Собственная сеть GSM

3 ноября 2022, 10:00

Sam Machin: “Перенесемся в 2018 год, когда мы начали оценивать целесообразность создания GSM-сети в EMF. Мы обратились ко всем, кого могли вспомнить, кто мог бы помочь, и нам предложили обратиться к Эндрю (Andrew Back).Я отправил ему электронное письмо, в котором упоминалось, что мы рассматриваем возможность использования оборудования Lime для запуска сети GSM, поскольку оно было и дешевым, и будет хорошо работать – я и не подозревал, что он на самом деле работает на Lime! ”

“Доступ к радиочастотному спектру был подтвержден только за несколько недель до события, что оставило нам очень мало времени для поиска решения. Однако, используя готовые компоненты, такие как LimeSDR Mini и Raspberry Pi 3 Model B+, мы смогли собрать в общей сложности шестнадцать автономных базовых станций - в комплекте с корпусами и фитингами с соответствующим уровнем защиты (брандмауэр IP) - за считанные дни и при очень низких затратах.стоимость ”, - объясняет Эндрю Бэк из Lime Microsystems. “Хотя конечный результат был тактическим решением и, возможно, не тем, что можно было бы внедрить в производственной сети, он очень наглядно продемонстрировал мощь недорогого высокопроизводительного SDR-оборудования в сочетании с обычными вычислительными системами и стеками с открытым исходным кодом”.

“Lime был действительно полезен с точки зрения аппаратного обеспечения”, - добавляет Мачин. “Поначалу я немного скептически относился к тому, что Raspberry Pi может работать с GSM, потому что, конечно, нам требовалось разумное количество вычислительной мощности. Я думаю, что Pi 3 в некотором роде пересек границу возможностей, и это своего рода удачная комбинация программного обеспечения с открытым исходным кодом, которое становится все более и более эффективным, а вычислительная мощность растет. Мы достигли своего рода переломного момента в оптимизированном программном обеспечении и более мощных процессорах ”.

Raspberry Pi решил половину аппаратного уравнения, но именно открытое аппаратное решение LimeSDR Mini решило другую проблему: обеспечение доступного программно-определяемого радиочастотного сигнала в небольшом форм-факторе с низким энергопотреблением. В совокупности эти два устройства образуют систему гораздо меньших размеров, чем традиционная базовая станция GSM, и это, объясняет Мачин, является ключевым фактором. “Поскольку радиочастотная сторона Lime [SDR] обеспечивает передачу с низким энергопотреблением, вам не нужны длинные антенные кабели.

В традиционной GSM-инженерии вы бы поместили свою базовую станцию в шкаф у основания мачты, а затем проложили бы коаксиальный кабель к вашей антенне на вершине мачты, но потери, которые вы получите при этом с SDR, при запуске длинной коаксиальной кабель, был бы значительным. Вы потеряете так много своей мощности, просто поднимаясь на мачту. То, что мы сейчас делаем с низким энергопотреблением, мы фактически помещаем весь блок базовой станции на мачту, так что расстояние между радиочастотным блоком и антенной составляет, возможно, дюйм кабеля. Это очень маленький соединительный разъем ”.

Сочетание Raspberry Pi и LimeSDR Mini приносит с собой еще одно важное преимущество: стоимость. “Сеть, которую мы построили ещё в 2014 году, использовала программно-определяемое радио (SDR) и вычислительное устройство, но я думаю, что даже для самых дешевых мы рассчитывали на 1500 долларов за каждую базовую станцию. Таким образом, за четыре года мы снизили, вероятно, в восемь раз стоимость, сложность, мощность и все остальное, что с этим связано, потому что материал стал физически меньше, а также дешевле ”.

Однако аппаратное обеспечение - это только половина дела: лучшее программно определяемое радио в мире - ничто без программного обеспечения для его определения. “Система GSM - это то, что называется Osmocom [Инфраструктура сотовой сети], которая представляет собой стек мобильной связи с открытым исходным кодом. Что хорошо в этом по сравнению с OpenBTS, которые я использовал ранее, так это то, что Osmocom пытается воссоздать в программном обеспечении все логические компоненты мобильной сети. Таким образом, любой, кто работал в операторах мобильной связи, сможет распознать такие термины, как BTS, BSC, MSC, HLR, SMSC, целую кучу сокращений, обычно заканчивающихся на C, и все это логические элементы в сети GSM ”, - объясняет Мачин. “Osmocom производит программные эквиваленты этих программ, что позволяет довольно легко понять человека, работающего в этой области. Проект OpenBTS гораздо больше посвящен объединению всего этого и, по сути, предоставлению GSM-радио с одной стороны и SIP-телефона с другой. Это как способ превратить GSM в АТС. Osmocom больше похожа на настоящую мобильную сеть.

“Я работал с командой под названием EVENTPHONE. Это немецкая группа, которая занимается сетями DECT для подобных мероприятий, поэтому у них есть целая куча базовых станций DECT и они обеспечивают покрытие DECT. Люди приносят свои домашние телефоны, что довольно забавно. Они строят ядро сети передачи голоса по IP, управляют номерами и прочим, и мы построили ее как объединенную сеть, которая обеспечивала как DECT, так и GSM, а также обычный SIP для таких настольных телефонов по всему сайту, все на одном плане нумерации и тому подобное. Сеть Osmocom в коробке сама по себе позволяет совершать звонки между устройствами GSM, но для того, чтобы интегрировать ее как с более широкими сетями DECT, так и с сетями SIP, а также для выхода на ТФОП, нам нужно было подключиться с помощью их программного коннектора Osmocom-SIP, который затем позволил нам отправлять весь наш трафик в АТС Asterisk и Yate. Это была базовая сеть передачи голоса по IP, очень похожая на крупную офисную корпоративную систему или что-то в этом роде, которая затем подключалась к реальной телефонной сети через Nexmo (Vonage).