OAMK/Tekniikan yksikkö BSCA_5.2.1 v11.11.2009

Tietoliikennetekniikan laboratorio

BSC/Abis-työ

2

SISÄLLYS 1 Yleistä ............................................................................................................................ 3

2 Työohje .......................................................................................................................... 6

2.1 BSC/Abis Setup: ..................................................................................................... 7

2.1.1 General ............................................................................................................. 7

2.1.2 PCM Lines ....................................................................................................... 7

2.2 BTS Setup ............................................................................................................... 7

2.1.1 Basic Setup ....................................................................................................... 7

2.1.2 Neighbours ....................................................................................................... 8

2.1.3 Cell Setup / Cell Allocation ............................................................................. 8

2.1.4 TRX Sig (LAPD Signalling) ............................................................................ 8

2.1.5 TRX Timeslots ................................................................................................. 9

2.1.6 Advanced Setup ............................................................................................. 11

2.3 MS Setup: .............................................................................................................. 12

2.3.1 Basic Setup ..................................................................................................... 12

2.3.2 Initial Location Area Id .................................................................................. 13

2.4 Tehdyn konfiguraation tallentaminen ................................................................... 14

2.5 GPRS osoitelistan määrittäminen ......................................................................... 15

2.5.1 Network .......................................................................................................... 15

2.5.2 Address-list .................................................................................................... 16

2.5.3 Debug Data Transfer ...................................................................................... 17

2.6 NetHawk BSC/Abis simulaattorin käynnistys ...................................................... 18

2.6.1 Nokia O&M.htm script (BTS Init): ................................................................ 18

2.6.2 Initialisoinnin aloittaminen ............................................................................ 19

2.6.3 VoiceCall ....................................................................................................... 20

2.6.4 SMS-engine ................................................................................................... 20

2.6.5 GPRS-yhteyden kokeilu ja todentaminen ...................................................... 21

2.6.6 Troughput ja latenssit ..................................................................................... 22

2.6.7 Handover ........................................................................................................ 22

2.6.8 Omien puhelimien lisääminen........................................................................ 23

2.6.9 Tehotasot ja modulointi ................................. Error! Bookmark not defined.

3 TYÖSELOSTUS / MITTAUSPÖYTÄKIRJA ............................................................ 24

LIITE 1: ESITEHTÄVÄT… …………………………………………………………27

3

1 Yleistä

BSC/Abis -laboratoriotyössä insinööriopiskelijalta edellytetään seuraavien

opintojaksojen suoritusta tai vastaavat tiedot: Verkkotekniikat, Siirtotekniikka sekä

Matkapuhelintekniikka aluekäsitteineen mm. LA (Location Area), BSS (Base Station

Sub-system) ja rajapintoineen kuten mm. Abis, A ja Gb. Tähän BTS:n alustamiseen

(Initialization) liittyvää teoriaa on saatavilla yleisellä tasolla GSM-spesifikaatioista.

Työohjeen vaiheet eivät noudata mitään erityisesti spesifioitua järjestystä.

Tässä moduulissa BTS:n alustaminen tapahtuu osittain valmiin konfiguraatiotiedoston

pohjalta. BTS:n komissiointi on suoritettu aiemmin, joten jäljelle jäävä osuus käsittelee

NetHawk BSC/Abis v5.2.1 -simulaattorin avulla suoritettavia O&M-toimenpiteitä.

Oheinen kuva on otettu tässä harjoituksessa käytettävän tukiasemakabinetin sisältä.

4

Puhelun kulkureitti ed. kuvan yksiköillä on kaikessa yksinkertaisuudessaan seuraava:

Transmissiolinjaa (Abis-Interface) pitkin saapuva DL-suuntainen signaali siirretään

transmissioyksiköstä BOIx (Base Operations and Interfaces Unit):n kautta

lähetyspuolen kantataajuusyksikköön (Tx Base Band Unit) jossa ilmarajapinnan lähete

muodostetaan. Signaali vahvistetaan ja siirretään carrier-taajuudelle lähetin-

vastaanotinyksikössä (TRx) ja viedään edelleen Duplex-suodinyksikön kautta

antennilinjaan ja lopulta säteilijälle.

Kuva yllä Ruotsista, Kalixin kaupungin läheltä, E4-tien varrelta (huomioi

antennidiversiteetti). Mitä etua tällä saavutetaan?

BTS:n kannalta katsottuna UL-suuntainen yhteys otetaan vastaan säteilijässä. Signaali

tuodaan 2-tie coupleriin (2-way Multi Coupler Unit) jossa eritaajuiset (eri kanavien)

lähetteet erotetaan toisistaan ja ohjataan oikeaan TRx-yksikköön. Tästä eteenpäin

kulkureitti on sama kuin DL-suuntaisessakin, Base Band, BOIx, transmissioyksikkö ja

signaalin siirto transmissiolinjaa pitkin BSC:lle ja MSC:lle.

BTS:n kellon mittauspiste on merkitty kuvaan (CLK Meas. Point). Mittausjohdin on

tuotu kabinetin ulkopuolelle. BSC, BTS ja matkapuhelimet synkronoidaan TLL:n

koeverkossa ulkoisen absoluuttikellon, ACSU (Accurate Clock Source Unit), avulla.

BSC:ltä tukiasemalle Abista pitkin kulkeva signaali ”kellotetaan” ACSUssa, ja

radiorajapinnalta saatava signaali (FCCH-lähete) tahdistaa BTS:n kellon.

5

Matkapuhelimien synkronointi (solun timeslottien tarkat rajat) tapahtuu ilmarajapinnan

kautta BTS:n SCH-kanavan lähetteellä.

6

2 Työohje

Työn ”brieffaus”-vaiheen alussa ohjaaja käynnistää BTS:n tarvittaessa. BTS:n

käynnistyminen voi ”kylmiltään” vaatia pitkähkönkin ajan. Opiskelijoille luovutetaan

matkapuhelimet, jotka ovat työn katkeamatonta kulkua silmälläpitäen identifioitu UE1

ja UE2. Esitehtävät (LIITE 1) tehdään ennen laboratoriovuoron alkua,

tekemättömät esitehtävät = tekemätön laboraatiotyö!

Työselostuksessa esitetään kaikki opitut ja mielenkiintoiset asiat kronologisessa ja

loogisessa järjestyksessä. Luotu/ luodut konfiguraatiotiedosto(t), sekä

”mittauspöytäkirja kuvineen” tulee toimittaa laboratoriovuoron päättyessä sähköisessä

muodossa työn ohjaajan sähköpostiin liitetiedostoina siten, että sähköpostin otsikko

kertoo luokka- ja ryhmätunnukset, sekä työn nimen (esim. TIE0SN5_A1_BSCAbis).

Laiminlyönti johtaa työselostuksen arvosanan laskuun tai hylkäämiseen.

Koneelle loggautuminen:

käyttäjätunnus : Nethawk

salasana : Nethawk

logon to: BSC-Abis

Käynnistä Start->Programs->NetHawk->BSC/Abis Simulator 5.2.1 ->

BSC/Abis Configuration, ja avaa ohjelmasta käsin konfiguraatiotiedosto

OAMK.cfg

Tallenna konfiguraatio jo tässä vaiheessa: File-> Save as…

D:\Data\...\Omanimi_Pvm_.cfg

7

2.1 BSC/Abis Setup:

Tarkista, että konfiguraation asetukset ovat seuraavat:

2.1.1 General

PSTN Numbering Plan: ISDN/Telephony

PSTN-numerot: 2001, 2002, 2003 (Add tai New simuversiosta riippuen)

GSM Phase: 2

MS-PSTN Call Corr. loopback, (tällä valitaan MS-PSTN puhelun linkitys, l. loop-

backina oma puhe kaiutetaan järjestelmän kautta takaisin)

2.1.2 PCM Lines

Adapter: 1

Sync. Source: External

Line: Line 1 on adapter 1

Impedance: 75Ω

PCM Mode: E1/PCM 30

Timing mode: Master (external ACSU)

CRC4: (käytössä)

Traffic channel coding f.: GSM 16kbit/s Full Rate

AGC Max value: ~25 dB

2.2 BTS Setup

Asetetaan BTS 0, BTS 1

2.1.1 Basic Setup

GSM-järjestelmä: 1800

GPRS: (käytössä)

MCC: 234

MNC: 88

LAC: 1 (BTS 0), 2 (BTS 1)

RAC: 9 (BTS 0), 7 (BTS 1)

Cellid: 1 (BTS 0), 2 (BTS 1)

8

BSIC: 0x1F (BTS 0: 37, training sequence code 111b=7) / 0x1E (BTS 1: 36,

training seq110b=6)

BCCH: 883 (BTS 0), 885 (BTS 1)

RAColour: 2 (BTS 0), 0 (BTS 1)

2.1.2 Neighbours

Naapurikanavatiedot, molemmille BTS:lle samat.

BCCH Allocation: 872, 876

Allocation format: Range 1024

BA indication: 1

NCC (BSIC sallinta): 0xFF (kaikki sallittuja)

2.1.3 Cell Setup / Cell Allocation

Cell allocation:

CA number: 0

CA format: Range 1024

Used freq: 872 (BTS 0), 876 (BTS 1)

2.1.4 TRX Sig (LAPD Signalling)

TRX signaling rate: 64 kbit/s

Line: 1

SAPI: 0

Timeslot: 30 (BTS 0), 29 (BTS 1)

TEI: 1 (BTS 0), 2 (BTS 1) LAPD:n looginen osoite

Subchannel: 0

9

2.1.5 TRX Timeslots

BTS 0:

Air Interface:

Channel combination:

RTS0: FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4

RTS1-9: TCH/F

Channel desc. format: Format Range 1024

Carrier: 872

TSC: 7 (Training Sequence Code)

N/A: Katso kuva alla.

10

BTS 1:

Air Interface:

Channel combination:

RTS0: FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4

RTS1-9: TCH/F

Channel desc. format: Format Range 1024

Carrier: 876

TSC: 6 (Training Sequence Code)

N/A: Katso kuva alla.

11

2.1.6 Advanced Setup

Molemmille BTS:lle samat:

Cell Options:

DTX: MS shan´t use neither on TCH-F nor TCH-H

(Simulaattori ei hallitse TRAU-kehysten käsittelyssään

tuota DTX-toiminnetta ja sen ollessa enabloituna tulee ban-

jo-efektiä yms. pauketta puheluun.)

RL timeout: 20 [SACHH frames]

PWRC is set:

Cell Selection:

Max power level MS accessing CCH: 0

Min. received signal lev. at the MS: 5

Cell reselect hysteresis: 4

GPRS Cell: Ei muutoksia (default)

Power:

Max. MS Power: 0

Max. BTS Power: 15

GPRSP: Ei muutoksia (default)

RACH: Ei muutoksia (default)

SDCCH: Ei muutoksia (default)

12

2.3 MS Setup:

2.3.1 Basic Setup

Nimetään puhelimet: Esim TLL-UE2.

Asetetaan: IMSI ja IMEI 15 digits, annettu valmiina

TMSI (0x480 – 0x489)

Party Nr: (MSISDN) 3002

First Paging: TMSI tai IMSI

13

2.3.2 Initial Location Area Id

MCC ja MNC edeltä (2.1.1). LAC: UE1:lle 1 ja UE2:lle 2 (kuvan parametrit

poikkeavat)

Classmark: Ei muutoksia (default)

CH type: Ei muutoksia (default)

Authentication: Ei muutoksia (default)

Encryption: Ei muutoksia (default)

SMS: Ei muutoksia (default)

Määritellään kaikki käytettävät puhelimet tällä periaatteella.

Kun olet saavuttanut tämän tilanteen, kutsu ohjaaja paikalle!

14

2.4 Tehdyn konfiguraation tallentaminen

Huomioi konfiguraation nimeäminen selvästi.

File-> Save as… D:\Data\...\Omanimi_Pvm_.cfg

15

2.5 GPRS osoitelistan määrittäminen

Rakennettu matkapuhelinverkko jakaa sille allokoidusta osoiteavaruudesta GPRS-

palvelua käyttäville puhelimille IP-osoitteen pakettidatan siirtoa varten, kun GPRS:ää

käyttävä toiminne aktivoidaan. Käytettävissä olevat osoitteet 193.167.149.241-243 tulee

määrittää äskettäin luotuun konfiguraatiotiedostoon.

Avataan tiedosto XML-Notepadilla ja tehdään seuraavat muutokset/lisäykset.

Start->Programs->Microsoft XML Notepad->Microsoft XML Notepad,

File->Open…

2.5.1 Network

Adapter index: 0 (luettavissa simulaattorin käynnistyksen yhteydessä)

Primary dns: 193.167.100.37

Secondary dns: 0

16

2.5.2 Address-list

Lisää verkon 193.167.149.240 osoitteet 241-244

Address: Network 193.167.149.241, .242, ja .243 (kuva eroaa)

GPRS: (ei mitään)

MobileIndex: 0 (ei allokoida, jako tarpeen mukaan)

17

2.5.3 Debug Data Transfer

GPRS->GRR/GMM:

Aseta DebugDataTransfer: true

Tallenna konfiguraation ja poistu XML-editorista.

18

2.6 NetHawk BSC/Abis simulaattorin käynnistys

Start->Programs->NetHawk-> BSC/Abis Simulator 5.2.1 -> BSC/Abis Simulation

Käynnistetään simulaattori luodulla konfiguraatiolla.

Avataan JScriptit, joilla BTS:n O&M-toimenpiteet suoritetaan. Scriptien painikkeet

löytyvät simulaattorin pääikkunan toolbarilta:

Avaa O&M.HTM

2.6.1 Nokia O&M.htm script (BTS Init):

BTS Init:

O&M INI-file: 521_OAMK.INI

BTS: TRX 0=1 ja TRX 1 = 1

Logical BTS Id: TRX 0=1 ja TRX 1 = 2

BTS settings: Ultrasite

HOX! BTS->Settings; Tarkista, että Send Only sys.Infos ei ole käytössä (täppä pois).

19

Kun olet saavuttanut tämän tilanteen, kutsu ohjaaja paikalle!

2.6.2 Initialisoinnin aloittaminen

Detect Sectoring

Run

Kun BTS on ylhäällä (transmitting) ja lähettää BCCH-kanavalla, alustus on päättynyt.

Tämän indikoi Initialisation complete –viesti.

20

2.6.3 VoiceCall

Soita äänipuheluja matkapuhelimien välillä. Tarkkaile Calls/Connections-ikkunan

Calls-välilehteä ja Console-ikkunan signallointia. Jälkimmäisestä näet

puhelunmuodostamisen merkinannon. Kokeile myös MS-PSTN. PSTN-tilaajat

simuloidaan järjestelmässä siten, että matkapuhelimen lähete loopataan takaisin, joten

puheesi ”kaiuttuu” takaisin pienellä viiveellä. Mistähän viive aiheutuu ja mitä

luokkaa se on?

2.6.4 SMS-engine

Tekstiviestejä voidaan lähettää verkkoon rekisteröityneiden puhelimien välillä

automaattisesti, mikäli sekä lähettävän että vastaanottavan puhelimen tilaajanumerot

ovat määritelty SMS_Engine-scriptin parametrilistaan ja Start automatic-toiminto

enabloitu.

21

2.6.5 GPRS-yhteyden kokeilu ja todentaminen

Avaa puhelimesta: Valikko->Web-> ja kokeile avata joko valmiiksi tallennettuja

kirjanmerkkejä (bookmarks) tai luo itse valinnainen. Tehtävänä on hakea puhelimeen

kuva ja/tai äänileike esimerkiksi sivustolta www.nokia.com

- Vastaako puhelin ping-komentoon? Vasteaika??? ? ? ? ? ?

22

2.6.6 Troughput ja latenssit

Surffaa puhelimella osoitteeseen http://www.dslreports.com/mspeed.

Aja useampi testi erikokoisilla datapaketeilla (5k, 50k ja 100k) ja kirjaa ylös troughput ,

latenssi ja d/l (aika) –tieto.

Todenna IP-osoitteesi ja DNS-palvelimesi your IP –linkillä etusivulta.

2.6.7 Handover

Tehtävänä on määritellä liitteenä olevaan sähköosaston laboratoriosiiven karttapohjaan

karkeasti solujen peittoalueiden rajat. Tutkitaan HandoverPowerControl -scriptillä ja

Nokia 6680 puhelimen Field Test –sovelluksella. (teoriaa: Penttinen J., GSM-

tekniikka, 3.-4.Painos, s. 215-218).

- Missä tilassa puhelimen tulee olla handoverin tapahtumiseksi? Miksi?

- Mitä eri HO-tyyppejä on ja miten ne poikkeavat toisistaan?

Otetaan mainittu scripti käyttöön ja asetetaan ensin "Set defaults" molempiin

liipaisuarvosetteihin sekä hyväksytään setit "Apply". Defaultit ovat lähtökohtia joilla

voi kokeilla toimivuutta. Handoverin herkkyyteen voidaan vaikuttaa säätämällä

liipaisuarvoja. Säädä handoverin herkkyyttä ao. ohjeiden mukaisesti tarvittaessa.

Ylempi arvosetti vaikuttaa siihen, millä mittausraportissa olevilla kuuluvuuksilla

lähdetään käskemään puhelintaa lähettämään voimakkaammin ja millä raja-arvolla

vähemmällä teholla (pyritään säästämään akkua ja pitämään kuuluvuus tukiasemalle

päin riittävänä). Default-arvot ovat hyvä lähtökohta.

Alempi arvosetti puolestaan kertoo sen, että missä vaiheessa tehdään handover, jos

puhelimenen teho on jo maksimirajalla (eli vaimennus asetetussa minimissä), mutta silti

tukiasema ei kuule puhelintaa riittävän hyvin (UL RXLEV_FULL/RXQUAL_FULL ),

23

tai jos puhelin ei kuule tukiasemaa riittävän hyvin (DL RXLEV_FULL/

RXQUAL_FULL).

Huomaa, että quality:ssä 7 ilmaisee että bittivirhesuhde on pahimmillaan ja

level:ssä sen sijaan 0 ilmoittaa että kuuluvuus on heikoimmillaan.

Näiden asetusten lisäksi tulee valita mobilematriisista ne (käytännössä maksimi 2)

puhelimet, jotka otetaan tuon säädön piiriin. Mobilematriisi on skriptin viimeinen

kenttä, ja valinta tapahtuu täppäämällä haluttua puhelinta vastaavaa ruutua.

Latest triggering event ilmoittaa hieman trace-tietoa, että minkä vuoksi/milloin tehoa

säädetään tai handovereita tehdään. Millä arvoilla HO saadaan tapahtumaan

suunnilleen luokan keskellä?

Handover-päätökseen on laitettu pieni hystereesi pingpong-efektin vähentämiseksi

rajatilanteessa. Mitä tällä tarkoitetaan?

2.6.8 Omien puhelimien lisääminen (lisätehtävä)

Avataan NetHawk BSC/Abis Configuration, ja oma tallennettu konfiguraatio. Kohdan

2.3 mukaisesti määritetään 1 oppilaspuhelin verkkoon. IMSI-tunnuksen voi lukea

matkapuhelintesterillä tai vaihtoehtoisesti IMSI-scriptillä.

Tässä on kyse tavallaan ”pakko-roaming”-tilanteesta jossa oppilaan puhelin pakotetaan

manuaalisella verkkovalinnalla yrittämään pääsyä toisen operaattorin (OAMK)

verkkoon. Mikäli konfiguraatioihin on määritelty IMSI-tunniste(et), pääsy verkkoon

onnistuu. Halutessasi voit asettaa OAMK:n parametrit GPRS-yhteydenmuodostamista

varten ja hakea mediaa myös omaan puhelimeesi. Lupasimmehan ilmaista puhe- ja

datansiirtoaikaa, ilmaisia soittoääniä ja taustakuvia, animaatioita ja videoleikkeitä!

BTS Init Script -> Reset -> Settings -> Only sys. Infos

Detect Sectoring

Run

24

3 TYÖSELOSTUS / MITTAUSPÖYTÄKIRJA

Opiskelijalta edellytetään omakohtaista harkintakykyä työselostuksen ja/tai

mittauspöytäkirjan suhteen. Pääsääntöisesti ei kaivata työohjeen parametrien kertausta

vaan…

Työselostukseen lisäksi seuraavat asiat:

a) Tutustu Penttisen kirjan lukuun 14. Häiriöt ja turvallisuus. Määritä tässä työssä

käyttämäsi tukiaseman maksimitehotason aiheuttama kentänvoimakkuus E

[V/m] sekä tehotiheys S [W/m2]. Pohdiskele tulosten pohjalta häiriötason

vaikutuksia, sekä kentänvoimakkuuden biologisia vaikutuksia

πη

21 11

0PG

rE = , 0rEK =

b) Syntyikö työtä tehdessä ajatuksia uudesta BSC/Abis-alustalle tehtävästä

harjoituksesta, joka voidaan toteuttaa järkevästi käytettävässä

oppimisympäristössä? (i.e. tämän harjoituksen SMS Engine, HO yms.)

25

LIITE 1. Sähkösiiven karttapohja (pääty)

HOX!

Kartta on saatavana sähköisessä muodossa osoitteessa:

http://www.tekniikka.oamk.fi/~jkangaso/labrasiipi.gif

26

LIITE 1: ESITEHTÄVÄT

1. Etsi muistiinpanoista tai muuhun lähdetietoon turvautuen merkitykset seuraaville

käsitteille (pelkkä auki kirjoittaminen tai suomennos ei riitä):

a) BSS b) Solu, LA, RA (määrittele suuruushierarkkia) c) Abis d) Gb, A e) IMSI, TMSI f) TA

2. Erääseen/eräisiin tilaajien tunnistetietoon/-tietoihin liittyvät läheisesti akronyymit MCC ja MNC

a) Mitä ne tarkoittavat? b) Etsi MCC:n paikallinen arvo. (http://www.bryte.net/network/index.asp) c) Mihin tunnisteisiin nämä liittyvät?

3. Solun peittoalueen laskenta (DL-suunta)

Selvitä ensin BCCH-kanavien 872 ja 876 UL- ja DL-taajuudet (Esim. Wikipedia: GSM

frequency bands).

Laske radiotien vaimennus kaavan 13.5.mukaan (Penttinen J., GSM-tekniikka, 3.-

4.Painos, s. 242). Solun tavoitekoko on 20 m.

Laske DL-linkkibudjetin perusteella tukiasemassa käytettävä teho sekä käytettävät

lisävaimennukset. Järjestelmään ei ole kytketty kombaineria. Kaapelien ja liitinten

vaimennukset ovat noin 3dB. Lisävaimennuselementtejä voi ottaa käyttöön 30 dB

(100W PHa), 30dB (5W Pha) ja 20 dB (5W Pha). Matkapuhelimen herkkyydeksi

voidaan olettaa -102 dBm. Tukiaseman antennivahvistus on 7 dB.

27

Linkkibudjetti TRX0 Käytettävä RF-teho .+Pbts_tx, dBm kombaineri .-Lcomb, dB kaapelin ja liitinten vaimennus .-Lbts, dB lisävaimennus .-Lext, dB antennivahvistus .+Gbts, dBi .=TRX0:n max.säteilyteho Pbts_txpeak, dBm MS herkkyys .-Sms, dBm antennivahvistus .+Gms, dBi kaapelin ja liitinten vaimennus .-Lms. dB

radiotien vaimennusvara Lc_dl, dB