El subsistema de estación base ( BSS ) es la sección de una red de telefonía celular tradicional que se encarga de manejar el tráfico y la señalización entre un teléfono móvil y el subsistema de conmutación de red. El BSS lleva a cabo la transcodificación de canales de voz, la asignación de canales de radio a teléfonos móviles, la búsqueda , transmisión y recepción a través de la interfaz aérea y muchas otras tareas relacionadas con la red de radio.
La estación transceptora base , o BTS, contiene el equipo para transmitir y recibir señales de radio ( transceptores ), antenas y equipos para cifrar y descifrar las comunicaciones con el controlador de la estación base (BSC). Normalmente, una BTS para cualquier cosa que no sea una picocélula tendrá varios transceptores (TRX) que le permitirán dar servicio a varias frecuencias diferentes y diferentes sectores de la celda (en el caso de estaciones base sectorizadas).
Una BTS es controlada por un BSC principal a través de la "función de control de estación base" (BCF). El BCF se implementa como una unidad discreta o incluso se incorpora en un TRX en estaciones base compactas. El BCF proporciona una conexión de operaciones y mantenimiento (O&M) al sistema de gestión de red (NMS) y gestiona los estados operativos de cada TRX, así como el manejo del software y la recopilación de alarmas.
Las funciones de un BTS varían según la tecnología celular utilizada y el proveedor de telefonía celular. Hay proveedores en los que el BTS es un transceptor simple que recibe información de la MS (estación móvil) a través de la interfaz aérea Um y luego la convierte a una interfaz basada en TDM (PCM), la interfaz Abis, y la envía hacia el BSC. Hay proveedores que construyen sus BTS de manera que la información se preprocesa, se generan listas de células objetivo e incluso se puede gestionar por completo el traspaso intracélula (HO). La ventaja en este caso es una menor carga en la costosa interfaz Abis.
Las BTS están equipadas con radios capaces de modular la capa 1 de la interfaz Um; para GSM 2G+, el tipo de modulación es manipulación mínima gaussiana (GMSK), mientras que para redes habilitadas para EDGE es GMSK y 8-PSK . Esta modulación es una especie de manipulación por desplazamiento de frecuencia de fase continua . En GMSK, la señal que se va a modular en la portadora se suaviza primero con un filtro de paso bajo gaussiano antes de pasar a un modulador de frecuencia , lo que reduce en gran medida la interferencia a los canales vecinos ( interferencia de canal adyacente ).
Los combinadores de antenas se implementan para usar la misma antena para varios TRX (portadores), cuanto más TRX se combinen, mayor será la pérdida del combinador. Los combinadores de hasta 8:1 se encuentran únicamente en micro y pico celdas.
El salto de frecuencia se utiliza a menudo para aumentar el rendimiento general de BTS; esto implica el cambio rápido del tráfico de voz entre TRX en un sector. Los TRX y los teléfonos siguen una secuencia de salto que utiliza el sector. Hay varias secuencias de salto disponibles, y la secuencia en uso para una celda en particular es transmitida continuamente por esa celda para que los teléfonos la conozcan.
Un TRX transmite y recibe de acuerdo con los estándares GSM , que especifican ocho intervalos de tiempo TDMA por frecuencia de radio. Un TRX puede perder parte de esta capacidad, ya que es necesario transmitir cierta información a los teléfonos en el área a la que presta servicio el BTS. Esta información permite que los teléfonos identifiquen la red y obtengan acceso a ella. Esta señalización hace uso de un canal conocido como Canal de Control de Transmisión (BCCH).
Al utilizar antenas direccionales en una estación base, cada una apuntando en diferentes direcciones, es posible sectorizar la estación base de modo que varias células diferentes reciban servicio desde la misma ubicación. Normalmente, estas antenas direccionales tienen un ancho de haz de 65 a 85 grados. Esto aumenta la capacidad de tráfico de la estación base (cada frecuencia puede transportar ocho canales de voz) sin aumentar mucho la interferencia causada a las células vecinas (en cualquier dirección determinada, sólo se transmite un pequeño número de frecuencias). Normalmente se utilizan dos antenas por sector, con una separación de diez o más longitudes de onda . Esto permite al operador superar los efectos del desvanecimiento debido a fenómenos físicos como la recepción multitrayecto . A menudo se utiliza cierta amplificación de la señal recibida cuando sale de la antena para preservar el equilibrio entre la señal de enlace ascendente y descendente. [1]
El controlador de estación base (BSC) proporciona, clásicamente, la inteligencia detrás de las BTS. Normalmente, un BSC tiene decenas o incluso cientos de BTS bajo su control. El BSC maneja la asignación de canales de radio, recibe mediciones de los teléfonos móviles y controla los traspasos de BTS a BTS (excepto en el caso de un traspaso entre BSC, en cuyo caso el control es en parte responsabilidad del MSC ancla ). Una función clave del BSC es actuar como un concentrador donde muchas conexiones diferentes de baja capacidad a BTS (con una utilización relativamente baja) se reducen a un número menor de conexiones hacia el centro de conmutación móvil (MSC) (con un alto nivel de utilización). . En general, esto significa que las redes a menudo están estructuradas para tener muchos BSC distribuidos en regiones cercanas a sus BTS que luego se conectan a grandes sitios MSC centralizados.
El BSC es sin duda el elemento más robusto del BSS ya que no es sólo un controlador BTS sino, para algunos proveedores, un centro de conmutación completo, así como un nodo SS7 con conexiones al MSC y un nodo de soporte de servicio GPRS (SGSN) ( cuando se utiliza GPRS ). También proporciona todos los datos requeridos al subsistema de soporte a la operación (OSS), así como a los centros de medición del desempeño.
Un BSC a menudo se basa en una arquitectura informática distribuida, con redundancia aplicada a unidades funcionales críticas para garantizar la disponibilidad en caso de condiciones de falla. La redundancia a menudo se extiende más allá del propio equipo BSC y se usa comúnmente en las fuentes de alimentación y en el equipo de transmisión que proporciona la interfaz A-ter a la PCU.
Las bases de datos de todos los sitios, incluida información como frecuencias portadoras , listas de saltos de frecuencia, niveles de reducción de potencia y niveles de recepción para el cálculo de límites de celda, se almacenan en el BSC. Estos datos se obtienen directamente de la ingeniería de planificación de radio, que implica el modelado de la propagación de la señal , así como las proyecciones del tráfico.
El transcodificador es responsable de transcodificar la codificación del canal de voz entre la codificación utilizada en la red móvil y la codificación utilizada por la red terrestre de conmutación de circuitos del mundo, la Red Telefónica Pública Conmutada . Específicamente, GSM utiliza un codificador de predicción a largo plazo excitado por pulso regular (RPE-LTP) para datos de voz entre el dispositivo móvil y el BSS, pero modulación de código de pulso ( ley A o ley μ estandarizada en ITU G.711 ) en sentido ascendente. de la BSS. La codificación RPE-LPC da como resultado una velocidad de datos para voz de 13 kbit/s, mientras que la codificación PCM estándar produce 64 kbit/s. Debido a este cambio en la velocidad de datos para la misma llamada de voz , el transcodificador también tiene una función de almacenamiento en búfer para que las palabras PCM de 8 bits puedan recodificarse para construir bloques de tráfico GSM de 20 ms.
Aunque la funcionalidad de transcodificación (comprimir/descomprimir) se define como una función de estación base según los estándares pertinentes, hay varios proveedores que han implementado la solución fuera del BSC. Algunos proveedores lo han implementado en un bastidor independiente utilizando una interfaz propietaria. En la arquitectura de Siemens y Nokia , el transcodificador es un subsistema separado identificable que normalmente estará ubicado junto al MSC. En algunos de los sistemas de Ericsson está integrado en el MSC en lugar del BSC. La razón de estos diseños es que si la compresión de los canales de voz se realiza en el sitio del MSC, se puede reducir el número de enlaces de transmisión fijos entre el BSS y el MSC, disminuyendo los costos de infraestructura de red.
Este subsistema también se denomina unidad de transcodificación y adaptación de velocidad ( TRAU ). Algunas redes utilizan ADPCM de 32 kbit/s en el lado terrestre de la red en lugar de PCM de 64 kbit/s y la TRAU convierte en consecuencia. Cuando el tráfico no es de voz sino de datos como fax o correo electrónico, TRAU habilita su función de unidad de adaptación de tarifa para brindar compatibilidad entre las tarifas de datos BSS y MSC.
La unidad de control de paquetes (PCU) es una incorporación tardía al estándar GSM. Realiza algunas de las tareas de procesamiento del BSC, pero para datos en paquetes. La asignación de canales entre voz y datos está controlada por la estación base, pero una vez que se asigna un canal a la PCU, la PCU toma control total sobre ese canal.
La PCU puede integrarse en la estación base, en el BSC o incluso, en algunas arquitecturas propuestas, puede estar en el sitio del SGSN. En la mayoría de los casos, la PCU es un nodo separado que se comunica ampliamente con el BSC en el lado de radio y el SGSN en el lado de Gb.
