النظام الفرعي لمحطة القاعدة
يُعدّ نظام المحطة الأساسية ( BSS ) جزءًا من شبكة الهاتف الخلوي التقليدية ، وهو المسؤول عن إدارة حركة البيانات والإشارات بين الهاتف المحمول ونظام تحويل الشبكة. يقوم نظام المحطة الأساسية بتحويل ترميز قنوات الصوت، وتخصيص قنوات الراديو للهواتف المحمولة، والنداء ، والإرسال والاستقبال عبر واجهة الهواء ، بالإضافة إلى العديد من المهام الأخرى المتعلقة بشبكة الراديو.
محطة الإرسال والاستقبال الأساسية
تحتوي محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) على معدات إرسال واستقبال الإشارات اللاسلكية ( أجهزة الإرسال والاستقبال )، والهوائيات ، ومعدات تشفير وفك تشفير الاتصالات مع وحدة التحكم في المحطة الأساسية (BSC). عادةً ما تحتوي محطة BTS، باستثناء محطات البيكوسيل، على عدة أجهزة إرسال واستقبال (TRX) تُمكّنها من خدمة ترددات وقطاعات مختلفة من الخلية (في حالة المحطات الأساسية القطاعية).
تُتحكم محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) بواسطة وحدة تحكم المحطة الأساسية (BSC) عبر "وظيفة التحكم في المحطة الأساسية" (BCF). تُنفذ وظيفة التحكم في المحطة الأساسية كوحدة منفصلة أو تُدمج في جهاز الإرسال والاستقبال (TRX) في المحطات الأساسية المدمجة. توفر وظيفة التحكم في المحطة الأساسية اتصالاً للتشغيل والصيانة بنظام إدارة الشبكة (NMS)، وتدير حالات التشغيل لكل جهاز إرسال واستقبال، بالإضافة إلى معالجة البرامج وجمع الإنذارات.
تختلف وظائف محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) باختلاف تقنية الاتصالات الخلوية المستخدمة ومزود خدمة الهاتف الخلوي. لدى بعض الشركات المصنعة محطة BTS عبارة عن جهاز إرسال واستقبال بسيط يستقبل المعلومات من محطة الهاتف المحمول (MS) عبر واجهة Um الهوائية ، ثم يحولها إلى واجهة Abis القائمة على تقنية TDM (PCM)، ويرسلها إلى وحدة التحكم في محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BSC). بينما تقوم شركات أخرى بتصميم محطات BTS الخاصة بها بحيث تتم معالجة المعلومات مسبقًا، وإنشاء قوائم الخلايا المستهدفة، وحتى إدارة عملية تسليم المكالمات داخل الخلية (HO) بشكل كامل. وتكمن الميزة في هذه الحالة في تقليل الحمل على واجهة Abis المكلفة.
تُجهّز محطات الإرسال والاستقبال الأساسية (BTSs) بأجهزة راديو قادرة على تعديل الطبقة الأولى من واجهة Um؛ بالنسبة لشبكات GSM 2G+، يكون نوع التعديل هو تعديل إزاحة التردد الأدنى الغاوسي (GMSK)، بينما في الشبكات المُفعّلة بتقنية EDGE، يكون نوع التعديل هو GMSK و8-PSK . يُعد هذا التعديل نوعًا من تعديل إزاحة التردد ذي الطور المستمر . في GMSK، تُنعّم الإشارة المراد تعديلها على الموجة الحاملة أولًا باستخدام مرشح تمرير منخفض غاوسي قبل إدخالها إلى مُعدِّل التردد ، مما يقلل بشكل كبير من التداخل مع القنوات المجاورة ( تداخل القنوات المتجاورة ).
تُستخدم مُجمِّعات الهوائيات لاستخدام نفس الهوائي لعدة أجهزة إرسال واستقبال (ناقلات)، وكلما زاد عدد أجهزة الإرسال والاستقبال المُجمَّعة، زادت خسارة المُجمِّع. وتوجد مُجمِّعات تصل إلى 8:1 في الخلايا الصغيرة جدًا (الخلايا الميكروية) والخلايا النانوية (الخلايا البيكوية) فقط.
يُستخدم تغيير التردد غالبًا لتحسين أداء محطات الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS)؛ ويتضمن ذلك التبديل السريع لحركة الصوت بين أجهزة الإرسال والاستقبال (TRX) في القطاع. تتبع أجهزة الإرسال والاستقبال والهواتف المحمولة المستخدمة في القطاع تسلسلًا محددًا لتغيير التردد. تتوفر عدة تسلسلات لتغيير التردد، ويتم بث التسلسل المستخدم في خلية معينة باستمرار من قِبل تلك الخلية لكي تكون معروفة للهواتف المحمولة.
يقوم جهاز الإرسال والاستقبال (TRX) بالإرسال والاستقبال وفقًا لمعايير GSM ، التي تحدد ثماني فترات زمنية TDMA لكل تردد لاسلكي. قد يفقد جهاز الإرسال والاستقبال جزءًا من هذه السعة نظرًا لضرورة بث بعض المعلومات إلى الهواتف المحمولة في المنطقة التي تغطيها محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS). تُمكّن هذه المعلومات الهواتف المحمولة من تحديد الشبكة والوصول إليها. وتستخدم هذه الإشارة قناة تُعرف باسم قناة التحكم في البث (BCCH).
تقسيم القطاعات
باستخدام هوائيات اتجاهية في محطة القاعدة، بحيث يشير كل منها إلى اتجاه مختلف، يُمكن تقسيم محطة القاعدة إلى قطاعات لخدمة عدة خلايا مختلفة من الموقع نفسه. عادةً ما تتراوح زاوية شعاع هذه الهوائيات الاتجاهية بين 65 و85 درجة. يُؤدي ذلك إلى زيادة سعة نقل البيانات في محطة القاعدة (إذ يُمكن لكل تردد نقل ثماني قنوات صوتية) دون زيادة كبيرة في التداخل مع الخلايا المجاورة (حيث لا يتم بث سوى عدد قليل من الترددات في أي اتجاه). عادةً ما يُستخدم هوائيان لكل قطاع، بمسافة فاصلة تبلغ عشرة أطوال موجية أو أكثر . يُتيح ذلك للمشغل التغلب على تأثيرات التلاشي الناتجة عن ظواهر فيزيائية مثل استقبال الإشارات متعددة المسارات . غالبًا ما يُستخدم تضخيم بسيط للإشارة المُستقبلة عند خروجها من الهوائي للحفاظ على التوازن بين إشارة الوصلة الصاعدة وإشارة الوصلة الهابطة. [ 1 ]
وحدة تحكم المحطة الأساسية
تُوفّر وحدة التحكم في المحطة الأساسية (BSC)، تقليديًا، المعلومات اللازمة لتشغيل محطات الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS). عادةً ما تتحكم وحدة BSC في عشرات أو حتى مئات من محطات BTS. تتولى وحدة BSC تخصيص قنوات الراديو، واستقبال البيانات من الهواتف المحمولة، والتحكم في عمليات نقل البيانات بين محطات BTS (باستثناء حالة نقل البيانات بين وحدات BSC، حيث تقع مسؤولية التحكم جزئيًا على عاتق مركز تبديل الهاتف المحمول (MSC ) الرئيسي). من الوظائف الأساسية لوحدة BSC العمل كمُركِّز، حيث يتم تقليل عدد الاتصالات ذات السعة المنخفضة بمحطات BTS (ذات الاستخدام المنخفض نسبيًا) إلى عدد أقل من الاتصالات باتجاه مركز تبديل الهاتف المحمول (MSC) (ذي مستوى استخدام عالٍ). هذا يعني أن الشبكات غالبًا ما تُصمَّم بحيث تتوزع العديد من وحدات BSC في مناطق قريبة من محطات BTS، والتي بدورها تتصل بمواقع MSC مركزية كبيرة.
تُعدّ وحدة التحكم في محطة القاعدة (BSC) عنصرًا أساسيًا في نظام دعم محطة القاعدة (BSS)، فهي ليست مجرد وحدة تحكم في محطة القاعدة (BTS)، بل هي أيضًا، بالنسبة لبعض الموردين، مركز تحويل متكامل، بالإضافة إلى كونها عقدة SS7 متصلة بمركز تبديل الرسائل (MSC ) وعقدة دعم خدمة GPRS (SGSN) (عند استخدام GPRS ). كما أنها توفر جميع البيانات المطلوبة لنظام دعم التشغيل (OSS) ومراكز قياس الأداء.
تعتمد وحدة التحكم الأساسية (BSC) غالبًا على بنية حوسبة موزعة، مع تطبيق التكرار على الوحدات الوظيفية الحيوية لضمان استمرارية العمل في حالة حدوث أعطال. ويتجاوز التكرار عادةً معدات وحدة التحكم الأساسية نفسها، ويُستخدم بشكل شائع في مصادر الطاقة ومعدات الإرسال التي توفر واجهة A-ter لوحدة التحكم في الطاقة (PCU).
تُخزَّن قواعد البيانات الخاصة بجميع المواقع، بما في ذلك معلومات مثل ترددات الموجة الحاملة ، وقوائم تغيير التردد، ومستويات خفض الطاقة، ومستويات الاستقبال لحساب حدود الخلية، في وحدة التحكم في محطة القاعدة (BSC). تُستقى هذه البيانات مباشرةً من هندسة تخطيط الاتصالات اللاسلكية، والتي تشمل نمذجة انتشار الإشارة بالإضافة إلى توقعات حركة البيانات.
برنامج تحويل الترميز
يُعدّ جهاز تحويل الترميز مسؤولاً عن تحويل ترميز قناة الصوت بين الترميز المستخدم في شبكة الهاتف المحمول والترميز المستخدم في شبكة الهاتف العامة (PST) ، وهي الشبكة الأرضية ذات الدوائر المحولة في العالم . يستخدم نظام GSM تحديدًا مُشفّر RPE-LTP ( التنبؤ طويل المدى المُثار بنبضة منتظمة ) لبيانات الصوت بين الجهاز المحمول وشبكة BSS، بينما يستخدم تعديل رمز النبضة ( قانون A أو قانون μ، المعيار في ITU G.711 ) في اتجاه المنبع من شبكة BSS. ينتج عن ترميز RPE-LTP معدل بيانات للصوت يبلغ 13 كيلوبت/ثانية، بينما ينتج عن ترميز PCM القياسي معدل 64 كيلوبت/ثانية. ونظرًا لهذا الاختلاف في معدل البيانات لنفس المكالمة الصوتية ، يحتوي جهاز تحويل الترميز أيضًا على وظيفة تخزين مؤقت، بحيث يمكن إعادة ترميز كلمات PCM ذات 8 بتات لإنشاء كتل مرور بيانات GSM مدتها 20 مللي ثانية.
على الرغم من أن وظيفة تحويل الترميز (الضغط/فك الضغط) تُعرَّف كوظيفة أساسية لمحطة القاعدة وفقًا للمعايير ذات الصلة، إلا أن العديد من الموردين قاموا بتطبيق هذا الحل خارج نطاق وحدة التحكم في محطة القاعدة (BSC). وقد قام بعض الموردين بتطبيقه في وحدة مستقلة باستخدام واجهة خاصة. في بنية سيمنز ونوكيا ، يُعدّ جهاز تحويل الترميز نظامًا فرعيًا منفصلاً يمكن تحديده، وعادةً ما يتم وضعه في نفس موقع مركز تبديل الرسائل (MSC). في بعض أنظمة إريكسون ، يتم دمجه مع مركز تبديل الرسائل (MSC) بدلاً من وحدة التحكم في محطة القاعدة (BSC). ويعود سبب هذه التصاميم إلى أنه في حال تم ضغط قنوات الصوت في موقع مركز تبديل الرسائل (MSC)، يمكن تقليل عدد روابط الإرسال الثابتة بين نظام محطة القاعدة (BSS) ومركز تبديل الرسائل (MSC)، مما يُخفِّض تكاليف البنية التحتية للشبكة.
يُشار إلى هذا النظام الفرعي أيضًا باسم وحدة تحويل الترميز وتكييف معدل البيانات ( TRAU ). تستخدم بعض الشبكات ترميز ADPCM بسرعة 32 كيلوبت/ثانية على الجانب الأرضي من الشبكة بدلاً من ترميز PCM بسرعة 64 كيلوبت/ثانية ، وتقوم وحدة TRAU بالتحويل وفقًا لذلك. عندما لا تكون حركة البيانات صوتية، بل بيانات مثل الفاكس أو البريد الإلكتروني، تُفعّل وحدة TRAU وظيفة تكييف معدل البيانات لتوفير التوافق بين معدلات بيانات BSS وMSC.
وحدة التحكم في الحزم
وحدة التحكم في الحزم (PCU) هي إضافة حديثة إلى معيار GSM. تقوم هذه الوحدة ببعض مهام معالجة البيانات التي تقوم بها وحدة التحكم في محطة القاعدة (BSC)، ولكن لبيانات الحزم. تتحكم محطة القاعدة في تخصيص القنوات بين الصوت والبيانات، ولكن بمجرد تخصيص قناة لوحدة التحكم في الحزم، تتولى هذه الوحدة التحكم الكامل في تلك القناة.
يمكن دمج وحدة التحكم في نقطة الوصول (PCU) في المحطة الأساسية، أو في وحدة التحكم في المحطة الأساسية (BSC)، أو حتى في موقع عقدة دعم خدمة الإمداد (SGSN) في بعض البنى المقترحة. في معظم الحالات، تُعدّ وحدة التحكم في نقطة الوصول عقدة منفصلة تتواصل بشكل مكثف مع وحدة التحكم في المحطة الأساسية (BSC) على الجانب اللاسلكي، ومع عقدة دعم خدمة الإمداد (SGSN) على جانب جيجابت.
واجهات BSS
- أمم
- الواجهة الهوائية بين محطة الهاتف المحمول (MS) ومحطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS). تستخدم هذه الواجهة بروتوكول LAPDm للإشارات، وذلك لإدارة المكالمات، وإعداد تقارير القياس، وتسليم المكالمات ، والتحكم في الطاقة ، والمصادقة ، والتفويض ، وتحديث الموقع، وما إلى ذلك. يتم إرسال البيانات والإشارات على دفعات مدتها 0.577 مللي ثانية بفواصل زمنية قدرها 4.615 مللي ثانية، لتشكيل كتل بيانات كل 20 مللي ثانية.
- أبيس
- الواجهة بين محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) ووحدة التحكم في محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BSC). يتم نقلها عادةً عبر دائرة TDM من نوع DS-1 أو ES-1 أو E1 . تستخدم قنوات TDM الفرعية لحركة البيانات (TCH)، وبروتوكول LAPD للإشراف على محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) وإشارات الاتصالات، وتنقل التزامن من وحدة التحكم في محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BSC) إلى محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) والهاتف المحمول (MS).
- أ
- الواجهة بين وحدة التحكم في محطة القاعدة (BSC) ووحدة تبديل خدمة الهاتف المحمول (MSC). تُستخدم هذه الواجهة لنقل قنوات البيانات وجزء مستخدم بروتوكول الوصول إلى نقطة نهاية الخدمة (BSSAP) من حزمة بروتوكولات SS7 . على الرغم من وجود وحدات تحويل ترميز عادةً بين هاتين الوحدتين، إلا أن عملية نقل الإشارات تتم بين هاتين النقطتين، ولا تتعامل وحدة تحويل الترميز مع معلومات SS7، بل يتم فقط تحويل ترميز الصوت أو بيانات CS أو تعديل معدل نقلها.
- بعد
- الواجهة بين وحدة التحكم في محطة البث (BSC) وجهاز تحويل الترميز. وهي واجهة خاصة يختلف اسمها باختلاف الشركة المصنعة (على سبيل المثال، Ater من نوكيا)، وتحمل معلومات واجهة A من وحدة التحكم في محطة البث (BSC) دون تغييرها.
- جي بي
- يربط نظام BSS بـ SGSN في الشبكة الأساسية لـ GPRS .
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ أفريدي، جان. "أربعة أشياء تحتاجها لتحسين التغطية والسعة في نظام الاتصالات الخلوية" . أساسيات الشبكات . تم الاسترجاع في 9 أكتوبر 2019 .
روابط خارجية
- Osmocom OpenBSC - تطبيق مفتوح المصدر لوحدة تحكم المحطة الأساسية
- معيار GSM
- البنية التحتية للاتصالات