El subsistema de estación base ( BSS ) es la sección de una red de telefonía celular tradicional que se encarga de gestionar 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 de personas , la 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 dispositivo que no sea una picocelda tendrá varios transceptores (TRX) que le permiten dar servicio a varias frecuencias diferentes y a diferentes sectores de la celda (en el caso de estaciones base sectorizadas).
Una BTS está controlada por un BSC principal a través de la "función de control de estación base" (BCF). La BCF se implementa como una unidad discreta o incluso se incorpora en un TRX en estaciones base compactas. La BCF proporciona una conexión de operaciones y mantenimiento (O&M) al sistema de gestión de red (NMS) y administra los estados operativos de cada TRX, así como el manejo del software y la recopilación de alarmas.
Las funciones de una BTS varían según la tecnología celular utilizada y el proveedor de telefonía celular. Hay proveedores en los que la BTS es un simple transceptor 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 la BSC. Hay proveedores que construyen sus BTS de manera que la información se preprocese, se generen listas de celdas objetivo e incluso se pueda gestionar por completo el traspaso intracelda (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 modulación por desplazamiento mínimo gaussiano (GMSK), mientras que para las redes habilitadas para EDGE es GMSK y 8-PSK . Esta modulación es un tipo de modulación por desplazamiento de frecuencia de fase continua . En GMSK, la señal que se va a modular sobre la portadora se suaviza primero con un filtro de paso bajo gaussiano antes de ser alimentada a un modulador de frecuencia , que reduce en gran medida la interferencia a los canales vecinos ( interferencia de canal adyacente ).
Los combinadores de antena se implementan para utilizar la misma antena para varios TRX (portadores). Cuantos más TRX se combinen, mayor será la pérdida del combinador. Se encuentran combinadores de hasta 8:1 solo en microceldas y picoceldas.
El salto de frecuencia se utiliza a menudo para aumentar el rendimiento general de la BTS; esto implica la conmutación rápida del tráfico de voz entre los TRX de un sector. Los TRX y los teléfonos que utilizan el sector siguen una secuencia de salto. Hay varias secuencias de salto disponibles y la secuencia que se utiliza para una celda en particular se transmite continuamente por esa celda para que los teléfonos la conozcan.
Un TRX transmite y recibe según 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 móviles en el área a la que presta servicio la BTS. Esta información permite a los teléfonos móviles identificar la red y acceder a ella. Esta señalización utiliza un canal conocido como canal de control de transmisión (BCCH).
Al utilizar antenas direccionales en una estación base, cada una apuntando en direcciones diferentes, es posible sectorizar la estación base de modo que varias celdas diferentes sean atendidas 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 en gran medida la interferencia causada a las celdas vecinas (en cualquier dirección dada, solo se transmite una pequeña cantidad 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 por trayectos múltiples . 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 las transferencias de BTS a BTS (excepto en el caso de una transferencia entre BSC, en cuyo caso el control es en parte responsabilidad del MSC de anclaje ). 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 se estructuran para tener muchos BSC distribuidos en regiones cerca de 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 de la 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 GPRS (SGSN) (cuando se utiliza GPRS ). También proporciona todos los datos necesarios al subsistema de soporte de operaciones (OSS) así como a los centros de medición de rendimiento.
Un BSC suele basarse 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 del BSC y se utiliza 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 los límites de celdas, se almacenan en el BSC. Estos datos se obtienen directamente de la ingeniería de planificación de radio, que incluye el modelado de la propagación de la señal , así como las proyecciones de 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 excitada por pulsos regulares (RPE-LTP) para datos de voz entre el dispositivo móvil y el BSS, pero modulación por código de pulsos ( ley A o ley μ estandarizada en ITU G.711 ) aguas arriba del BSS. La codificación RPE-LPC da como resultado una velocidad de datos para voz de 13 kbit/s, mientras que la codificación PCM estándar da como resultado 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 se puedan recodificar para construir bloques de tráfico GSM de 20 ms.
Aunque la funcionalidad de transcodificación (compresión/descompresión) se define como una función de la estación base según los estándares pertinentes, hay varios proveedores que han implementado la solución fuera del BSC. Algunos proveedores la han implementado en un bastidor independiente utilizando una interfaz propietaria. En la arquitectura de Siemens y Nokia , el transcodificador es un subsistema independiente identificable que normalmente se ubicará junto con el MSC. En algunos de los sistemas de Ericsson, está integrado al MSC en lugar de al 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 la cantidad de enlaces de transmisión fijos entre el BSS y el MSC, lo que disminuye los costos de infraestructura de red.
Este subsistema también se conoce como unidad de adaptación de velocidad y transcodificador ( 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 realiza la conversión en consecuencia. Cuando el tráfico no es de voz sino de datos, como fax o correo electrónico, la TRAU habilita su función de unidad de adaptación de velocidad para brindar compatibilidad entre las velocidades de datos BSS y MSC.
La unidad de control de paquetes (PCU) es una incorporación posterior al estándar GSM. Realiza algunas de las tareas de procesamiento de la 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, esta asume el control total sobre ese canal.
La PCU puede estar integrada en la estación base, en el BSC o incluso, en algunas arquitecturas propuestas, puede estar en el sitio SGSN. En la mayoría de los casos, la PCU es un nodo independiente que se comunica ampliamente con el BSC en el lado de la radio y el SGSN en el lado Gb.
