字9.6,4.8和2.4表示数据速率,单位为kb/s).
　　2、控制信道（CCH）传输各种信令信息
　　控制信道分为三类：
　　1）广播信息（BCH）是一种“一点对多点”的单方向控制信道,用于基站向所有移 动台广播公用信息.传输的内容是移动台入网和呼叫建立所需要的各种信息.其中又分 为：
　　a、频率校正信道（FCCH）：传输供移动台校正其工作频率的信息
　　b、同步信道（SCH）：传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信息；
　　c、广播控制信道（BCCH）：传输通用信息,用于移动台测量信号强度和识别小区 标志等.
　　2）公共控制信道（CCCH）是一种“一点对多点”的双向控制信道,其用途是在呼 叫接续阶段,传输链路连接所需要的控制信令与信息.其中又分为：
　　a、寻呼信道（PCH）：传输基站寻呼移动台的信息；
　　b、随机接入信道（RACH）：移动台申请入网时,向基站发送入网请求信息；
　　c、准许接入信道（AGCH）：基站在呼叫接续开始时,向移动台发送分配专用控制 信道的信令.
　　3）专用控制信道（DCCH）是一种“点对点”的双向控制信道,其用途是在呼叫接 续阶段和在通信进行当中,在移动台和基站之间传输必需的控制信息.其中又分为
　　a、独立专用控制信道（SDCCH）：传输移动台和基站连接和信道分配的信令；
　　b、慢速辅助控制信道（SACCH）：在移动台和基站之间,周期地传输一些特定的信 息,如功率调整、帧调整和测量数据等信息；SACCH是安排在业务信道和有关的控制信 道中,以复接方式传输信息.安排在业务信道时,以SACCH/T表示,安排在控制信道时, 以SACCH/C表示,SACCH/常与SDCCH联合使用.
　　c、快速辅助控制信道（FACCH）：传送与SDCCH相同的信息.使用时要中断业务信 息（4帧）,把FACCH插入,不过,只有在没有分配SDCCH的情况下,才使用这种控制信 道.这种控制信道的传输速率较快,每次占用4帧时间,约18.5ms.
　　由此可见,GSM通信系统为了传输所需的各种信令,设置了多种专门的控制信道. 这样做,除因为数字传输为设置多各逻辑信道提供了可能外,主要是为了增强系统的控 制功能（比如后面将要提到的,为提高过境切换的速度而采用移动台辅助切换技术）, 也为了保证话音通信质量,在模拟蜂窝系统中,要在通话进行过程中,进行控制信息的 传输,必须中断话音信息的传输（100ms),这就是所谓的“中断一猝发”的控制方式. 信道中断100ms,会使话音产生可以听得到的喀喇声.如果这种中断过于频繁,势必明 显地降低话音质量,因此,模拟蜂窝系统必须限制在通话过程中传输控制信息的容量. 与此不同,GSM蜂窝系统采用专用控制信道传输控制信息,除去FACCH外,不在通信过 程中中断话音信息,因而能保证话音的传输质量.其中FACCH虽然也采取“中断一猝发” 控制方但是只在特定场合下才使用,而且占用的时间短（18.5ms）,其影响明显 减小.GSM蜂窝系统还采用信息处理技术,来估计并补偿这种因为插入FACCH而被删除 的话音.