Cấu trúc, các khối chức năng của BTS a9100 evolution

Cấu trúc, các khối chức năng của BTS a9100 evolution

Mục lục

CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG BTS A9100 EVOLUTION 3

1 VỊ TRÍ CỦA BTS TRONG HỆ THỐNG GSM 3

1.1 CẤU TRÚC HỆ THỐNG CON CHUYỂN MẠCH: (SSS) 3

1.1.1 MSC: Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động 3

1.1.2 HLR: Bộ ghi định vị thường trú 3

1.1.3 VLR 4

1.1.4 AC và EIR: 4

1.2 HỆ THỐNG CON VÔ TUYẾN: (RSS) 4

1.2.1 BSC: 5

1.2.2 BTS: 5

1.2.3 Hệ thống chuyển mã và chuyển đổi tốc độ TRAU: 5

1.3 HỆ THỐNG OMS 5

1.4 HỆ THỐNG GPRS: 5

2 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ BTS ALCATEL G4 EVOLUTION 7

2.1 KIẾN TRÚC CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG TRẠM GỐC 7

2.2 SUMA 9

2.2.1 Transmission 10

2.2.2 Clock 11

2.2.3 O&M 11

2.3 TRE 13

2.4 ANTENNA 14

3 CẤU HÌNH VÀ CÁCH ĐẤU NỐI CỦA HỆ THỐNG ANTENNA TỚI CÁC TRE 17

3.1 ANTENNA COUPLING LEVEL 17

3.2 MODUL ANc 18

3.3 VIỆC ĐẤU NỐI TỪ ANTENNA ĐẾN CÁC TRX 19

3.3.1 No combining – mode: cho cấu hình lên đến 2 TRX 19

3.3.2 Combining – mode: cho cấu hình lên đến 4 TRX 20

3.3.3 Với cấu hình nhiều TRX: 20

3.4 CẤU HÌNH STANDARD 21

3.5 CẤU HÌNH LOW – LOSS 21

3.6 CẤU HÌNH EXTENDED CELL 22

CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG BTS

A9100 EVOLUTION

1 VỊ TRÍ CỦA BTS TRONG HỆ THỐNG GSM

1.1 CẤU TRÚC HỆ THỐNG CON CHUYỂN MẠCH: (SSS)

CẤU TRÚC MẠNG PLMN

Radio tower

Radio tower

BSC

T C

M F S

BSS

OMC-R

MSC

1.1.1 MSC: Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động

MSC chịu trách nhiệm về việc thiết lập sự kết nối các kênh lưu thông:

 Tới trạm gốc BSS

 Tới hệ thống chuyển mạch di động MSC khác

 Và tới những mạng chuyển mạch khác (chẳng hạn tới PSTN,PSDN…)

MSC còn thực hiện chức năng quản lý những cell, những vùng định vị, xử lýnhững dịch vụ cơ sở, dịch vụ bổ sung

1.1.2 HLR: Bộ ghi định vị thường trú

HLR quản lý toàn bộ dữ liệu thuê bao của vùng phủ, của mạng.

HLR là một cơ sở dữ liệu nơi mà những thuê bao di động được tạo ra, đượctách ra, được cấm hoặc được xóa đi bởi người điều hành

1.1.4 AC và EIR:

Một thuê bao muốn truy cập mạng, VLR kiểm tra Sim card của nó có đượcchấp nhận hay không, nghĩa là nó thực hiện một sự nhận thực VLR sử dụngnhững thông số nhận thực được gọi là những bộ ba, nó được tạo ra một cáchliên tục và riêng biệt cho mỗi thuê bao di động được cung cấp bởi trung tâmnhận thực AC AC được kết hợp với HLR

EIR kiểm tra tính hợp lệ của thuê bao dựa trên yêu cầu đặc tính thiết bị diđộng quốc tế IMEI từ MS sau đó gửi nó tới bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR.Trong EIR, IMEI của toàn bộ thiết bị di động được sử dụng thì phải đượcphân chia thành ba danh sách

 Danh sách màu trắng: chứa thiết bị di động được chấp nhận

 Danh sách màu xám: chứa thiết bị di động được theo dõi

 Danh sách màu đen: chứa thiết bị di động không được chấp nhận.EIR kiểm tra IMEI có thích hợp vào một trong ba danh sách hay không vàchuyển kết quả tới MSC

1.2 HỆ THỐNG CON VÔ TUYẾN: (RSS)

Hệ thống con vô tuyến bao gồm:

 Thiết bị di động ME

 Hệ thống trạm gốc BSS

 Giao diện vô tuyến Um

Hệ thống trạm gốc BSS bao gồm:

 Trạm thu phát gốc BTS

 Bộ điều khiển trạm gốc BSC

 Bộ chuyển mã và chuyển đổi tốc độ TRAU

1.2.1 BSC:

Bộ điều khiển trạm gốc BSC cung cấp những chức năng thông minh điềukhiển mọi hoạt động của hệ thống trạm gốc (BSS) Một BSC có thể điềukhiển nhiều BTS Nó phân phối sự kết nối các kênh lưu thông (Trafficchannel) từ hệ thống chuyển mạch tới các cell vô tuyến BTS

1.2.2 BTS:

BTS được thiết lập tại tâm của mỗi tế bào, nó thông tin đến các MS thôngqua giao diện vô tuyến Um, nghĩa là nó cung cấp những kết nối vô tuyếngiữa MS và BTS

BTS được xác định bằng các thông số mô tả như khả năng truyền dẫn, têncủa cell, băng tần vô tuyến…

1.2.3 Hệ thống chuyển mã và chuyển đổi tốc độ TRAU:

TRAU thực hiện việc chuyển đổi luồng dữ liệu 64kb/s (tiếng nói, dữ liệu) từMSC thành luồng dữ liệu có tốc độ tương đối thấp tương ứng với giao diện vôtuyến 16kb/s

TRAU gồm hai khối chức năng:

 Bộ chuyển đổi mã TC thực hiện chức năng nén tín hiệu tiếng nói

 Bộ điều hợp tốc độ RA thực hiện chức năng điều hợp tốc độ

1.3 HỆ THỐNG OMS

Tất cả mọi sự hoạt động, sự kiểm tra và sự bảo trì cho tất cả những thànhphần mạng SSS, BSS (BSC, BTS, TRAU) có thể được thực hiện ở trung tâmOMS, gọi là trung tâm vận hành và bảo dưỡng

Hệ thống OMS bao gồm một hoặc nhiều OMC (OMC – R, OMC – S) OMCđược liên kết với những phần tử SSS và BSS thông qua một mạng dữ liệu góiX25

Khi tốc độ dữ liệu tăng lên thì ta có thể tích hợp được nhiều dịch vụ số trênmạng.

Lúc này trên mạng PLMN tồn tại 2 hệ thống song song:

 Hệ thống chuyển mạch mạch cho thoại

 Hệ thống chuyển mạch gói cho dữ liệu

Thành phần của hệ thống GPRS

 MFS: Multi BSS fast packet sever

 Thực hiện những chức năng điều khiển gói

 Quản lý tài nguyên vô tuyến cho GPRS cho một vài BSS

 Quản lý giao diện với mạng GPRS

 SGSN serving GPRS support node

 Định tuyến gói MS

 Điều khiển thâm nhập, điều khiển bảo vệ

 Giao diện với HLR

 VLR cho GPRS

 GGSN: Gateway GPRS support node

 Là phần của mạng GPRS

 Định tuyến IP, link tới một hoặc vài mạng dữ liệu

 Làm việc với mạng chuyển mạch gói bên ngoài

2 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ BTS ALCATEL A9100 EVOLUTION

2.1 KIẾN TRÚC CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG TRẠM GỐC

Thiết BTS bị mà công ty ta sử dụng ở khu vực phía nam là loại thiết bịA9100 của hãng ALCATEL nó gồm có 2 loại chính đó là:

MBI:

Là loại BTS dùng trong phòng kín, trong loại BTS này lại chia thành 2dạng, đó là dạng nhỏ MBI3, nó chỉ gồm có 3 subrack với trọng lượnglớn nhất là 150kg; loại còn lại là MBI5 nó gồm có 5 subrack với trọnglượng tối đa là 270kg Kích thước và hình dạng được được mô tả nhưsau:

Ngòai những subrack chính dùng để lắp đặt những thiết bị chính củaBTS thì nó còn có những khe nhỏ xen giữa những subrack dùng để lắpđặt các quạt để làm mát cho thiết bị của BTS và một khu vực dùngcho việc đấu nối cáp tín hiệu và cáp cảnh báo cho BTS

MBO:

Là loại BTS có thể đặt ở ngoài trời và cũng giống như BTS MBI nócũng có 2 dạng là MBO1 với trọng lượng lớn nhất là 255kg và MBO2là dạng mở rộng của MBO1 với trọng lượng tối đa là 425kg Kíchthước và hình dáng được mô ta mô tả như sau:

Cũng tương tự như MBI, MBO cũng có những tầng quạt và khu vựcdùng để đấu nối cáp tín hiệu và cáp cảnh báo Ngoài ra nó còn cóthêm các khu vực dùng để lắp đặt ắc qui và những khu vực dùng choviệc lắp đặt các thiết bị truyền dẫn

KIẾN TRÚC CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CỦA HỆ

THỐNG BTS

CLOCK

T R A N S

KIẾN TRÚC SUMA

SUMA bao gồm các khối chính: Transmission &Clock, O&M

MMI: thông qua serial link để kết nối tới BTS – Terminal, thực hiện quản lýlỗi…, tác động trực tiếp đến hệ thống bằng một số lệnh đơn giản.

XBCB: External BTS control bus

BCB: BTS Control Bus (trạng thái, cấu hình, cảnh báo…)

BSII: mang thông tin TCH, RSL, OML,IOM,IOM-CONF

SUMA: là khối trung tâm của một BTS, một BTS chỉ có một SUMA bất kểsố sector và TRX là bao nhiêu

Những chức năng điều khiển đượcthực hiện trong SUMA là:

 Quản lý link truyền dẫn Abis (lên đến 2 giao diện Abis)

 Tạo xung đồng hồ cho tất cả các modul BTS, các đồng này có thểđược đồng bộ từ một đồng hồ tham chiếu bên ngoài: Abis link, GPS,BTS khác, có thể được tạo ra trong kiểu xung rỗi bởi một bộ phát tầnsố bên trong

 Thực hiện chức năng vận hành và bảo dưỡng cho BTS

 Quản lý ghép các dữ liệu TCH, RSL, OML, QMUX

 Điều khiển chức năng AC/DC khi chúng được tích hợp bên trongBTS

 Điều khiển nguồn (dung lượng, điện áp, nhiệt độ)

 Thiết lập điện áp và dòng tối ưu

2.2.1 Transmission

Khối này nằm trong SUMA: để thâm nhập đến giao diện Abis, nó thực hiệnmột số chức năng sau:

 Cấu hình truyền dẫn

 Transmission được cấu hình cho hệ thống truyền dẫn G703, cấu hìnhcó thể là Point to point hoặc Multidrop

 Việc cấu hình truyền dẫn có thể được thực hiện ở cả BTS – TE vàBSC

 External mapping configuration: Việc sắp xếp giao tiếp truyền thông bêntrong phải được chuyển đổi thành giao tiếp bên ngoài (Abis)

 Ghép báo hiệu

 Signaling (RSL – OML) việc ghép báo hiệu cho phép trộn một vàiluồng thông tin trên cùng một kết nối vật lý

 Nó cho phép sử dụng một đường 64kb/s để mang thông tin O&M vànếu cần có thể ghép thông tin QMUX

 Alcatel BTS A9100 cung cấp cả ghép báo hiệu Static, báo hiệuStatistical

Sau khi bật nguồn bộ OCXO cần 15 phút làm ấm để đạt được sự ổn định

±0.05ppm tại tần số 13MHz

Clock được đồng bộ theo 2 kiểu:

 Synchronized mode: đồng bộ từ một đồng hồ tham chiếu bên ngoài

 Đồng bộ kiểu master và PCM

 Đồng bộ kiểu master và GPS

 Slave

 Free run mode

 Kiểu đồng bộ này, đồng hồ được tạo ra từ một bộ tạo tần số nộiOCXO với độ chính xác cao

2.2.3 O&M

Những chức năng O&M của BSS được chia sẻ giữa BTS và BSC BSC cungcấp điều khiển chung BTS chịu trách nhiệm kiểm tra lỗi nội bộ (trong BTS).Mục đích giảm bớt sự quản lý của BSC, BTS có thể tự xử lý một số chứcnăng O&M trong cấu trúc của mình.

Một yêu cầu chính là khi chức năng O&M bị lỗi nó không ảnh hưởng đếnnhững cuộc gọi đã được thiết lập

Các chức năng O&M bên trong BTS bao gồm: quản lý cấu hình, quản lý lỗi,quản lý vận hành

 Quản lý cấu hình

 Khởi động để thực hiện hoạt động của BTS, thực hiện Autotest đểđảm bảo nó được cấu hình và bắt đầu trong một phương thức đúng

 Cấu hình có thể download từ BSC hoặc BTS – TE, và SW được lưutrữ trong BTS

 Việc cấu hình lại được dựa trên lệnh điều khiển từ BSC

 Kiểm soát cơ sở dữ liệu, cấu hình của BSC để đảm bảo rằng BSC cócái nhìn đúng về trạng thái của BTS

 BTS A9100 đòi hỏi một số chức năng mới so với các thế hệ trước đó:Auto Identification và Remote Invetory

 Auto Identification: là khả năng của BTS để nhận ra chính nó (cấuhình, lỗi, trạng thái…)

 Remote Invetory: là khả năng đọc và ghi những thông tin được lưu trữtrên các modul bằng phương tiện Local terminal

 O&M: cũng quản lý cấu hình của các Bus bên trong

 Quản lý lỗi

Chức năng này cho phép thông tin đến nhà điều hành về tình trạng lỗi bêntrong BTS, để thực hiện một vài lệnh bảo trì và kiểm tra BTS

 Quản lý lệnh bảo trì

 Quản lý lỗi

 Thông báo Alarm đến OMCR

 Giám sát các Bus bên trong

 Auto reset/ auto restart

Một vài modul (SUM, TRE, ANc) được trang bị các led trên mặt trước củachúng Những led này được quản lý bởi O&M và đưa ra những chỉ dẫn vềtrạng thái của những modul liên quan

 Quản lý perfomance

Mục đích của chức năng này cho phép nhà điều hành đo được một vài việcthực hiện của BTS

Nắm giữ bộ đếm liên quan đến Telecom perfomance

Đếm số lần Auto restart của SW trong BTS

RCD CUI I2CA

- RFI: giao diện này được sử dụng để loop vòng

- PSI: giao diện này để cung cấp nguồn

- PRI: Power Supply & Remote Interface được sử dụng để phân phốinguồn

- CUI: giao diện này được sử dụng để thâm nhập trực tiếp đến cácthành phần khác nhau của TRE (truyền dữ liệu điều khiển, cấu hìnhgiữa TRED và TREA)

- CUI cũng mang những tín hiệu đồng hồ tham chiếu đến các thànhphần của TRE

- I2CE: giao diện này được sử dụng để TRED nhận dữ liệu được lưu trữtrên TREA

- RCD: giao diện này được sử dụng để thông báo việc kiểm tra tín hiệu

DC từ giao diện RFI (TREA) đến TRED

- ADR (Addressing)

- DEBUG: giao diện này được sử dụng trong suốt quá trình phát triểnđể kiểm tra các TRE (từ MMI)

Chức Năng Các Khối Trong TRE

a TRED:

Hệ thống TRED chiệu trách nhiệm về phần số của TR:

+ Xử lý điều khiển và báo hiệu, nó chịu trách nhiệm quản lý cácchức năng O&M của TRE

+ Ghép kênh, nhảy tần, mật mã và giải mật mã

+ Mã hoá (DEC)

+ Giải điều chế (DEM)

+ Mã hoá và phát (ENCT)

+ Đầu cuối BCB

b TREA:

+ Điều chế

+ Điều khiển và biến đổi cao tần phần phát (TXRFCC)

+ Tổng hợp phần phát (TXSYN)

+ Biến đổi trung tần phần thu (RXIF)

+ Tổng hợp phần thu (RXSYN)

+ Giải điều chế trung tần (ISD)

+ RF loop

+ TRE PA board bao gồm bộ khuếch đại công suất, nó đảm nhiệmkhuếch đại công suất tín hiệu cao tần bởi TXRFCC Nó cũng cungcấp VSWR và kiểm tra nguồn, RF loop

c TREP: Cung cấp nguồn cho TRE (DC/DC)

Với kiến trúc như vậy thì hệ thống antenna bao gồm một số khối như sau:

 Duplexing: cho phép tín hiệu phát và thu trên cùng antenna

 Filter:

 Phần từ antenna đến thiết bị thu: bộ lọc phải đảm bảo suy hao tínhiệu nhận được càng ít càng tốt, bộ lọc phải loại bỏ được các tín hiệungoài băng tần

 Phần phát đến antenna: chế ngự được nhiễu của phần phát trongbăng tần Rx, chế ngự được sự tác động qua lại của những sản phẩmđiều chế gây ra trước bộ lọc

 LNA: khối khuếch đại tạp âm thấp bao gồm một số khối như LNA, khốisuy giảm, cung cấp nguồn một chiều DC từ xa, spliter

 LNA: khối này khuếch đại tín hiệu thu được, với cấu hình này bảođảm giá trị tốt cho VSWR, giảm nhiễu và độ tin cậy cao, độ lợi cóthể thay đổi với sự điều chỉnh trong bộ suy giảm

 Khối suy giảm: đây là bộ suy giảm từng bước số với số lượng bit đủđể duy trì độ lợi của hệ thống antenna chung

 Cung cấp DC từ xa: nó được sử dụng để cung cấp 1 tín hiệu TTL+5V qua nhánh đôi đến cổng RX đầu ra Nó được sử dụng như là 1chỉ định cho trạng thái kết nối cáp

 Power spliter: phân phối tín hiệu thu được đến 2 đầu ra

 Board điều khiển thực hiện những chức năng chính dưới đây:

 Xử lý tỉ số điện áp sóng đứng

 Giám sát LNA

 Giám sát đường DC

 Giao diện BCB

 Chuyển đổi DC/DC

 Chỉ định Alarm

 Giá trị tỉ số điện áp sóng đứng của antenna và Alarm:

 Giá trị VSWR được lấy để xử lý từ tín hiệu phát và tín hiệu thu phảnhồi sau đó đưa đến VSWR µ processor Các giá trị sẽ được mã hóavà chuyển đến BSII

 µ processor tạo ra 4 cảnh báo khi VSWR vượt quá mức ngưỡng Ơûđây sẽ có 1 cảnh báo khẩn cấp và 1 cảnh báo không khẩn cấp

 Cảnh báo không khẩn cấp có nghĩa là mức công suất thấp tạiantenna

 Cảnh báo khẩn cấp có nghĩa là mức công suất phát không đủ

 Khuếch đại cảnh báo:

Có 2 cảnh báo hình thành nên các tín hiệu TTL từ mỗi LNA:

 Một cảnh báo chỉ định sự thực hiện khuếch đại bị suy yếu

 Một cảnh báo chỉ định lỗi tổng thể

Những lỗi này được xử lý thông qua bộ xử lý VSWR, các bản tin được mãhoá và đưa đến BSII

 DC line supervision:

BCB – IF: gửi lệnh của BCB một mức tín hiệu TTL đã được cung cấp trongRemote DC feed cho việc giám sát line DC trong LNA tạo thành một mạch

kín Đầu thu của TRE sẽ kiểm tra tín hiệu thu được và một bản tin sẽ đượccung cấp trở lại BCB.

 Giao diện BCB:

Giao diện này vận chuyển các dữ liệu lưu trữ trên đó: ví dụ như những thôngtin về cấu hình antenna, vị trí trong Subrack, số subrack, những antenna liênquan…

3 CẤU HÌNH VÀ CÁCH ĐẤU NỐI CỦA HỆ THỐNG ANTENNA TỚI CÁC TRE

3.1 ANTENNA COUPLING LEVEL

KIẾN TRÚC TỔNG QUAN

Antenna network stage

ANc Antenna network stage ANc

Combiner stage ANy Combiner stage ANy

TRX TRX TRX TRX TRX TRX TRX TRX TRX TRX TRX TRX

Station unit modul

Antenna coupling level

TRX level

BCF level

Antenna coupling level là tầng ở giữa antenna và khối TRX Nó thực hiệnchức năng kết hợp, ví dụ như giao diện antenna với TRE Một modul ANcthực hiện những chức năng cho tối đa 4 TRX Đối với những cấu hình códung lượng cao hơn mà vẫn tiết kiệm được số lượng antenna thì có thể thêm

vào một tầng combiner (nhờ vào sự linh động của ANc và kiến trúc theodạng modul)

Những thành phần chính của tầng này là:

 Duplexing: tín hiệu phát và thu trên cùng một antenna

 Filter: cung cấp bộ lọc cho phần phát và thu

 LNA: cung cấp tín hiệu nhận được từ antenna đến thiết bị thu, ở đâytín hiệu được khuếch đại và phân phối đến những máy thu

 Spliter: phân phối tín hiệu thu được đến 2 đầu ra

 Combiner nếu cần thiết

 Giám sát các antenna bằng VSWR

ANc kết nối 4 máy phát đến 2 antenna

Phân phối tín hiệu nhận được từ mỗi antenna đến 4 máy thu (thu thường vàthu phân tập)

Modul này bao gồm 2 cấu trúc giống nhau, mỗi cấu trúc bao gồm:

 Một khối duplexer