За что отвечают базовые станции
Подсистема базовой станции
Автор: Ересько А. В. (кандидат технических наук, НИТУ МИСИС)
Проверка и редакция статьи: Габриэльян Д. Д. (доктор технических наук, 20.02.25, ФГУП Ростовский-на-Дону научноисследовательский институт радиосвязи, автор патентов: RU126519U1, RU43690U1, RU2466482C1, RU2446521C2)
Дата последней редакции: 5.12.2020
Время чтения:
Подсистема базовой станции состоит из двух частей: базовая приемопередающая станция (BTS) и контроллер базовой станции (BSC). Они взаимодействуют через стандартный интерфейс Abis, который позволяет (как и в остальной системе) осуществлять совместную работу оборудования различных производителей. Базовые приемопередающие станции оснащены радиопередатчиками, которые определяют соту и поддерживают протокол радиосвязи с мобильной станцией. В больших городах и их окрестностях необходимо размещать большое количество BTS, поэтому основными требованиями для них являются: прочность, надежность, мобильность и минимальная себестоимость. Стоит упомянуть, что репитеры не создают никаких помех для работы базовых станций.
BTS или базовая приемопередающая станция иначе называется удаленной базовой станцией (RBS). В любом случае, она представляет собой радиоустройство, которое перенаправляет все входящие и исходящие звонки, поступающие от базовой станции. Базовой станцией управляет контроллер базовой станции, куда в первую очередь попадает сигнал. Контроллер базовой станции, описанный ниже, собирает звонки многих базовых станций и передает их на коммутаторы сотовых телефонов. Кроме того, на эти коммутаторы поступают звонки со стационарных телефонных аппаратов. Некоторые базовые станции имеют весьма скромные размеры, одна из таких станций, которая представляет собой устанавливаемый вне помещений блок, изображена на рисунке. В основном, GSM базовые станции и их контроллеры сильно отличаются от IS-136.
Контроллер базовой станции
Контроллер базовой станции управляет радио-сигналами, поступающими с одной или нескольких базовых приемопередающих станций. Он отвечает за установку радиоканалов, скачкообразную перестройку частоты и переключение каналов. Контроллер базовой станции является связующим звеном между мобильной станцией и центром коммутации мобильной связи (MSC). Контроллер базовой станции представляет собой ещё одно отличие между стационарной радиосвязью и мобильной связью стандарта GSM. Это устройство является «посредником» между приемопередатчиком базовой станции и мобильным коммутатором Разработчики стандарта GSM посчитали такой подход оптимальным для высокочастотных сотовых сетей.
Как написал один неизвестный автор: «Если каждая базовая станция будет непосредственно подключена к ЦКМ, то линии будут слишком перегружены. Для обеспечения качественной связи посредством управления передачей данных, беспроводные сетевые инфраструктуры используют Контроллеры Базовых Станций, как способ разделения сети на сегменты и управления перегрузками. В результате ЦКМ соединяет сеть с контроллерами, которые в свою очередь отвечают за подключение и маршрутизацию вызовов между 50-100 беспроводных базовых станций».
Контроллер базовой станции Siemens
Вот как Nortel Networks рекламирует свои устройства: «Установка транскодера позволяет сократить затрачиваемые ресурсы и обеспечивает экономию средств до 75%». «Устройство транскодировки (TCU), установленное между контроллером базовой станции и центром коммутации мобильной связи, позволяет сжимать речь и адаптировать скорость передачи данных в рамках сотовой радиосети. Транскодеры разработано специально для снижения затрат на передачу данных путем минимизации объема данных, передаваемых между контроллером базовой станции и центром коммутации мобильной связи. Это становится возможным за счет уменьшения количества подключений к контроллеру базовой станции, так как один его слот может справляться только с четырьмя потоками передачи данных или речи. Кроме того, модульная архитектура транскодера поддерживает все три речевых блока GSM (полноразрядный, улучшенный полноразрядный и полуразрядный) одновременно, что дает вам полный спектр вариантов его использования».
Транскодер преобразования скорости передачи данных Siemens 
Голосовые кодеры или речевые блоки встроены в сотовые телефоны. Их основная цель – преобразовать речь в цифровой формат. Операторы связи сами определяют, насколько они хотят сжимать речевые данные, сильно или не очень. Этот принцип лежит в основе сотовой системы, которая включает речевые блоки мобильных телефонов и оборудование подсистемы базовой станции.
В случае, когда базовая станция находится далеко от вас или не справляется с нагрузкой, вы рискуете остаться без сотовой связи или страдать от постоянных обрывов. Установка репитера gsm легко решит эту проблему.
Базовая станция сотовой связи
На сегодняшний день почти все пользуются мобильной связью. Количество активных sim-карт в 2017 году в РФ составило 255,41 миллиона.
Развеем мифы об опасности базовых станций.
Если у вас на крыше есть такое устройство, то оно безвредно для жителей дома. Антенны базовых станций имеют направленное действие. Под себя они не «светят».
По законам физики излучение угасает пропорционально квадрату расстояния. Тогда, если расстояние от базовой станции увеличилось в 2 раза, то излучение уменьшилось в 4 раза. Базовые станции обычно находятся на определенном расстоянии от жилья. Это исключает воздействие излучения на здоровье человека. Поверьте, поднесенный к голове сотовый телефон излучает на вас значительно более сильно, чем установленная на крыше антенна.
Базовая станция GSM состоит:
Основной блок BTS, блок приемопередатчиков – TRX, антенно-фидерная система связи. Более подробно расположение блоков на схеме базовой станции.
Недостаток базовой станции GSM – это небольшой радиус действия, GSM телефон не может работать при расстоянии от базовой станции в 35 км.
Как же устроена базовая станция?
Базовые станции 4 и 5 поколения – к ним подводят скоростные волоконно-оптические каналы связи.
Сопутствующее оборудование – системы климат-контроля, электроснабжения, вентиляции, безопасности, усилители сотовой связи, и прочее в самом здании или рядом, в специальных контейнерах или корпусах.
Есть мнение, если антенн будет много, и они будут высоко, а передатчик будет работать «на полную катушку», то связь будет лучше, но это не так. Часто сознательно уменьшают зону действия некоторых базовых станций.
Используют различные типы базовых станций:
макросоты с радиусом действия до 100 км.,
микросоты с радиусом до 5 км.,
пикосоты или фемтосоты, которые устанавливают в местности с большой плотностью населения (по форме напоминает ноутбук).
Связь базовых станций:
Небольшие базовые станции передают сигнал друг другу посредством оптоволоконной кабельной системы.
Габаритные базовые станции,которые покрывают большие расстояния, связываются между собой через радиорелейные тарелки.
Роскомнадзор сообщил, что операторы «большой четвёрки» продолжают увеличивать число базовых станций в России. В первом полугодии 2018 года стало уже 624 800 базовых станций всех сотовых операторов, что на 9 % больше, чем в первой половине 2017 года.
Строительство базовых станций – это сложный и трудоемкий процесс, включает в себя:
Подбор площадки и заключение договора аренды.
Оформление разрешительной документации, санитарно-эпидемиологическое заключение о безопасности станции для окружающих, документации на оборудование, на металлоконструкции.
Производство конструкций антенных опор.
Монтаж металлоконструкций мачт.
Изготовление и установка контейнера для оборудования.
Монтаж антенно-фидерных устройств.
Монтаж оборудования базовой станции и ЭПУ.
Подключение электропитания и пуско-наладочные работы.
Недавно начали использовать бесфидерные базовые станции. Они удешевляют стоимость аппаратуры и ее монтажа, их используют для связи в формате 3G.
Часто устанавливают базовые станции на крышах жилых домов. Это разрешено законом, но необходимо соблюдение некоторых правил:
Уровень электромагнитного поля (ЭПМ) в прилегающей зоне не должен превысить 10 мВт/см2;
антенна должна возводиться на уровне от 1,5 до 5 метров от поверхности крыши и на расстоянии 10–25 метров от других строений;
Возможность доступа людей на крышу должна быть ограничена.
Размещение базовой станции происходит после собрания собственников помещения (в соответствии со статьей 44 ЖК РФ), и проголосовать должно не менее 1/2 жильцов.
Многие считают, что сотовые операторы гребут миллиарды, практически не вкладывая свои средства, но это не так.
Операторы вкладывают деньги в строительство вышек сотовой связи, установку базовых станций. Тратят средства на лицензию на частоты (2G дороже, чем 4G), на аренду, содержание и обслуживание БС.
Цена комплекта оборудования для базовой станции одного оператора зависит от стандарта связи (последнее поколение дешевле), региона и высоты сооружения. Стоимость 1 комплекта составляет примерно 24 000. руб. в месяц в Поволжье и на Северном Кавказе и до 41 000 руб. на Дальнем Востоке.
Африканские операторы устанавливают базовые станции сотовой связи в реках
на специальных плотах. Так увеличивается зона покрытия на близлежащие
селения, и саму реку. Ввиду отсутствия дорог, все основные транспортные пути идут по воде. Также уменьшается вероятность кражи оборудования.
Базовая станция, работающая на солнечной энергии в Краснодарском крае и в Западной Австралии.
В Великобритании, в центре Абердинширского леса установлена автономная базовая станция с источником питания на водородно-топливных элементах. Такая же станция установлена в Шотландии, возле центра по лыжному спорту.
Базовая приемопередающая станция
Расскажу про базовые станции (БС, BTS) компании Huawei, с которыми имею честь работать.
Базовая приемопередающая станция (Base transceiver station (BTS)) является одним из компонентов, входящих в состав радиооборудования подсистемы базовых станций (BSS).
Как видно, BTS является оборудованием приемопередачи, обслуживающим определенную соту под управлением BSC (контроллера базовых станций).
BTS выполняет преобразование протокола между радиоканалами (по которым осуществляется связь между мобильной станцией и базовой станцией – так называемый интерфейс Um) и между проводными каналами (связь между BTS и BSC – интерфейс Abis).
Говоря более развернуто, BTS выполняет следующие функции:
-Обеспечение интерфейса связи с BSC;
-Управление радиоканалами;
-Функция управления и технического обслуживания;
-Функция обработки протокола сигнализации.
Есть несколько серий БС:
1)внутреннего исполнения большой емкости
Статив такой базовой станции в полной конфигурации содержит 12 TRX (приемопередатчиков);
2)серия оборудования микросотовых BTS
Преимущественно используются в местах большого скопления людей, таких как офисные здания, универмаги и места проведения спортивных соревнований;
3)серия оборудования BTS внешнего исполнения
Пригодны для использования в удаленных областях;
4)серии BTS контейнерного типа;
Оборудование BTS такого типа представляет собой полностью оборудованный автозал.
BTS состоит из общего блока (блока управления и связи), блока несущих частот и антенно-фидерной системы. 
Структурная схема оборудования BTS
Рисунок основного статива
Рассмотрим функции, выполняемые каждым блоком:
•Общий блок
Состоит из блока синхронизации/передачи и управления (TMU), блока распределения синхронизации (TDU), дополнительного блока передачи (TEU), блока питания дополнительного блока передачи (TES), блока мониторинга работы вентилятора (FMU), блока электропитания (PSU), блока мониторинга электропитания и состояния окружающей среды (PMU), блока распределения электропитания (SWITCH BOX), блока вентилятора (FAN BOX) и воздухозаборника (AIR BOX).
1) Блок синхронизации/передачи и управления (TMU) является основным компонентом BTS. Его функции — синхронизация BTS, осуществление передачи по Abis-интерфейсу и управление базовой станцией. Одна плата TMU оснащена 4 интерфейсами E1.
2) Блок распределения синхронизации (Time distributing unit — TDU), основная функция которого — прием синхросигнала, его обработка и управление синхронизацией BTS.
3) Дополнительный блок передачи (Transmission extension unit — TEU) представляет собой встроенный блок расширения возможностей системы передачи для BTS.
4) Блок питания дополнительного блока передачи (TES) обеспечивает питание блока TEU.
5) Блок мониторинга состояния вентиляторов (FMU) расположен на полке вентилятора (FAN BOX) и осуществляет управление работой двух вентиляторов этой полки и выдает аварийные сигналы.
6) Блок электропитания (PSU) представляет собой встроенный в BTS модуль электропитания, обеспечивающий два вида преобразования — преобразования переменного тока в постоянный ток и преобразование уровня напряжения постоянного тока (DC/DC).
7)Блок мониторинга электропитания и состояния окружающей среды (PMU) отвечает за управление блоком электропитания и ведет мониторинг 24 цифровых и 8 аналоговых параметров.
8) Блок распределения электропитания (SWITCH BOX) осуществляет распределение напряжения питания по всем платам.
9) Воздухозаборник (AIR BOX) обеспечивает охлаждение оборудования.
•Блок несущих частот
Оборудование BTS имеет модульную структуру, то есть все блоки (блок обработки низкочастотного сигнала, блок RF, блок электропитания), обеспечивающие прием и передачу на определенной несущей частоте (carrier), интегрированы в один съемный модуль – TRX. Он получает от платы TMU разнообразную информацию управления и конфигурирования, передавая ей назад различную информацию о состоянии и аварийную сигнализацию. Со стороны Um-интерфейса в обратном направлении (up-link) TRX принимает радиосигнал от мобильной станции (через антенну и CDU), затем производит демодуляцию этого сигнала, разделяет его на речевую и сигнальную информацию, и передает ее дальше (в направлении BSC). В прямом направлении (down-link) речь и сигнальная информация после обработки на TRX в виде единого сигнала передается на CDU и далее через антенну на мобильную станцию.
•Антенно-фидерная система
Антенно-фидерная система базовой станции состоит из антенны, фидера, переходников, устройства молниезащиты, мачтового усилителя (tower top amplifier), устанавливаемого по желанию. Основная функция АФС – передача модулированных радиосигналов и прием сигналов от мобильной станции, а также выдача аварийной сигнализации.
Антенна характеризуется мощностью (способность по излучению в определенном направлении), направленностью (описывает направление излучения), поляризацией (описывает плоскость колебаний электромагнитной волны). Для снижения потерь на передаче, используются кабели с низким затуханием в радиодиапазоне – фидера. Чтобы предотвратить влияние атмосферного разряда на центральный проводник фидера используют устройство молниезащиты.
CDU осуществляет объединение и фильтрование сигнала на передаче, а также фильтрование, усиление и распределение сигнала на приеме. Кроме этого он обеспечивает питание мачтового усилителя постоянным током.
Надеюсь, мне удалось внести некоторую ясность в структурную особенность базовой станции. Это было лишь поверхностное рассмотрение, т.к. каждый из блоков имеет свои функциональные и структурные особенности, про которые в одной статье не напишешь.
О базовых станциях, излучении и шапочках из фольги
Очень часто случается, что как только на крышу жилого дома будет установлена антенна сотовой сети, тут же начинаются жалобы от жильцов. Бывают стандартные вроде «Начала болеть голова!», а бывают такие интересные как «Перестали рожать кошки», «Вымерли все тараканы» и даже «За мной начали следить!».
Ясное дело, во всём виновата новая штука. В ряде случаев из-за таких жалоб до непосредственного включения базовой станции не доходит, и смонтированные, но ещё не запущенные в работу антенны, приходится снимать и переносить.
Ниже я расскажу как излучает базовая станция и приложу расчёты.
Что опасно
Опасность радиоволн для организма человека исследована в данный момент не до конца, но исследования проводятся, прочитать про них можно, например, здесь в разделе «Как действует ЭМП на здоровье». В целом, если проанализировать исследования, становится понятно, что таки да, опасно!
Оценка реального облучения
Итак, у нас есть число, выше которого прыгать нельзя ни в коем случае. Каким образом можно понять, будет ли излучение конкретно в вашей квартире/офисе выше или ниже этой величины?
Во-первых, что такое эта самая плотность потока энергии? Это сколько излучённой антенной энергии будет проходить через определённую площадь (см 2 в СаНПиНе). Если бы антенна излучала во все стороны одинаково, то вся энергия бы размазывалась по сфере вокруг антенны. Ну, такие антенны оператору сотовой связи особо не нужны, у нас чаще всего используются направленные секторные панельные антенны, которые излучают в определённом направлении (диаграммы направленности можно посмотреть в каталогах антенн производителей, например, здесь).
Вот типовая диаграмма направленности:
Горизонтальная (слева) и вертикальная диаграммы направленности в логарифмическом масштабе.
Горизонтальная (слева) и вертикальная диаграммы направленности в обычном линейном масштабе.
Ну а саму плотность потока энергии можно посчитать, если заглянуть в любую книжку по радиотехнике.
А теперь на примерах
Первым делом самый простой вариант – антенну поставили на доме напротив, что будет, если она смотрит прямо на вас, незащищённого ничем (даже шапочкой из фольги)?
У обычных антенн усиление в главном лепестке диаграммы направленности составляет, например, 18dBi (это 63 раза). На вход антенны, предположим, с БС идёт целых 40 Вт (редко такое используется, обычно не выше 20 Вт, но для оценки можно и преувеличить).
Тогда плотность потока энергии с расстоянием будет падать как на картинке: 
Здесь синим – ограничения по СаНПиН. Получается, что на расстоянии 45 метров от антенны уже можно находиться хоть круглые сутки и, согласно санитарным нормам, это будет абсолютно безвредно для нашего здоровья.
Чаще бывает, что вас и антенну разделяет не стекло, а стена. В железобетонных стенах сигнал затухает ещё сильнее, чаще всего это примерно 15dB (почти 32 раза).
Это мы посмотрели, что будет, если антенну направили прямо на вас, то есть специально целились в вашу квартиру/офис.
Ещё чаще вы находитесь не в главном лепестке диаграммы направленности, где излучение максимально, а где-нибудь сбоку, там коэффициент усиления антенны уже заметно ниже 18dBi. В этих случаях, естественно, излучение будет ещё ниже, например:
Здесь проиллюстрирована довольно частая ситуация, когда антенна светит выше абонента, а он обслуживается нижними лепестками диаграммы направленности. В показанном направлении усиление антенны на 24dB (250 раз) ниже, чем по уровню главного лепестка.
Ну а теперь вернёмся к нашему примеру из самого начала: что если антенну установили на крыше вашего дома?
Что это значит, кэп?
Если базовая станция у вас над головой на крыше — к вам не попадает почти ничего. С другой стороны, если вы решите полазить по крыше и повернуть на себя секторную антенну, а потом позагорать под ней, вас ждёт очень неприятный сюрприз.
Аааа! У меня фемтоточка на столе, что делать?
Если говорить о фемтосотах, про которые был разговор в одном из предыдущих постов, то их мощность не превышает 0.1Вт, что на 23dB ниже мощности рассмотренного нами примера. Также их характеризует омни-антенна, коэффициент усиления которой много меньше панельных антенн (порядка 2-3dBi). При таких расчётных значениях уже в 1м от фемтосоты уровень сигнала в 10 раз ниже норм по СаНПиН.
Параноикам на заметку
О наших сотрудниках
Что касается наших сотрудников, то при плановых работах, когда они подходят непосредственно к антеннам и могут получить уже ощутимый вред — у нас принято отключать БС на время работ.
Выводы
Из изложенного выше можно понять, что практически любой реально осуществимый вариант установки антенн базовых станций является безвредным для человека (если верить СаНПиН). Если вспомнить о том, что 40 Вт мощности на антенну подаются очень редко, то на душе становится ещё легче. Плюс стоит вспомнить о нормах в большинстве западных стран, где опасный уровень начинается значительно выше.
Как устроена сеть сотовой связи GSM/UMTS
В комментариях к постам про сеть WiMAX (1, 2) и про GPRS был выражен интерес к сетям сотовой связи, поэтому решил реализовать свою давнюю задумку и описать хабрасообществу как же устроены современные сети сотовой связи.
На приведённой картинке изображена общая структура сетей сотовой связи. Изначально сеть разделяется на 2 больших подсети — сеть радиодоступа (RAN — Radio Access Network) и сеть коммутации или опорную сеть (CN — Core Network).
Хочу подчеркнуть, что буду описывать именно существующие сети сотовой связи для СНГ, потому что в Европе, Америке и Азии сети более развиты и их структура несколько отличается от наших сетей, про это напишу как-нибудь позже, если будет интерес.
Сперва, хотелось бы рассказать в общих словах про сеть, а потом более подробно расскажу про функции каждого из элементов сети.
Сеть радиодоступа
Существующие сети радиодоступа у наших операторов — продукт долгой эволюции, поэтому они состоят из сети радиодоступа к GSM (GERAN — GSM EDGE Radio Access Network) и сеть радиодоступа к UMTS (UTRAN — UMTS Terrestrial Radio Access Network). Сверху слева на картинке вы видите GERAN, внизу слева, соответственно UTRAN. Наибольшие изменения при переходе от GSM к UMTS происходят как раз в сети радиодоступа — оператору нужно построить вторую сеть и заново покрыть уже имеющиеся территории.
Сеть радиодоступа — эта та паутина, которой охвачены огромные территории городов и открытых местностей, за счёт неё как раз и обеспечивается то огромное погрытие, которое предоставляют сети сотовой связи.
Опорная сеть
Опорная сеть — ядро сетей сотовой связи. Название опорная — мой вольный перевод, в GSM эту часть сети называют сетью коммутации, в UMTS — Core Network, что по сути можно перевести как ядро сети. К этому ядру, как периферийные устройства к системному блоку, могут подключаться различные сети радиодоступа. Опорная сеть мало эволюционирует в связи с эволюцией от GSM к UMTS, эта сильная эволюция происходит немного позже — её уже прошли западные и азиатские операторы, у нас же она только начинается.
Опорная сеть на приведённой выше картинке разделена на 2 части — верхняя правая часть отвечает за голосовые соединения, или CS-соединения (Circuit Switch), нижняя правая часть отвечает за пакетные соединения, или же PS-соединения (Packet Switch).
Опорная сеть сосредоточена в одном или нескольких зданий, принадлежащих оператору сотовой связи, в больших машинных залах — проще говоря огроменнейшая серверная, где стоит большое количество шкафов оборудования, их ещё холодильниками иногда называют, потому что с виду очень похожи 🙂
HLR — Home Location Register, Регистр положения домашних абонентов.
По сути это большая база данных, в которой хранится всё об абоненте данной сети. В крупных сетях, таких, как у операторов большой тройки, таких узлов несколько — они разбросаны по регионам. Их количество измеряется единицами штук. Для того, чтобы понимать порядки — в Питере такой узел один, в Москве другой, на Урале ещё один, ещё на Кавказе, в Сибири — 3-4 штучки… На практике это может быть распределённая БД, потому что ёмкости одного HLR может не хватить для хранения данных обо всех абонентах. Тогда оператор докупает ещё один HLR (физическое устройство) и организует распределённую БД.
Какая же информация там хранится? По большей части, это информация об услугах, подключенных у абонента:
— может ли абонент совершать исходящие звонки
— может ли абонент отправлять/принимать SMS
— разрешена ли услуга конференц-связи
— ну и все остальные возможные услуги
Также здесь хранится такая важная информация, как идентификатор того MSC, в зоне действия которого сейчас находится абонент. Позже мы увидим для чего это может быть нужно.
MSC/VLR
MSC — Mobile Switching Center, центр коммутации для мобильных абонентов;
VLR — Visitor Location Register, регистр положения гостевых абонентов.
Логически это 2 раздельных узла, но на практике, это реализовано в одном и том же устройстве.
VLR хранит в себе копию тех данных, которые записаны в HLR с той лишь разницей, что тут уже нет информации о том MSC, в зоне действия которого находится абонент. Здесь хранится информация о том, в зоне действия какого BSC находится данный абонент. Ну и здесь, естественно, хранятся данные только о тех абонентах, которые сейчас находятся в зоне действия того MSC, к которому подключен данный VLR. 
MSC — классический коммутатор (конечно, не такой классический, который можно увидеть в музеях, где сидели бабушки и перетыкали проводки). Основные его функции — для исходящего вызова — определить куда переключить вызов, для входящего же соединения — определить на какой BSC отправить вызов. Для выполнения этих то функций он и обращается в VLR за хранящейся там информацией. Здесь стоит заметить, что это плюс разнесения HLR и VLR — MSC не будет стучаться в HLR каждый раз, когда абоненту что-то нужно, а будет всё делать своими силами. Также MSC собирает данные для биллинга, далее эти данные скармливаются соответствующим системам.
AUC — AUthentication Center, центр аутентификации абонентов. Этот узел отвечает за то, чтобы злоумышленник не мог получить доступ к сети от вашего лица. Также этот узел генерирует ключи шифрования, с помощью которых шифруется ваше соединение с сетью в самом уязвимом месте — на радиоинтерфейсе.
GMSC — Gateway MSC, шлюзовой коммутатор. Этот узел сети используется только при входящих вызовах. У операторов есть определённая номерная ёмкость, этой номерной ёмкости сопоставляются шлюзовые коммутаторы сетей связи (сотовых, фиксированных). Когда вы набираете номер друга, ваш звонок доходит до коммутатора (MSC) вашей сети и он определяет куда дальше отправить этот вызов на основе имеющихся у него соответствий между номерами и шлюзами сетей. Звонок отправляется на GMSC сотового оператора, которым пользуется ваш друг. Далее GMSC делает запрос в HLR и узнаёт в зоне действия какого MSC сейчас находится вызываемый абонент. Туда дальше и перенаправляется вызов.
SGSN — Serving GPRS Support Node, обслуживающий узел поддержки GPRS. Этот узел отвечает за то, чтобы определить каким образом предоставлять услуги на основе запрошенной APN (Access Point Name, точки доступа, например, mms.beeline.ru). Также на этом узле осуществляется посчёт трафика.
GGSN — Gateway GPRS Support Node, шлюзовой узел поддержки GPRS. Ну это шлюз, отвечает за правильную доставку пакетов до пользователя.
BSC — Base Station Controller, контроллер базовых станций. Узел, к которому подключаются базовые станции, дальше он осуществляет управление базовыми станциями — назначает какому абоненту где сколько ресурсов выделить, определяет каким образом осуществляются хэндоверы. Когда с MSC приходит сигнал о входящем соединении для абонента, контроллер осуществляет процедуру пейджинга — через все подчинённые ему базовые станции посылает вызов данному абоненту, который должен отозваться через одну из базовых станций.
TRC — TRansCoder, транскодер. Устройство, отвечающее за перекодирование речи из формата GSM в стандартный формат телефонии, используемый в фиксированных сетях связи и обратно. Таким образом, получается, что речь передаётся в формате сетей фиксированной связи в сети GSM на участке от GMSC до TRC.
BTS — Base Transceiver Station, базовая приёмопередающая станция. Это то, что непосредственно находится близко к самому пользователю. Именно базовые станции образуют ту самую паутину, которой накрывают операторы сотовой связи, именно от их количества зависит территория, на которой предоставляют услуги операторы сотовой связи. По сути — довольно глупое устройство, оно обеспечивает выделение пользователям отдельных каналов связи, преобразует сигнал в высокочастотный, который будет передаваться в эфир, ну и выдаёт этот самый высокочастотный сигнал на антенны. А вот антенны то мы и можем наблюдать каждый день.
Хочу заметить, что антеннки — это не есть базовая станция 🙂 Базовая станция похожа на холодильник — шкафчик с модулями, который стоит в специальном месте. Это специальное место — например, синенькие вагончики, которые ставятся под красно-белыми вышками где-нибудь в пригороде.
Более подробно можно почитать в недавно опубликованной статье про базовые станции.
RNC — Radio Network Controller, контроллер сети радиодоступа. По сути выступает в той же роли, что BSC в GERAN.
NodeB
NodeB, базовая станция в UMTS. Аналог BTS в GSM.
В целом, здесь описаны все жизненно важные элементы сети GSM/UMTS. Здесь я не упоминал ещё некоторые узлы, такие как SMS-C (SMS-Center), MMS-C (MMS-Center), WAP-GW (WAP-Gateway).
Если статья вызовет интерес, то в дальнейшем могу рассказать более подробно про сети радиодоступа GERAN и UTRAN, потому что я занимаюсь по большей части именно радийными вещами.
Также уже есть идеи для ряда статей на основе вопросов, вызвавших интерес, в комментариях к статьям по телекоммуникациям, пока не буду раскрывать интригу — задавайте интересные вопросы — будут интересные статьи! 😉
UPD: в комментариях отписались эксперты в своих областях, что очень интересно почитать:
1. Ветка про ПО, устанавливаемом на оборудовании;
2. Ветка про отличия наших (СНГшных) сетей и сетей в Европе/США/Азии;
3. Комментрии от пользователя DeSh с поправлениями и уточнениями: тыц, тыц.
Да и вообще в комментариях довольно много всего интересного всплыло помимо выделенных мной комментариев.