无线通信系统与技术-第9章无线市话系统

1、第第9章章无线市话系统无线市话系统 无线市话系统，是我国电信工程技术人无线市话系统，是我国电信工程技术人员根据中国国情在低轨道卫星通信、员根据中国国情在低轨道卫星通信、GSM、CDMA、无绳电话、无线环路等众多通信、无绳电话、无线环路等众多通信方式的基础上，选择无线环路技术通过方式的基础上，选择无线环路技术通过V5接口，并充分利用固定电话网的资源来实接口，并充分利用固定电话网的资源来实现的一种个人通信接入手段。现的一种个人通信接入手段。 用户通过手机或无线固定单元进行电话、用户通过手机或无线固定单元进行电话、传真、数据和图像信息的传递，可以在固传真、数据和图像信息的传递，可以在固定和移动状态下

2、进行信息交换。定和移动状态下进行信息交换。概述概述9.19.1关键技术关键技术9.29.2系统组成系统组成9.39.3空中接口及通信流程空中接口及通信流程9.49.4信令传输信令传输9.59.5本章小结本章小结9.69.69.1 9.1 概述概述1PAS的特点的特点 PAS是我国专家在原有固定电话系统上是我国专家在原有固定电话系统上根据市场需求，经过挖潜改造而开发的新根据市场需求，经过挖潜改造而开发的新业务系统。业务系统。 PAS的最大特点是物美价廉，无论无线的最大特点是物美价廉，无论无线固定电话（固定电话（FSU）或具有移动功能的）或具有移动功能的PS手手持机，统一按固定市话标准收费，而持机

3、，统一按固定市话标准收费，而PAS手机在接电话时分文不收，与蜂窝式移动手机在接电话时分文不收，与蜂窝式移动电话相比要便宜得多。电话相比要便宜得多。 PAS手持机具有体积小、质量轻、通话手持机具有体积小、质量轻、通话时间长的特点。时间长的特点。 PAS可以与家用电话或办公电话共用一可以与家用电话或办公电话共用一个电话号码，一方取机另一方可以自动切个电话号码，一方取机另一方可以自动切断，防止窃听。断，防止窃听。 PAS手持机杂音小、音质清晰，完全可手持机杂音小、音质清晰，完全可以和固定电话的音质相媲美，而且保密性以和固定电话的音质相媲美，而且保密性比固定电话强。比固定电话强。 2 2PASPAS的

4、功能的功能 PAS无论是无线固定电话机（无论是无线固定电话机（FSU）还）还是手持机是手持机PS，凡是固定电话具有的转移呼，凡是固定电话具有的转移呼叫、免打扰、三方通话、语音信箱等新业叫、免打扰、三方通话、语音信箱等新业务功能它们都具备。务功能它们都具备。 持有持有PAS手机的用户可以在一个城市或手机的用户可以在一个城市或一个地区进行移动，漫游范围随着网络扩一个地区进行移动，漫游范围随着网络扩大而增大。大而增大。 PAS具有报警定位和具有报警定位和120急救呼叫功能。急救呼叫功能。 PAS能提供高速数据通信和能提供高速数据通信和ISDN服务。服务。 3 3PASPAS的问题的问题 PAS采用采

5、用1.9GHz微波频段，所以它的穿微波频段，所以它的穿透能力比较差，加之基站功率比较小，只透能力比较差，加之基站功率比较小，只有有10mW、200mW、500mW，所以室内信，所以室内信号覆盖比较差。号覆盖比较差。 PAS采用微蜂窝技术，每个基站覆盖半采用微蜂窝技术，每个基站覆盖半径在径在100200m之间，因此在移动中通话之间，因此在移动中通话会感到较多的切换，并有会感到较多的切换，并有1秒左右的无音，秒左右的无音，一般它的移动速度不能超过一般它的移动速度不能超过35公里公里/小时。小时。9.2 9.2 关键技术关键技术9.2.1 PAS的频率使用与多址技术的频率使用与多址技术1PHS系统的

6、频率系统的频率 PHS系统使用系统使用1.9GHz作为其小区站和手作为其小区站和手机的通信频率，频率范围是机的通信频率，频率范围是1895.151917.95MHz。 在日本，在日本，1900MHz频带的频率分配如图频带的频率分配如图9-1所示。所示。 图图9-1 1.9GHz频带的频率分配频带的频率分配2 2无线信道及多址技术无线信道及多址技术 PAS系统的无线信道即基站和手机之间使系统的无线信道即基站和手机之间使用多载频时分双工模式（用多载频时分双工模式（TDD），无线信），无线信道基于时分多址（道基于时分多址（TDMA）结构，在多频）结构，在多频率子带中实现给每一基站动态分配一个频率子带

7、中实现给每一基站动态分配一个频率率/时间信道。时间信道。 图图9-2 时隙及帧结构时隙及帧结构9.2.2 9.2.2 微蜂窝与信道动态分配技术微蜂窝与信道动态分配技术 我国工业和信息化部规定我国工业和信息化部规定PHS系统用于无系统用于无线本地环路时：线本地环路时： 基站的平均发射功率基站的平均发射功率500mW，峰值功，峰值功率率4W； 用户端的平均发射功率用户端的平均发射功率10mW，峰值，峰值功率功率80mW。 用于微蜂窝组网用于微蜂窝组网PHS系统时：系统时： 基站的平均发射功率基站的平均发射功率20mW，峰值功，峰值功率率160mW； 用户终端的平均发射功率用户终端的平均发射功率10

8、mW，峰，峰值功率值功率80mW。 杂散发射功率相对载波电平（衰减量）杂散发射功率相对载波电平（衰减量）50dB，或绝对电平，或绝对电平2.5 W； PHS系统用于无线本地环路时，基站天系统用于无线本地环路时，基站天线增益不得超过线增益不得超过12 dBi；当用于微蜂窝组；当用于微蜂窝组网时，基站天线增益一般不超过网时，基站天线增益一般不超过3dBi。 PHS信道动态分配的过程如图信道动态分配的过程如图9-3所示，所示，分配步骤如下。分配步骤如下。图图9-3 PHS信道动态分配过程信道动态分配过程 手机在呼入、呼出和越区切换时首先要手机在呼入、呼出和越区切换时首先要选优先级最高的频率号和时隙号

9、。选优先级最高的频率号和时隙号。 对所选频率号和时隙号的信道进行干扰对所选频率号和时隙号的信道进行干扰电平的测试。电平的测试。 如所监测到的干扰电平值低于第一门限如所监测到的干扰电平值低于第一门限电平电平26dB V（87dBm），这时就选用该），这时就选用该信道。否则进入第信道。否则进入第4步。步。 选择下一个优先的频率号和时隙号。选择下一个优先的频率号和时隙号。 重复上述第重复上述第2步至第步至第4步，直到找到可用步，直到找到可用信道为止。信道为止。 如果没有可用信道，则按照上述步骤如果没有可用信道，则按照上述步骤1至至5步，以第二门限电子步，以第二门限电子40dB V（73dBm）为）为

10、标准进行监测比较，直到找到可用信道为止。标准进行监测比较，直到找到可用信道为止。 信道优先级的确定：已被选定的信道，其优信道优先级的确定：已被选定的信道，其优先级加先级加1；已被拒绝的信道，其优先级减；已被拒绝的信道，其优先级减1。9.2.3 V59.2.3 V5技术技术1V5接口发展接口发展 连接本地交换机（连接本地交换机（LE）和用户终端设备）和用户终端设备（TE）的用户环路在实现业务接入和占用）的用户环路在实现业务接入和占用通信投资比重方面，都是通信网的一个很通信投资比重方面，都是通信网的一个很重要的组成部分。重要的组成部分。 作为本地交换机和接入网的接口，作为本地交换机和接入网的接口，

11、V5接接口的优点主要表现在以下几个方面。口的优点主要表现在以下几个方面。 V5接口是一个开放的接口。接口是一个开放的接口。 支持不同的接入方式。支持不同的接入方式。 图图9-4 V接口接口 提供综合业务。提供综合业务。 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接口是将接入网和本地交换机相连接接口是将接入网和本地交换机相连接的的V接口系列的一个通用术语，是一种标接口系列的一个通用术语，是一种标准化的、完全开发的接口准化的、完全开发的接口 图图9-5 V5接口结构接口结构V5V5接口包括以下几个功能。接口包括以下几个功能。图图9-6 V5接口

12、功能描述接口功能描述 承载通路：为来自承载通路：为来自ISDN基本接入用户基本接入用户端口分配的端口分配的B通路或为来自通路或为来自PSTN用户端口用户端口的的PCM 64kbit/s通路提供双向传输能力。通路提供双向传输能力。 ISDN D通路信息：为来自通路信息：为来自ISDN基本接基本接入用户端口的入用户端口的D通路信息（包括信令和分通路信息（包括信令和分组型数据）提供双向传输能力。组型数据）提供双向传输能力。 PSTN信令信息：为信令信息：为PSTN用户端口的信用户端口的信令信息提供双向传输能力。令信息提供双向传输能力。 控制信息：提供每个控制信息：提供每个PSTN和和ISDN用户用户

13、端口状态和控制信息的双向传输能力。端口状态和控制信息的双向传输能力。 链路控制信息：支持链路控制信息：支持V5接口上接口上2Mbit/s链路的管理功能。链路的管理功能。 保护信息：支持在适合的物理保护信息：支持在适合的物理C通路之通路之间交换逻辑间交换逻辑C通路。通路。 承载通路连接（承载通路连接（BCC）信息：用来在）信息：用来在LE控制下分配承载通路。控制下分配承载通路。 定时信息：提供比特传输、字节识别和定时信息：提供比特传输、字节识别和帧同步必要的定时信息。这种定时信息也帧同步必要的定时信息。这种定时信息也可以用来同步处于工作状态的可以用来同步处于工作状态的LE和和AN之之间的同步操作

14、。间的同步操作。 V5.1接口应支持下列业务。接口应支持下列业务。 PSTN业务：支持单个用户接入，也支持业务：支持单个用户接入，也支持程控交换机的接入，其中用户线路信令可以程控交换机的接入，其中用户线路信令可以是双音多频（是双音多频（DTMF）或是线路状态信令，）或是线路状态信令，并且对用户的补充业务没有任何影响。并且对用户的补充业务没有任何影响。 ISDN基本接入（基本接入（BRI）：）：BRI可以综合可以综合在在AN内，或可以作为符合建议内，或可以作为符合建议G.906传输传输系统要求的一个独立设备。系统要求的一个独立设备。 永久线路（永久线路（PL）能力：永久线路（）能力：永久线路（P

15、L）能力使用能力使用ISDN基本接入中的一个或两个基本接入中的一个或两个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，接入到永久租用线网络，租用线网络，LE应负责应负责ISDN基本接入的基本接入的永久激活。永久激活。 半永久租用线：半永久租用线：V5.1接口应支持以下接口应支持以下3种半种半永久租用线业务：永久租用线业务： 使用使用ISDN基本接入中的一个或两个基本接入中的一个或两个B通路；通路； 用于无带外信令的模拟租用线；用于无带外信令的模拟租用线； 用于无带外信令的数字租用线。用于无带外信令的数字租用线。 永久租用线业务：永久租用线业务：AN提供永久租用线提供永久租用线业

16、务，旁通业务，旁通LE，对，对V5.1接口无任何影响，接口无任何影响，接口可以是数字或模拟的。接口可以是数字或模拟的。3 3V5V5时隙分配时隙分配 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规则：规则： 如果仅分配一个通信通路，使用如果仅分配一个通信通路，使用TS16（C通路通路1）；）； 如果分配两个通信通路，使用如果分配两个通信通路，使用TS16、TS15（分别为（分别为C通路通路1和和C通路通路2）；）； 如果分配三个通信通路，使用如果分配三个通信通路，使用TS16、TS15和和TS31（分别为（分别为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规则。接口，物理通信通路指配遵循以下规则。 在在V5.2接口有多个接口有多个2 Mbit/s或或E1链路的情况链路的情况下，通信通路的时隙分配同下，通信通路的时隙分配同V5.1，以确保与，以确保与V5.1接口完全兼容。接口完全兼容。 在在V5.2接口有多个接口有多个2Mbit/s链路的情况下，链路的情况下，将使用保护协议：保护组将使用保护协议：保护组1和保护组和保护组2。图图9-7 保护组保护组1图图9-8 保护组保护组2 其他物理其他物理C通路最好以以下顺序分配。通路最好以以下顺序分配。 剩下剩下2048kbit/s链路的时隙链路的时隙16，如果还，如果还

18、需要，则转向需要，则转向。 一个链路的时隙一个链路的时隙15，如果还需要，则转，如果还需要，则转向向。 相同相同2048kbit/s链路的时隙链路的时隙31，如果还，如果还需要，则转向需要，则转向 继续分配下一个链路的时隙继续分配下一个链路的时隙15，然后时，然后时隙隙31。 这个过程可以重复进行。这个过程可以重复进行。4 4V5V5接口结构接口结构图图9-9 V5接口协议结构接口协议结构图图9-10 AN是否带有透明数字链路的应用结构是否带有透明数字链路的应用结构图图9-11 帧结构帧结构9.3 9.3 系统组成系统组成图图9-12 PAS系统组成系统组成 各部分的组成与功能介绍如下。各部分

19、的组成与功能介绍如下。 局端设备（局端设备（RT）：局端设备向交换机）：局端设备向交换机提供模拟或数字接口，它是一基于电子工提供模拟或数字接口，它是一基于电子工业协会标准、已被证明的简单通用的与本业协会标准、已被证明的简单通用的与本地交换机结合的局端设备。地交换机结合的局端设备。 空中话务控制器（空中话务控制器（ATC）：空中话务控）：空中话务控制器是一种可选的交叉连接系统，它通过制器是一种可选的交叉连接系统，它通过E1链路可与各覆盖区的链路可与各覆盖区的 RT连接，为用户连接，为用户提供提供RT之间的漫游服务，增强系统的漫游之间的漫游服务，增强系统的漫游能力，系统平均漫游率可达能力，系统平均

20、漫游率可达80%以上。以上。 基站控制器（基站控制器（RPC）：基站控制器通过）：基站控制器通过多达多达4条条El线链路与线链路与RT相连，控制着各基相连，控制着各基站在服务区的电源分配和话音路径的集线站在服务区的电源分配和话音路径的集线处理。处理。 基站（基站（RP）：基站通过）：基站通过PHS空中接口与空中接口与用户单元相连。用户单元相连。 手机（手机（PS）：手机是）：手机是PAS系统的无线手系统的无线手持电话，向用户提供一系列的移动功能。持电话，向用户提供一系列的移动功能。 固定用户单元（固定用户单元（FSU）：固定用户单元）：固定用户单元是是PAS系统与固定的标准电话机连接的无系统与

21、固定的标准电话机连接的无线通信设备，安装在用户住宅区。线通信设备，安装在用户住宅区。 网络管理系统（网络管理系统（NMS）：网络管理系统）：网络管理系统对整个网络进行集中管理，监控对整个网络进行集中管理，监控PAS系统系统主要设备主要设备RT、ATC及及RPC的状态，收集工的状态，收集工作状态信息、告警信息、数据传输信息等作状态信息、告警信息、数据传输信息等及远程载入更新程序到及远程载入更新程序到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空中接口的物理结构空中接口的物理结构1帧结构帧结构图图9-13 PHS的帧结构的帧结构2 2时隙的结构时隙的结构图图9-

22、14 PHS的时隙结构的时隙结构9.4.2 PHS9.4.2 PHS的逻辑信道的逻辑信道1逻辑信道的种类逻辑信道的种类2 2协议分段与逻辑信道协议分段与逻辑信道图图9-15 PHS的业务和协议分段的业务和协议分段9.4.3 9.4.3 超帧结构超帧结构图图9-16 复帧的下行逻辑控制信道复帧的下行逻辑控制信道图图9-17 复帧的上行逻辑控制信道复帧的上行逻辑控制信道9.4.4 9.4.4 链路层与网络层结构链路层与网络层结构图图9-18 链路信道的三层结构链路信道的三层结构图图9-19 RT、MM消息结构消息结构图图9-20 CC消息结构消息结构9.4.5 PAS9.4.5 PAS切换与漫游技

23、术切换与漫游技术1PAS的切换技术的切换技术（1）切换参数的含义）切换参数的含义图图9-21 切换参数切换参数 切换选择电平（切换选择电平（Hand-over Select Level）：）：手机接收到基站的信号场强低于手机接收到基站的信号场强低于32dB V时，时，手机将搜索其他基站。手机将搜索其他基站。 切换保持电平（切换保持电平（Hand-over Hold Level）：）：手机接收到基站的信号低于手机接收到基站的信号低于26dB V，手机，手机将准备切换到其他基站。将准备切换到其他基站。 切换电平（切换电平（Hand-over Level）：手机接）：手机接收到基站信号低于收到基站信

24、号低于24dB V，手机将切换到，手机将切换到其他基站。其他基站。 目标基站场强电平值（目标基站场强电平值（Hand-over Destination Level）：目标基站必须达到的）：目标基站必须达到的场强值场强值32dBV。 手机或基站的误码率大于手机或基站的误码率大于106时，手机时，手机将切换到其他基站。将切换到其他基站。（2）切换过程）切换过程2 2PASPAS的漫游的漫游（1）基于）基于ATC技术的技术的RT间漫游间漫游（2）基于）基于S-ATC技术的技术的RT间漫游间漫游图图9-22 基于基于S-ATC的的RT间漫游间漫游（3）C3与与C4局之间的漫游（如地局之间的漫游（如地（

25、市）县（市）之间）（市）县（市）之间）（4）C3局之间的漫游方案局之间的漫游方案9.5 9.5 信令传输信令传输 为保证为保证PAS系统中各用户的非中断的连续系统中各用户的非中断的连续通信，必须具备以下的网络协议的支持：通信，必须具备以下的网络协议的支持： 所有对用户发起通信者无需知道该用户所有对用户发起通信者无需知道该用户的具体位置；的具体位置； 可以根据对可以根据对PAS用户的定位数据确定计用户的定位数据确定计费费率；费费率； 在在PAS系统中对用户定位所必须的维护系统中对用户定位所必须的维护信息；信息； 对用户的来话进行选路和消息派送；对用户的来话进行选路和消息派送； PAS业务提供者对

26、用户的有效性确定。业务提供者对用户的有效性确定。1 1中继中继 在在PAS系统中将各个系统中将各个RT与与ATC（S-ATC）之间的之间的2Mbit/s电路称为中继，主要用于当电路称为中继，主要用于当各个各个PS用户离开归属服务区而到达对方用户离开归属服务区而到达对方RT覆盖区时，系统为该覆盖区时，系统为该PS用户呼入，呼出提用户呼入，呼出提供正常的通信服务。供正常的通信服务。 图图9-23 S-ATC网络拓扑图网络拓扑图2 2链路链路 在数字通信系统中为了建立可靠的通信在数字通信系统中为了建立可靠的通信和大数据量的相关信令的传送以及便于系和大数据量的相关信令的传送以及便于系统的维护管理，必须要有专门的电路用于统的维护管理，必须要有专门的电路用于相关信令的传送，我们将该电路称之为链相关信令的传送，我们将该电路称之为链路。路。 3 3协议协议 在在PAS系统中，可以认为在各个环节的相系统中，可以认为在各个环节的相关链路上进行通信所必需的相关信令即为关链路上进行通信所必需的相关