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公司 2010-01-04 11:09

移动网络山寨版(OpenBTS)的意义或者无意义 【1】

【1】民间移动网络

在美国内华达州北部,靠近加州的峡谷中,有一片平坦的沙漠,名叫黑岩沙漠(Black Rock Desert)。自从1986年以来,每年夏天,在这片沙漠中,都会举办一个为期八天的狂欢节。这个狂欢节的名字叫“火人(Burning Man)”,节日的高潮是点燃一个木制的人偶,寓意烈火涅磐。

2009年火人狂欢节吸引了4万多人,木制的人偶高达20米。在为期8天的节日期间,全部参与者自发组成一个短暂的城市,成为这个城市的居民,他们通过各式各样的雕塑和其它艺术品,声光和机械装置,前卫服饰甚至裸体,以及形形色色的行为艺术,来表达自己。

Figure 1. Burning Man Festival

Courtesy http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/8/82/BurningMan-picture.jpg

Figure 2. Black Rock City, a 8-day self-organized city in desert for the Burning Man Festival.

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2762/4244354080_393e873d78_o.png

很多人认为,火人狂欢节是民间力量的一次盛会,城市的管理由志愿者承担,唯一的公共设施是厕所,唯一使用货币的商业活动是售卖冰和饮料,其它生活用品和食物由参与者自理。这里没有政府,没有警察,甚至没有移动运行商。由于没有赢利前景,没有哪一家移动运行商愿意在这片沙漠地区架设基站。

但是民间力量自己动手解决了移动通讯的问题。2008年火人节,OpenBTS 做了初步试验,一年后,2009年的火人节,OpenBTS 正式亮相。 OpenBTS 利用开源软件,自行搭建了一个移动网络。这个民间移动网络,不仅解决了4万多名火人节的参与者之间的本地移动通讯,而且可以还可以连接到区域外的商用移动网络 [1]。

Figure 3. OpenBTS 70-feet tower with 3 antennas [1]

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2799/4244434122_8f48013c08_o.png

Figure 4. OpenBTS facilities [2]

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2688/4244354084_858475c9f2_o.png

Figure 5. OpenBTS hardware integration [3]

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2800/4244591932_c56e48f30b_o.png

Figure 3, 4, 5分别显示了 OpenBTS 使用的天线,部分硬件设备,尤其是射频部分的硬件设备,以及系统结构。整个射频系统的关键部件是 USRP,USRP 代表通用软件无线电外设(Universal Software Radio Peripheral)。

传统上无线电处理基本上由硬件设备完成。USRP 的设计理念是把智能化程度比较高的信号处理,交给PC上的软件执行,包括调制和解调。而其余的按部就班的简单操作,包括数字上下变频,抽样和内插等等,交给 USRP 板上的 FPGA 完成。USRP 板与 PC 之间,通过 USB 端口连接。

把按部就班的简单操作,与智能化程度比较高的工作分开,分别交给硬件和软件合作完成,即保证了无线电信号处理的速度,又有利于创造新型无线设备,尤其是降低创新所面临的开发难度。

Figure 6. OpenBTS system and its integration with PLMN and PSTN [2]

Courtesy http://farm5.static.flickr.com/4046/4244754580_604a2b3d23_o.png

射频部分的硬件设备,只是整个 OpenBTS 系统的一部分。Figure 6 显示的是 OpenBTS 系统的全貌。

把70英尺高天线,加上射频硬件包括 USRP,通过 USB 端口,连接到一台 PC 上,就完成了一个完整的民间移动网络的硬件构建。火人节居民之间的本地移动通讯,由 OpenBTS 系统独立完成,不需要外界商用移动网络的协助。

OpenBTS的软件系统包括三部分,

1. OpenBTS,充当传统移动网络中手机基站(BTS)和基站控制器(BSC)的角色,它的基本功能是调制和解调,给每一路通讯分配一个信道,监测信号强弱等等。

2. Asterisk,充当传统移动网络中程控交换机(PBX)和移动交换中心(MSC)的角色。如果两个火人节手机用户想通话,Asterisk负责建立本地的点对点的通讯。如果一个火人节手机用户想给区域外的手机用户通话,那么Asterisk通过 Link2Voip 公司提供的 VOIP Gateway,建 立与区域外移动网络和固话网络的联系。

3. MySQL 数据库,负责手机用户帐号管理,同时也负责传统移动网络中 HLR(Home Location Register)和 VLR(Visitor Location Register)的职能。

如果说目前商业的移动网络,离不开手机,基站(BTS),基站控制器(BSC),移动控制中心(MSC),以及(HLR/VLR)五大要素,那么 OpenBTS系统,事实上除了手机外,不需要其它四个要素,就可以组建一个实用的移动网络。是否就此可以做出结论,OpenBTS一旦成熟,将成为现有移动运行商的掘墓人呢?

Reference,

[1] Phone at burning man. Can you hear me now? (http://news.cnet.com/8301-27080_3-10348913-245.html)

[2] OpenBTS and its demo in the Burning Man’s festival, by David Burgess 2009. (http://www.slideshare.net/eCommConf/david-a-burgesss-presentation-at-ecomm-2009)

[3] Burning Man 2009 OpenBTS RF Chain. (http://gnuradio.org/trac/wiki/OpenBTS/BM2009RF)

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