一個基本的移動電話需要手機、基站(BTS)、基站控制器(BSC)、移動控制中心(MSC)、(HLR/VLR)、用于鏈接基站、各種控制中心和PSTN網絡的傳輸線路。下圖就是一張目前廣泛使用的GSM網絡的架構,感興趣的可以看一下wikipedia的介紹,Cellular network。
而OpenBTS項目的目的就是提供了除手機之外的運營商設備的解決方案。OpenBTS實現了無線收發,尤其是頻段的處理;另一個是移動網絡用戶 的注冊和交換,尤其是替代傳統的基站(BTS),基站控制器(BSC),移動控制中心(MSC),以及(HLR/VLR)的另類方案,而不用購買昂貴的局 端設備。
先看一個實際的OpenBTS的設備圖,以下是一個在實際運行的移動網絡的設備組成圖:
無線電射頻硬件部分的組成:
上面的一張圖介紹了OpenBTS使用的無線電射頻部分的組成,其關鍵是關鍵部件是Universal Software Radio Peripheral,通用軟件無線電外設。而這個也是OpenBTS的核心所在!
傳統的無線電的信號處理基本上是由純硬件設備完成,而USRP的實現是把復雜的信號處理給PC的軟件來處理,包括信號的調制和解調和線路的交換等。而最基 礎的射頻信號處理,例如數字信號的變頻,內插和抽樣等,交給USRP上的FPGA來完成,并通過USB來鏈接PC。
這種把高級特性交給軟件,底層處理交給硬件的做法即保證了系統的性能也方便了系統的擴展。
而以上的這幾部分只是著重介紹了移動網絡中的無線電射頻部分,整個移動電話網絡系統的全貌看下圖:
0,OpenBTS,充當了手機基站(BTS)和基站控制器(BSC),他的基本功能是調制和解調,并為每一個通信分配一個信道頻率。
1,Asterisk,充當了移動交換中心(MSC)和電話交換中心。如果是一個OpenBTS網絡內的用戶通信,那么Asterisk負責直接在 網內建立通信鏈接;如果是撥打外網的電話,那么Asterisk通過VoIP gateway連接PSTN網絡。
2,MySQL,負責手機用戶帳號管理,記錄通話信息和數據,同時也負責傳統移動網絡中HLR(Home Location Register)和VLR(Visitor Location Register)的存儲職能。
天線,射頻硬件和USRP,通過USB端口,連接到一臺PC上,運行free software,接入Internet,就組成了一個完整的移動電話網絡。