無線通信系統(tǒng)與技術-第9章無線市話系統(tǒng)

1、第第9章章無線市話系統(tǒng)無線市話系統(tǒng) 無線市話系統(tǒng)，是我國電信工程技術人無線市話系統(tǒng)，是我國電信工程技術人員根據(jù)中國國情在低軌道衛(wèi)星通信、員根據(jù)中國國情在低軌道衛(wèi)星通信、GSM、CDMA、無繩電話、無線環(huán)路等眾多通信、無繩電話、無線環(huán)路等眾多通信方式的基礎上，選擇無線環(huán)路技術通過方式的基礎上，選擇無線環(huán)路技術通過V5接口，并充分利用固定電話網(wǎng)的資源來實接口，并充分利用固定電話網(wǎng)的資源來實現(xiàn)的一種個人通信接入手段?，F(xiàn)的一種個人通信接入手段。 用戶通過手機或無線固定單元進行電話、用戶通過手機或無線固定單元進行電話、傳真、數(shù)據(jù)和圖像信息的傳遞，可以在固傳真、數(shù)據(jù)和圖像信息的傳遞，可以在固定和移動狀態(tài)下

2、進行信息交換。定和移動狀態(tài)下進行信息交換。概述概述9.19.1關鍵技術關鍵技術9.29.2系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成9.39.3空中接口及通信流程空中接口及通信流程9.49.4信令傳輸信令傳輸9.59.5本章小結本章小結9.69.69.1 9.1 概述概述1PAS的特點的特點 PAS是我國專家在原有固定電話系統(tǒng)上是我國專家在原有固定電話系統(tǒng)上根據(jù)市場需求，經(jīng)過挖潛改造而開發(fā)的新根據(jù)市場需求，經(jīng)過挖潛改造而開發(fā)的新業(yè)務系統(tǒng)。業(yè)務系統(tǒng)。 PAS的最大特點是物美價廉，無論無線的最大特點是物美價廉，無論無線固定電話（固定電話（FSU）或具有移動功能的）或具有移動功能的PS手手持機，統(tǒng)一按固定市話標準收費，而持機

3、，統(tǒng)一按固定市話標準收費，而PAS手機在接電話時分文不收，與蜂窩式移動手機在接電話時分文不收，與蜂窩式移動電話相比要便宜得多。電話相比要便宜得多。 PAS手持機具有體積小、質量輕、通話手持機具有體積小、質量輕、通話時間長的特點。時間長的特點。 PAS可以與家用電話或辦公電話共用一可以與家用電話或辦公電話共用一個電話號碼，一方取機另一方可以自動切個電話號碼，一方取機另一方可以自動切斷，防止竊聽。斷，防止竊聽。 PAS手持機雜音小、音質清晰，完全可手持機雜音小、音質清晰，完全可以和固定電話的音質相媲美，而且保密性以和固定電話的音質相媲美，而且保密性比固定電話強。比固定電話強。 2 2PASPAS的

4、功能的功能 PAS無論是無線固定電話機（無論是無線固定電話機（FSU）還）還是手持機是手持機PS，凡是固定電話具有的轉移呼，凡是固定電話具有的轉移呼叫、免打擾、三方通話、語音信箱等新業(yè)叫、免打擾、三方通話、語音信箱等新業(yè)務功能它們都具備。務功能它們都具備。 持有持有PAS手機的用戶可以在一個城市或手機的用戶可以在一個城市或一個地區(qū)進行移動，漫游范圍隨著網(wǎng)絡擴一個地區(qū)進行移動，漫游范圍隨著網(wǎng)絡擴大而增大。大而增大。 PAS具有報警定位和具有報警定位和120急救呼叫功能。急救呼叫功能。 PAS能提供高速數(shù)據(jù)通信和能提供高速數(shù)據(jù)通信和ISDN服務。服務。 3 3PASPAS的問題的問題 PAS采用采

5、用1.9GHz微波頻段，所以它的穿微波頻段，所以它的穿透能力比較差，加之基站功率比較小，只透能力比較差，加之基站功率比較小，只有有10mW、200mW、500mW，所以室內信，所以室內信號覆蓋比較差。號覆蓋比較差。 PAS采用微蜂窩技術，每個基站覆蓋半采用微蜂窩技術，每個基站覆蓋半徑在徑在100200m之間，因此在移動中通話之間，因此在移動中通話會感到較多的切換，并有會感到較多的切換，并有1秒左右的無音，秒左右的無音，一般它的移動速度不能超過一般它的移動速度不能超過35公里公里/小時。小時。9.2 9.2 關鍵技術關鍵技術9.2.1 PAS的頻率使用與多址技術的頻率使用與多址技術1PHS系統(tǒng)的

6、頻率系統(tǒng)的頻率 PHS系統(tǒng)使用系統(tǒng)使用1.9GHz作為其小區(qū)站和手作為其小區(qū)站和手機的通信頻率，頻率范圍是機的通信頻率，頻率范圍是1895.151917.95MHz。 在日本，在日本，1900MHz頻帶的頻率分配如圖頻帶的頻率分配如圖9-1所示。所示。 圖圖9-1 1.9GHz頻帶的頻率分配頻帶的頻率分配2 2無線信道及多址技術無線信道及多址技術 PAS系統(tǒng)的無線信道即基站和手機之間使系統(tǒng)的無線信道即基站和手機之間使用多載頻時分雙工模式（用多載頻時分雙工模式（TDD），無線信），無線信道基于時分多址（道基于時分多址（TDMA）結構，在多頻）結構，在多頻率子帶中實現(xiàn)給每一基站動態(tài)分配一個頻率子帶

7、中實現(xiàn)給每一基站動態(tài)分配一個頻率率/時間信道。時間信道。 圖圖9-2 時隙及幀結構時隙及幀結構9.2.2 9.2.2 微蜂窩與信道動態(tài)分配技術微蜂窩與信道動態(tài)分配技術 我國工業(yè)和信息化部規(guī)定我國工業(yè)和信息化部規(guī)定PHS系統(tǒng)用于無系統(tǒng)用于無線本地環(huán)路時：線本地環(huán)路時： 基站的平均發(fā)射功率基站的平均發(fā)射功率500mW，峰值功，峰值功率率4W； 用戶端的平均發(fā)射功率用戶端的平均發(fā)射功率10mW，峰值，峰值功率功率80mW。 用于微蜂窩組網(wǎng)用于微蜂窩組網(wǎng)PHS系統(tǒng)時：系統(tǒng)時： 基站的平均發(fā)射功率基站的平均發(fā)射功率20mW，峰值功，峰值功率率160mW； 用戶終端的平均發(fā)射功率用戶終端的平均發(fā)射功率10

8、mW，峰，峰值功率值功率80mW。 雜散發(fā)射功率相對載波電平（衰減量）雜散發(fā)射功率相對載波電平（衰減量）50dB，或絕對電平，或絕對電平2.5 W； PHS系統(tǒng)用于無線本地環(huán)路時，基站天系統(tǒng)用于無線本地環(huán)路時，基站天線增益不得超過線增益不得超過12 dBi；當用于微蜂窩組；當用于微蜂窩組網(wǎng)時，基站天線增益一般不超過網(wǎng)時，基站天線增益一般不超過3dBi。 PHS信道動態(tài)分配的過程如圖信道動態(tài)分配的過程如圖9-3所示，所示，分配步驟如下。分配步驟如下。圖圖9-3 PHS信道動態(tài)分配過程信道動態(tài)分配過程 手機在呼入、呼出和越區(qū)切換時首先要手機在呼入、呼出和越區(qū)切換時首先要選優(yōu)先級最高的頻率號和時隙號

9、。選優(yōu)先級最高的頻率號和時隙號。 對所選頻率號和時隙號的信道進行干擾對所選頻率號和時隙號的信道進行干擾電平的測試。電平的測試。 如所監(jiān)測到的干擾電平值低于第一門限如所監(jiān)測到的干擾電平值低于第一門限電平電平26dB V（87dBm），這時就選用該），這時就選用該信道。否則進入第信道。否則進入第4步。步。 選擇下一個優(yōu)先的頻率號和時隙號。選擇下一個優(yōu)先的頻率號和時隙號。 重復上述第重復上述第2步至第步至第4步，直到找到可用步，直到找到可用信道為止。信道為止。 如果沒有可用信道，則按照上述步驟如果沒有可用信道，則按照上述步驟1至至5步，以第二門限電子步，以第二門限電子40dB V（73dBm）為）為

10、標準進行監(jiān)測比較，直到找到可用信道為止。標準進行監(jiān)測比較，直到找到可用信道為止。 信道優(yōu)先級的確定：已被選定的信道，其優(yōu)信道優(yōu)先級的確定：已被選定的信道，其優(yōu)先級加先級加1；已被拒絕的信道，其優(yōu)先級減；已被拒絕的信道，其優(yōu)先級減1。9.2.3 V59.2.3 V5技術技術1V5接口發(fā)展接口發(fā)展 連接本地交換機（連接本地交換機（LE）和用戶終端設備）和用戶終端設備（TE）的用戶環(huán)路在實現(xiàn)業(yè)務接入和占用）的用戶環(huán)路在實現(xiàn)業(yè)務接入和占用通信投資比重方面，都是通信網(wǎng)的一個很通信投資比重方面，都是通信網(wǎng)的一個很重要的組成部分。重要的組成部分。 作為本地交換機和接入網(wǎng)的接口，作為本地交換機和接入網(wǎng)的接口，

11、V5接接口的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面?？诘膬?yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 V5接口是一個開放的接口。接口是一個開放的接口。 支持不同的接入方式。支持不同的接入方式。 圖圖9-4 V接口接口 提供綜合業(yè)務。提供綜合業(yè)務。 降低成本。降低成本。 增加安全、可靠性。增加安全、可靠性。 2 2V5V5接口特征接口特征 V5接口是將接入網(wǎng)和本地交換機相連接接口是將接入網(wǎng)和本地交換機相連接的的V接口系列的一個通用術語，是一種標接口系列的一個通用術語，是一種標準化的、完全開發(fā)的接口準化的、完全開發(fā)的接口 圖圖9-5 V5接口結構接口結構V5V5接口包括以下幾個功能。接口包括以下幾個功能。圖圖9-6 V5接口

12、功能描述接口功能描述 承載通路：為來自承載通路：為來自ISDN基本接入用戶基本接入用戶端口分配的端口分配的B通路或為來自通路或為來自PSTN用戶端口用戶端口的的PCM 64kbit/s通路提供雙向傳輸能力。通路提供雙向傳輸能力。 ISDN D通路信息：為來自通路信息：為來自ISDN基本接基本接入用戶端口的入用戶端口的D通路信息（包括信令和分通路信息（包括信令和分組型數(shù)據(jù)）提供雙向傳輸能力。組型數(shù)據(jù)）提供雙向傳輸能力。 PSTN信令信息：為信令信息：為PSTN用戶端口的信用戶端口的信令信息提供雙向傳輸能力。令信息提供雙向傳輸能力。 控制信息：提供每個控制信息：提供每個PSTN和和ISDN用戶用戶

13、端口狀態(tài)和控制信息的雙向傳輸能力。端口狀態(tài)和控制信息的雙向傳輸能力。 鏈路控制信息：支持鏈路控制信息：支持V5接口上接口上2Mbit/s鏈路的管理功能。鏈路的管理功能。 保護信息：支持在適合的物理保護信息：支持在適合的物理C通路之通路之間交換邏輯間交換邏輯C通路。通路。 承載通路連接（承載通路連接（BCC）信息：用來在）信息：用來在LE控制下分配承載通路?？刂葡路峙涑休d通路。 定時信息：提供比特傳輸、字節(jié)識別和定時信息：提供比特傳輸、字節(jié)識別和幀同步必要的定時信息。這種定時信息也幀同步必要的定時信息。這種定時信息也可以用來同步處于工作狀態(tài)的可以用來同步處于工作狀態(tài)的LE和和AN之之間的同步操作

14、。間的同步操作。 V5.1接口應支持下列業(yè)務。接口應支持下列業(yè)務。 PSTN業(yè)務：支持單個用戶接入，也支持業(yè)務：支持單個用戶接入，也支持程控交換機的接入，其中用戶線路信令可以程控交換機的接入，其中用戶線路信令可以是雙音多頻（是雙音多頻（DTMF）或是線路狀態(tài)信令，）或是線路狀態(tài)信令，并且對用戶的補充業(yè)務沒有任何影響。并且對用戶的補充業(yè)務沒有任何影響。 ISDN基本接入（基本接入（BRI）：）：BRI可以綜合可以綜合在在AN內，或可以作為符合建議內，或可以作為符合建議G.906傳輸傳輸系統(tǒng)要求的一個獨立設備。系統(tǒng)要求的一個獨立設備。 永久線路（永久線路（PL）能力：永久線路（）能力：永久線路（P

15、L）能力使用能力使用ISDN基本接入中的一個或兩個基本接入中的一個或兩個B通路，通路，PL中的中的B通路旁通通路旁通LE，接入到永久，接入到永久租用線網(wǎng)絡，租用線網(wǎng)絡，LE應負責應負責ISDN基本接入的基本接入的永久激活。永久激活。 半永久租用線：半永久租用線：V5.1接口應支持以下接口應支持以下3種半種半永久租用線業(yè)務：永久租用線業(yè)務： 使用使用ISDN基本接入中的一個或兩個基本接入中的一個或兩個B通路；通路； 用于無帶外信令的模擬租用線；用于無帶外信令的模擬租用線； 用于無帶外信令的數(shù)字租用線。用于無帶外信令的數(shù)字租用線。 永久租用線業(yè)務：永久租用線業(yè)務：AN提供永久租用線提供永久租用線業(yè)

16、務，旁通業(yè)務，旁通LE，對，對V5.1接口無任何影響，接口無任何影響，接口可以是數(shù)字或模擬的。接口可以是數(shù)字或模擬的。3 3V5V5時隙分配時隙分配 V5.1接口，物理通信通路的指配遵循以下接口，物理通信通路的指配遵循以下規(guī)則：規(guī)則： 如果僅分配一個通信通路，使用如果僅分配一個通信通路，使用TS16（C通路通路1）；）； 如果分配兩個通信通路，使用如果分配兩個通信通路，使用TS16、TS15（分別為（分別為C通路通路1和和C通路通路2）；）； 如果分配三個通信通路，使用如果分配三個通信通路，使用TS16、TS15和和TS31（分別為（分別為C通路通路1、C通路通路2和和C通路通路3）。）。 V

17、5.2接口，物理通信通路指配遵循以下規(guī)則。接口，物理通信通路指配遵循以下規(guī)則。 在在V5.2接口有多個接口有多個2 Mbit/s或或E1鏈路的情況鏈路的情況下，通信通路的時隙分配同下，通信通路的時隙分配同V5.1，以確保與，以確保與V5.1接口完全兼容。接口完全兼容。 在在V5.2接口有多個接口有多個2Mbit/s鏈路的情況下，鏈路的情況下，將使用保護協(xié)議：保護組將使用保護協(xié)議：保護組1和保護組和保護組2。圖圖9-7 保護組保護組1圖圖9-8 保護組保護組2 其他物理其他物理C通路最好以以下順序分配。通路最好以以下順序分配。 剩下剩下2048kbit/s鏈路的時隙鏈路的時隙16，如果還，如果還

18、需要，則轉向需要，則轉向。 一個鏈路的時隙一個鏈路的時隙15，如果還需要，則轉，如果還需要，則轉向向。 相同相同2048kbit/s鏈路的時隙鏈路的時隙31，如果還，如果還需要，則轉向需要，則轉向 繼續(xù)分配下一個鏈路的時隙繼續(xù)分配下一個鏈路的時隙15，然后時，然后時隙隙31。 這個過程可以重復進行。這個過程可以重復進行。4 4V5V5接口結構接口結構圖圖9-9 V5接口協(xié)議結構接口協(xié)議結構圖圖9-10 AN是否帶有透明數(shù)字鏈路的應用結構是否帶有透明數(shù)字鏈路的應用結構圖圖9-11 幀結構幀結構9.3 9.3 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成圖圖9-12 PAS系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 各部分的組成與功能介紹如下。各部分

19、的組成與功能介紹如下。 局端設備（局端設備（RT）：局端設備向交換機）：局端設備向交換機提供模擬或數(shù)字接口，它是一基于電子工提供模擬或數(shù)字接口，它是一基于電子工業(yè)協(xié)會標準、已被證明的簡單通用的與本業(yè)協(xié)會標準、已被證明的簡單通用的與本地交換機結合的局端設備。地交換機結合的局端設備。 空中話務控制器（空中話務控制器（ATC）：空中話務控）：空中話務控制器是一種可選的交叉連接系統(tǒng)，它通過制器是一種可選的交叉連接系統(tǒng)，它通過E1鏈路可與各覆蓋區(qū)的鏈路可與各覆蓋區(qū)的 RT連接，為用戶連接，為用戶提供提供RT之間的漫游服務，增強系統(tǒng)的漫游之間的漫游服務，增強系統(tǒng)的漫游能力，系統(tǒng)平均漫游率可達能力，系統(tǒng)平均

20、漫游率可達80%以上。以上。 基站控制器（基站控制器（RPC）：基站控制器通過）：基站控制器通過多達多達4條條El線鏈路與線鏈路與RT相連，控制著各基相連，控制著各基站在服務區(qū)的電源分配和話音路徑的集線站在服務區(qū)的電源分配和話音路徑的集線處理。處理。 基站（基站（RP）：基站通過）：基站通過PHS空中接口與空中接口與用戶單元相連。用戶單元相連。 手機（手機（PS）：手機是）：手機是PAS系統(tǒng)的無線手系統(tǒng)的無線手持電話，向用戶提供一系列的移動功能。持電話，向用戶提供一系列的移動功能。 固定用戶單元（固定用戶單元（FSU）：固定用戶單元）：固定用戶單元是是PAS系統(tǒng)與固定的標準電話機連接的無系統(tǒng)與

21、固定的標準電話機連接的無線通信設備，安裝在用戶住宅區(qū)。線通信設備，安裝在用戶住宅區(qū)。 網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS）：網(wǎng)絡管理系統(tǒng)）：網(wǎng)絡管理系統(tǒng)對整個網(wǎng)絡進行集中管理，監(jiān)控對整個網(wǎng)絡進行集中管理，監(jiān)控PAS系統(tǒng)系統(tǒng)主要設備主要設備RT、ATC及及RPC的狀態(tài)，收集工的狀態(tài)，收集工作狀態(tài)信息、告警信息、數(shù)據(jù)傳輸信息等作狀態(tài)信息、告警信息、數(shù)據(jù)傳輸信息等及遠程載入更新程序到及遠程載入更新程序到RPC。9.4 9.4 空中接口及通信流程空中接口及通信流程 9.4.1 PHS空中接口的物理結構空中接口的物理結構1幀結構幀結構圖圖9-13 PHS的幀結構的幀結構2 2時隙的結構時隙的結構圖圖9-

22、14 PHS的時隙結構的時隙結構9.4.2 PHS9.4.2 PHS的邏輯信道的邏輯信道1邏輯信道的種類邏輯信道的種類2 2協(xié)議分段與邏輯信道協(xié)議分段與邏輯信道圖圖9-15 PHS的業(yè)務和協(xié)議分段的業(yè)務和協(xié)議分段9.4.3 9.4.3 超幀結構超幀結構圖圖9-16 復幀的下行邏輯控制信道復幀的下行邏輯控制信道圖圖9-17 復幀的上行邏輯控制信道復幀的上行邏輯控制信道9.4.4 9.4.4 鏈路層與網(wǎng)絡層結構鏈路層與網(wǎng)絡層結構圖圖9-18 鏈路信道的三層結構鏈路信道的三層結構圖圖9-19 RT、MM消息結構消息結構圖圖9-20 CC消息結構消息結構9.4.5 PAS9.4.5 PAS切換與漫游技

23、術切換與漫游技術1PAS的切換技術的切換技術（1）切換參數(shù)的含義）切換參數(shù)的含義圖圖9-21 切換參數(shù)切換參數(shù) 切換選擇電平（切換選擇電平（Hand-over Select Level）：）：手機接收到基站的信號場強低于手機接收到基站的信號場強低于32dB V時，時，手機將搜索其他基站。手機將搜索其他基站。 切換保持電平（切換保持電平（Hand-over Hold Level）：）：手機接收到基站的信號低于手機接收到基站的信號低于26dB V，手機，手機將準備切換到其他基站。將準備切換到其他基站。 切換電平（切換電平（Hand-over Level）：手機接）：手機接收到基站信號低于收到基站信

24、號低于24dB V，手機將切換到，手機將切換到其他基站。其他基站。 目標基站場強電平值（目標基站場強電平值（Hand-over Destination Level）：目標基站必須達到的）：目標基站必須達到的場強值場強值32dBV。 手機或基站的誤碼率大于手機或基站的誤碼率大于106時，手機時，手機將切換到其他基站。將切換到其他基站。（2）切換過程）切換過程2 2PASPAS的漫游的漫游（1）基于）基于ATC技術的技術的RT間漫游間漫游（2）基于）基于S-ATC技術的技術的RT間漫游間漫游圖圖9-22 基于基于S-ATC的的RT間漫游間漫游（3）C3與與C4局之間的漫游（如地局之間的漫游（如地（

25、市）縣（市）之間）（市）縣（市）之間）（4）C3局之間的漫游方案局之間的漫游方案9.5 9.5 信令傳輸信令傳輸 為保證為保證PAS系統(tǒng)中各用戶的非中斷的連續(xù)系統(tǒng)中各用戶的非中斷的連續(xù)通信，必須具備以下的網(wǎng)絡協(xié)議的支持：通信，必須具備以下的網(wǎng)絡協(xié)議的支持： 所有對用戶發(fā)起通信者無需知道該用戶所有對用戶發(fā)起通信者無需知道該用戶的具體位置；的具體位置； 可以根據(jù)對可以根據(jù)對PAS用戶的定位數(shù)據(jù)確定計用戶的定位數(shù)據(jù)確定計費費率；費費率； 在在PAS系統(tǒng)中對用戶定位所必須的維護系統(tǒng)中對用戶定位所必須的維護信息；信息； 對用戶的來話進行選路和消息派送；對用戶的來話進行選路和消息派送； PAS業(yè)務提供者對

26、用戶的有效性確定。業(yè)務提供者對用戶的有效性確定。1 1中繼中繼 在在PAS系統(tǒng)中將各個系統(tǒng)中將各個RT與與ATC（S-ATC）之間的之間的2Mbit/s電路稱為中繼，主要用于當電路稱為中繼，主要用于當各個各個PS用戶離開歸屬服務區(qū)而到達對方用戶離開歸屬服務區(qū)而到達對方RT覆蓋區(qū)時，系統(tǒng)為該覆蓋區(qū)時，系統(tǒng)為該PS用戶呼入，呼出提用戶呼入，呼出提供正常的通信服務。供正常的通信服務。 圖圖9-23 S-ATC網(wǎng)絡拓撲圖網(wǎng)絡拓撲圖2 2鏈路鏈路 在數(shù)字通信系統(tǒng)中為了建立可靠的通信在數(shù)字通信系統(tǒng)中為了建立可靠的通信和大數(shù)據(jù)量的相關信令的傳送以及便于系和大數(shù)據(jù)量的相關信令的傳送以及便于系統(tǒng)的維護管理，必須要有專門的電路用于統(tǒng)的維護管理，必須要有專門的電路用于相關信令的傳送，我們將該電路稱之為鏈相關信令的傳送，我們將該電路稱之為鏈路。路。 3 3協(xié)議協(xié)議 在在PAS系統(tǒng)中，可以認為在各個環(huán)節(jié)的相系統(tǒng)中，可以認為在各個環(huán)節(jié)的相關鏈路上進行通信所必需的相關信令即為關鏈路上進行通信所必需的相關