1、 CDMA BSC 功能介绍一 BSC 系统概述1.1 系统概述基站子系统包括基站控制器（BSC）和基站收发设备(BTS)。每个基站的有效覆盖范围是无线小区。一个基站控制器（BSC）可以控制多个基站。每个基站包含多部收发信机。图 1.1 为 BSC 结构图。网络接口代码转换器件 交换矩阵网络接口移动性管理器基站 BTS 群MSC OMC图 1.1 基站控制器结构示意图 基站控制器的外部接口通过网络接口分别连接移动交换中心和基站收发信机，并且和操作维护中心（OMC）相连。 基站控制器的功能为大量的 BTS 提供集中控制和管理，如无线性道分配，建立或拆除无线链路，过境切换操作以及交换等功能。 基站
2、控制器的组成包括两大部分：代码转换器和移动性管理器- 代码转换器主要包括代码转换器插件，交换矩阵和网络接口单元。代码转换功能按 EIA/TIA 宽带扩频规范规定，完成适应地面的 MSC 使用 64kb/s PCM 话音和无线性道中声码话音转换。其声码速率是可变的，即8kb/s,4kb/s,2kb/s,08kb/s 4 种。除此以外，代码转换器还将业务信道和控制信道分别送往 MSC 和移动性管理器。- 移动性管理器负责呼叫建立，拆除，切换无线信道等。这些工作由信道控制软件和 MSC 中的呼叫处理软件共同完成。MOTOROLA 系统结构参考图 1.2图 1.2 MOTOROLA 系统结构图1.2
3、基站控制器设备原理介绍MOTOROLA 基站系统由一个集中式基站控制器(CBSC)和若干个远端基站(BTS)构成。CBSC 从移动交换中心(MSC)中剔除了复杂的移动功能消息，为开放式网络体系结构提供了网关。 CBSC 的功能：- 变码资源的控制- 基本呼叫控制- 无线信道的分配- 连接的建立- 切换操作的控制点- 纠错管理和维护- 呼叫记录的数据采集和性能评测- 软件分发和数据库下载的控制 BSS 组件的初始化和下载在空间接口上，CBSC 管理无线信道并与移动台之间互传信令信息。信令和话音信道均由 CBSC 选择控制。为了实现软切换，CBSC 支持 IS-95 第二层话音信道的信令和第三层。
4、 CBSC 在呼叫处理和操作维护信息方面需要与其它网络实体进行通信。CBSC 与 MSC 之间进行呼叫处理控制的通信，与 OMC-R 之间进行操作维护命令/状态的传输，并在它的 BTS 簇中为业务信道分配相应的资源。CBSC 支持 CDMA 软切换，当移动台穿越不同 BTS 辖域的边界时，允许多个 BTS 的同时支持。CBSC 也支持 CDMA 到AMPS，JTACS，NTACS，CDMA 的硬切换。基站控制器结构参考 1.3。图 1.3 CBSC 系统结构图它包括两个主要部件：- 移动管理器(MM)- 和变码器(XC)。 移动管理器(Mobility Manager)对移动交换中心(MSC)
5、、无线操作维护中心(OMC-R)、变码器(XC)和基站(BTS)进行集中控制，并终结了各条控制链路，对呼叫建立、话音信道分配和基站系统内的切换处理进行控制。 变码器 (Transcoder)提供了变码和交换的功能。变码即进行数字编码信号和 PCM之间的互相转换。XC 中的交换功能使那些与 BTS 相连的轻负载的传输集中到少数与 MSC 相连的满负载的传输上去。同时，XC 还可执行回声消除。- 交换矩阵在与 CBSC 相连的单一 64Kbps 的信道中，变码器的交换功能可提供 bit 位交换。该功能支持 CBSC 子系统的以下主要特性：164Kbps 信道的交换CBSC 为多个 BTS 提供了一
6、个通用的接口点。它的交换功能可以使与 BTS 连接的轻负载的 JT1/T1/E1 集中到少数与 MSC 相连的满负载的 JT1/T1/E1 上去。2. 控制与业务的分离有两种类型的信道与 BTS 相连，一种是 16Kbps 的业务信道，另一种是 64Kbps 的控制信道。业务信道经由XCDR 板卡到 MSC，而控制信道信息则被送往 MM。当 CBSC 选择了无线信道，A+(IS634)接口也选中了陆地电路。CBSC 的交换矩阵即用来连接无线信道和陆地电路，并在同一 CBSC 下允许 BTS 内部和 BTS 间的切换得以实现。- 网络接口网络接口提供了线路中止和 E1，T1，JT1 链路的接口。
7、它具有时钟恢复、弹性缓冲和网络警告生成/探测。 CBSC 的操作维护：CBSC 的操作维护可分为以下五个方面：- 配置管理- 纠错管理- 事件管理- 性能测评注：性能管理在 OMC-R/UNO 中执行；CBSC 只执行性能测评。- 安全管理。 CBSC 配置管理CBSC 通过它的配置管理软件，维护其自身及它所控制的BTS 配置数据的拷贝。这些配置数据的主拷贝由 OMCR 维护，OMCR 中的配置数据一旦改变，即会影响 CBSC 中的数据。当 OMCR 中的数据分发到多个 CBSC 去时，它会进行整体协调。配置管理也会对 BTS 中的代码进行管理。CBSC 的代码根据版本及修订号进行分发，配置管
8、理利用对代码的校验过程来确保代码的正确装载。 CBSC 纠错管理纠错管理由以下几个基本功能组成：- 故障检测- 服务恢复- 故障通知- 故障分离- 故障验证和修复CBSC 设备本身支持故障检测，同时支持 BTS 设备端的故障检测机制。故障通知由 CBSC 通过事件管理和告警机制来支持。故障检测是系统对其本身和接口检测可能发生的问题(如软件、硬件、性能降级等)的一种能力。当一单独的客户可替换单元(CRU)投入运行，它们即执行初始化诊断程序。一旦出现一个严重的影响系统服务的错误，该 CRU 就无法正常工作。也就是说，如果一个错误情况出现，CBSC 会发告警给 OMCR。在 XC 子系统中，以下的
9、CRU 将会在错误情况出现时发出告警：风扇模块、电源供应模块、AMR、GPROC/EGP，CDP，DSW，GCLK，KSW，MSI，XCDR 和 DATAXCDR。而 CLKX，DSWX，KSWX 和 LANX等板卡自身不会明确地发出告警。但是，一旦由于这些板卡的问题导致出现一个严重的可检测的错误，告警还是会发生。 CBSC 事件管理事件管理工具允许操作人员和应用程序从系统中过滤出事件报告。事件管理功能根据申请人定义的标准为操作人员或其它应用程序收集、记录并发送事件报告。由于 CBSC 在 BSS系统中担任代理的角色，它为自己管理的所有资源(如 BTS和 XC 设备)生成事件报告。 CBSC
10、性能评测CBSC 每隔 30 分钟收集一次统计数据,汇成文档，并上载到OMC-R 上存储或检查。CBSC 不支持对收集数据的后期处理，收集数据的后期处理由 UNO 执行。 CBSC 安全管理BSC 对操作维护功能设置权限。通过 OMC-R 访问 XC 有一定的权限限制。安全性管理由具有超级用户权限的安全管理员负责。所有用户的 CLI 命令同时被验证后执行。安全性设置可以立即改变，该机制还可根据不同的用户规模划分成各个等级，如按用户划分、按组划分、按命令划分等。用于调试 XC 的 MMI 也可通过密码保护提供安全操作。 CBSC 切换控制功能CBSC 支持硬、软和更软切换。切换过程由移动台根据下
11、行链路导频信道强度进行初始化。当移动台探测到某一特定事件发生后，向 CBSC 发送一条导频强度测量消息。由一事先设置的算法根据该消息来确定进行工作的基站。该过程也可确定此导频信道当前是激活的还是非激活的信道。在对所有导频信道的导频强度进行评估后，决定哪些可加入Active 集，哪些可被释放，哪些进入被选集。于是 CBSC 通知那些导频信道进入 AcTive 集或从 Active 集中被删除的 BTS 的 MCC 板，并根据需要增添或切断从 BTS 到 XCDR 板的话音信道的链路。对软切换来说，XCDR 的信道和 TERCKT 不发生变化；而对于硬切换，XCDR 的信道和 TERCKT 发生变
12、化。当 CBSC 选择了软切换，对信息进行逐帧比较，从参与软切换过程的 BTS 中选出最好的上行链路帧。二 XCDR 单元2.1 系统概述XCDR 变码器提供以下功能：- 语音变码（PCM 到 QCELP）- SPAN 接口支持 E1，T1 和 JT1- 提供和 BTS 的多种连接- 中止 BTS 链路- 交换信令链路1MM 和 MSC2BTS 和 MM3XC 和 MM- 可选的回声消除功能XCDR 功能请参考图 2.1MSCXC MMBTS手机Span Line一条电路占 64KKbps 的时隙图 2.1 XCDR 功能64K16KSpan Line一条 64K 时隙的电路包括 4条 16K
13、bps QCELP 的业务信道2.2 CBSC 系统接口 MSC 和 CBSC 的接口 SpansMSC 和 BSC 之间的 SPAN 连接包括一对 TX 线和一对 RX 线。每对线能提供 2.048M 的单向传送。Span lines 能提供平衡的双绞线（100ohm）和 75ohm 非平衡同轴电缆。 A+ 接口XC 和 MSC 使用 A+协议来保持通信联系。A+接口占用 SPAN 的一个 56/64K 的时隙。 SS7 协议 物理接口MSC 和 XC 的接口图参考图 2.2A+SS7A+SS7Physical Interface Physical Interface(T-1 or E1 s
14、pan line )XC MSC图 2.2 MSC 和 XC 的接口图 MM 和 BTS 的接口 SCAP 协议SC Application Protocol 是 MM 和 BTS 之间通信的应用接口。- 通过 Integrated Front End (Fep/GPROC 和 LAN 接口)建立 MM 去 XC 之间的通信联系。然后去 BTS 的 GLI 接口。- 在 SPAN 上的 64Kbps 的时隙上传送。 LAPD 协议 物理层T1 或 E1 span lines 提供 1.544Mbps 或 2.048Mbps 的传输接口。MM 和 BTS 的接口参考图 2.3SCAPLAPD L
15、APDSCAPPhysical Interface Physical Interface(T1 或 E1 Span Line )图 2.3 MM 和 BTS 的接口MM BTS2.3 XCDR 业务和信号流程 下行业务从 MSC 来的 SPAN 包含 24 或 32 个信道。这些性道被多路复用到一个 1.544/2.048M 的 SPAN 上。SPAN 接口通过 BIB 或 T43IB，由 MSI板到 XCDR 机架。 MSI（Multiple Serial Interface）多路串行板将在 E1/T1 上的串行数据转换为并行数据，送到 TDM 高速总进行数据传送。 KSW （Kilopor
16、t Switch ) 千端交换卡从高速交换线路读取信息，并把信息分配到 Transcoder 模块的高速出总线上的合适的时隙上。- MM 上的信令信息（SS7 的 LINKs）也在高速出总线上。它通过 MSI 到达 MM。 Transcoder(XCDR)模块- 将所有的 64kbps 的 PCM 业务转换为 16kbps 的压缩语音信号。- KSW 读取在 TDM 高速总线上的信息（这种动态连接是由MM 来控制） KSW （Kiloport Switch )将信息在 TDM 高速总线的入和出端口之间传送。 MSI（Multiple Serial Interface）将在 TDM 高速总线上的
17、并行数据转化为串行数据，在 SPAN的 E1/T1 上传送到基站。XCDR 的信号流程参考图 2.4DSUMMMSIMSCMSIKSWXCDRKSWMSIMsAuCPPFEPLANXGLIBTSXCToken Ring LANSpan and PointsOf ConnectionFixed inOMC-R/MM/XCDatebaseDataBaseFixed由 MM直接控制的动态连接DataBaseFixedSTRAUVoice16K64K/56KLinkSCAPV.3564KA+ Link接口A+ LinkCarriesMessages toCall Set UpCall Tear Dow
18、nValidationTC AssignmentSCAP MessagesTo/fromXC可选的 SS7 路由 PSTN图示TDM 高速总线话音A+ 接口Bts LinkSpan Line ,E1,T1 图 2.4 XCDR 信号流程图BTS LinkMCAPMCAPCPP Link 上行业务每个话音时隙包括 3 到 4 个 16Kbps 的信道。BTS 将其复用为64Kbps 的时隙，在 E1/T1 的 SPAN 上用于上行信号传送。 MSI（Multiple Serial Interface）多路串行板将在 E1/T1 上的串行数据转换为并行数据，送到 TDM 高速总进行数据传送。 KS
19、W （Kiloport Switch ) 千端交换卡从高速交换线路读取信息，并把信息分配到 Transcoder 模块的高速出总线上的合适的时隙上。 Transcoder(XCDR)模块- 将所有的 64kbps 的 PCM 业务转换为 16kbps 的压缩语音信号。- 将合适的速率的业务信道的转换为 64Kbps 的 PCM 信道。- 将 PCM 的数据送到 TDM 的出高速总线上。 KSW （Kiloport Switch )从入总线读取信息，将信息送到 MSI 的出端口。 MSI（Multiple Serial Interface）将在 TDM 高速总线上的并行数据转化为串行数据，在 S
20、PAN的 E1/T1 上传送到基站。 BTS link- 通过 FEP 与 GPROC，和 XCDR 之间通信。- 在 XCDR 的 FEP 板将信号终止。- 在 BTS 的 GLI 板将信号终止。2.4 通信总线 LAN 总线XCDR 提供 16Mbps 的光纤 Token Ring ，用于 GPROC 和 MM之间的通信。 MCAP 总线（Motorola Celluar Advanced Processor）用于在 XCDR 内的 GPROC 和其他全尺寸板的告警和控制信息的传送。它是 8 位的双向的并行数据线。至少有一块以上的 GPROC 板在机框里，以保证 MCAP 总线的运行。 T
21、DM 总线（Time Division Multiplexed）它是 8 位的并行总线，负责提供 PSTN 和移动网之间的业务和信令消息。可以利用 KSWX 和光纤实现和其他 XCDR 的连接。- 入总线和交换总线用于去千端交换- 出总线用于从千端交换出 串行总线它提供从 GPROC 到半尺寸板，数字电源模块和 AMR 的告警和控制信息处理。各类通信总线参考图 2.5LANRTR TXC GPROCXCDRKSWMSIGCLKKSWXCLKXLANXBSSGPROCXCDRMSIKSWXKSWInbound TDMOutbound TDM图 2.5 各类通信总线2.5 XCDR 机框包括两种类
22、型：全尺寸板，半尺寸板。机框和机框之间只能通过半尺寸板，进行光纤连接。 全尺寸板（Bottom Cards）- Generic Processor （通用处理器）提供机架控制。每个 XCDR 机架需要一块 GPROC 板和 MM相连，用于接收控制信令的消息。从 MM 发出的指令通过通信总线，经 GPROC 分配到适当的数字模块。- Kiloport Switch (千端交换卡)在 XCDR 的交换矩阵，支持 1024 个 64kbps 的端口交换。它控制机框内的两条互为备用的的 TDM 高速总线。- GCLK (时钟卡)产生 XCDR 的所有时钟 - XCDR（变码器板）提供话音的编码和解码。
23、采用了码激励线性预测的技术。- Mulitiple Serial Interface (多路串行卡)提供 XCDR 的传输接口- Bus Terminator Card (总线终止板)将 TDM，MCAP，BSS 的总线和参考时钟终止。 半尺寸板 (Top Cards)包括 KSWX，CLKX，和 LANX2.6 处理板功能原理和介绍 GPROC（通用处理器）GPROC 的功能依赖装载在它里面的软件。它包含以下几个方面： 操作维护处理器(Operations and Maintenance Processor)- 对 Transcoder 做数据初始化- 提供本地 MMI 的接口- 提供结构管
24、理1将操作软件下载到数字高速模块。2对外部的应用码做备份。- 提供对整个管理系统的维护。- 提供鉴权管理 呼叫处理管理器 (Call Processing Processor )- 执行从 MM 的去 MSC 的陆地连接到 BTS 的业务信道的请求。- 提供多个 GPROC 之间的的接口- 提供 Layer 3 的协议功能 前置处理器 (Front End Processor)- 提供 BTS，XC 和 MM 之间的信令和控制的链路。- 终止 BTS 的控制链路。- 提供 XC 到 MM 的 SCAP 接口- 在 MM 和 MSC 之间通过 SS7 信令相连 端口安排所有的在 XCDR 机框的
25、的 GPROC 板，需要一些端口用在 TDM高速总线上。在板上装载的软件决定了端口的可利用的数目。- XCDR PROC 使用 3 种端口可以使用 CPP，OMP，MCP- FEP 将使用 12 个端口 千端交换卡它是时分多路接入数字系统。目的是提供陆地 LINK 和业务信道的连接。- 交换容量基于硬件和软件的组成。1.每块 KSW 能提供 1024 个入端口和 1024 个出端口。2.交换容量可以有 KSWX 来扩充 3 个额外的 KSW。- 允许在入端口用 2048，3072，4096 个 64Kbps 的端口来交换数据。- 每块 KSW 使用在 TDM 高速总线的 1024 个出端口。-
26、 每块 KSW 具备 16Kbps 的处理速率。它能提供内部的 4个 16Kbps 的端口和将信息打包在一个 64Kbps 的端口上。KSW 能在并行线上提供 4 个独立的 TSI 单元。- 能提供备份功能。 时钟卡 (Generic Clock)它产生 XCDR 所需要的所有时钟信号。GCLK 接收来自 MSC 的SPAN 上的锁相环电路的参考时钟信号。这意味着所有连接 XCDR的部分都可以直接连到 MSC 上。 产生以下时钟信号- 16.384M 的 TDM 和 RDM 时钟信号- 125us 的参考幀信号- 60ms 的同步信号- 6.12s 的超幀参考时钟信号 单机架系统- GCLK
27、将时钟信号直接送到机架内部 多机架系统- 时钟信号通过 Clock Extender 和 Kiloport Extender分 布到各机框。 冗余系统采用主备份操作。备用的输出和主用同步。 变码器卡它提供所有业务信道所必需的编码和解码。它从 KSW 的 TDM 高速总线接收话音信息。变码器卡包括以下电路 合成处理器 （Vocode Processor）- 每块 VP 处理单个话音信道- 执行编码和解码- 提供在每个业务信道上的可选的回声消除设备 输入/输出处理器(Input/Output Processor)- 1 块 IOP 用于 6 块 VP 的每个槽位- 只有 IOP 从外部接收和发送数据- 提供 CDMA 的 TCH 信道的多路复合 小型计算机单元- 提供所有的组成和内部管理功能 XCDR 的切换增加的功能 合成处理器将去源基站的下行数据拷贝下来，并送到到目标基站。合成处理器会监视上行链路，从最好的源或目标信道上选择数据。
