第6章其他移动通信系统..ppt

1、1,移动通信技术(第3版),第6章 其他移动通信系统,2,第6章 其他移动通信系统,内容 宽带无线接入技术 无绳电话系统、无线寻呼系统、卫星移动通信系统、集群移动通信系统、限定空间移动通信系统 重点 各类移动通信系统的基本概念 难点 各类移动通信系统的基本工作原理 目的和要求 掌握各类移动通信系统的基本概念 了解各类移动通信系统的基本工作原理,3,6.1 宽带无线接入技术,接入网包括传输系统、复用设备、用户/网络接口、数字交叉连接设备等 根据传输介质不同分为有线接入和无线接入 无线接入指从交换节点到用户驻地网或用户终端间部分或全部采用无线手段接入的技术，当数据速率2Mbit/s时即为宽带无线接

2、入 根据系统是否支持移动过程中的用户终端，无线接入又分为移动接入与固定接入。,4,移动无线宽带接入支持系统中用户终端在移动中实现宽带无线接入，主要技术包括 基于IEEE 802.15的无线个人域网WPAN 基于IEEE 802.11的无线局域网WLAN 基于IEEE 802.16e的无线城域网WMAN 基于IEEE 802.20或3G的无线广域网WWAN ,5,6.1.1 WLAN,WLAN的标准 WLAN的结构 Wi-Fi,6,1. WLAN的标准,WLAN标准主要针对物理层和媒体访问层（MAC），涉及所使用的无线频率范围、空中接口通信协议等技术规范与技术标准。 在IEEE 802系列标准中

3、，WLAN对应的是IEEE 802.11标准系统,7,2.WLAN的结构,IEEE 802.11标准无线局域网由站点、无线介质、接入点AP和分布式系统组成,8,WLAN可实现不同的组网模式,9,3.Wi-Fi,Wi-Fi是一种能支持较高数据传输速率（154Mbit/s），采用微蜂窝和微微蜂窝结构的自主管理的计算机局域网络 Wi-Fi的传输技术涉及采用的传输介质、选择的频段及调制方式，常用的是微波技术2.4GHz频段上符合IEEE 802.11b和IEEE 802.11g的产品。,10,Wi-Fi的物理层数据传输过程,11,6.1.2 WiMAX,WiMAX概述 网络结构 关键技术,12,1.W

4、iMAX概述,微波接入全球互通WiMAX以IEEE 802.16系列宽频无线标准为基础 WiMAX技术的出现，弥补了Wi-Fi传输距离短的缺陷，也需要创建一个“热区”，传输距离高达50km，传输速度最高可达75Mbit/s。 WiMAX物理层的关键技术：双工复用方式、载波带宽、OFDM、OFDMA、多天线技术及自适应调制等,13,WiMAX的技术特点： 大覆盖、高带宽； 支持有QoS保证的业务（QoS机制植入MAC层）； 支持非视距（NLOS）传输（OFDM调制增强了系统在NLOS下的传输能力）； 高度的数据安全性（在MAC中定义加密子层，使用数字证书的认证方式）； 灵活的自适应调制技术（响应

5、不同的质量信号自动调整调制方式）； 支持快速移动； 标准兼容（全球使用统一的标准）,14,WiMAX应用 WiMAX主要用于在城域网范围为个人、家庭、企业以及移动通信网络提供最后一公里的高速宽带接入 五种典型应用场景,15,2.网络结构,WiMAX网络体系结构包括核心网、用户基站SS、基站BS、中继站RS、用户设备TE和网管,16,WiMAX支持两种网络拓扑结构：双向点对多点PMP和网状Mesh网络结构，都共享无线信道，两者的区别在于PMP中数据交换只发生在BS和SS间，而Mesh中数据的传输可能会经过其他SS且数据交换可直接在两个SS间进行,17,3.关键技术,OFDM/OFDMA 多天线技

6、术AAS 链路自适应 面向连接的MAC层协议及QoS服务 动态带宽分配 安全性保障,18,6.2 其他移动通信系统,无绳电话系统 无线寻呼系统 卫星移动通信系统 集群移动通信系统 限定空间的移动通信系统,19,6.2.1无绳电话系统,无绳电话系统概述 PAS iPAS,20,1.无绳电话系统,概念 市话网的延伸和补充 双工系统 早期：室内使用，代替室内用户线 系统原理 组成：基站和手机(均有一套收发信机) 原理： 手机(子机)放在基站(母机)的机座上时，收发信机均不工作，基站对手机充电。 当手机从机座取下时，收发信机进入工作状态 用户可通过手机拨发电话，由基站接收并送入市话网 有电话呼入时，手

7、机和基站一起振铃，用户可选择一个接听,21,主要系统 CT-1(第一代模拟系统) 一个基站对一个或多个手机 小范围使用 缺点：音质差、频率利用率低、串扰严重、保密性差、容量小、易被盗打 CT-2 (数字无绳电话系统) 主要技术：TDD、FDMA、ADPCM 组成：手机、基站、网管中心、计费中心 特点： 室内、室外 慢速移动 没有位置登记和切换功能，只能呼出，不能呼入一旦通信建立，即可获得双工通信 频率利用率高，语音质量、抗干扰、保密性远优于CT-1,22,2. PAS,概念： 利用无线环路技术通过V5接口，充分利用固定电话网络资源，实现的个人通信接入方式 每个用户一个电话号码，利用手机或固定无

8、线单元进行信息交换 定位为：固定市话的无线接入 市话网的延伸和补充 基于日本的PHS无绳电话系统 与移动电话网相似的结构，利用智能网技术解决漫游问题；透明地支持市话交换机提供的各项业务,23,PAS系统的组成,24,空中话务控制器ATC 可选的交叉连接设备 通过E1与多个RT连接提供RT间漫游 提供大范围无缝覆盖移动业务，并节省系统漫游软件费用 用户终端 PS 固定用户单元FSU PAS与固定标准电话机间接口设备提供无线接口、标准电话机接口 供电：外部交流电通过AC适配转换成DC供电同一电源供电的固定标准连接3台电话机,25,（1） PAS的关键技术,频率利用 频段：1.91.915GHz -

9、1.9GHz 1895.151917.95MHz（总带宽：22.8MHz） 频道间隔：300KHz每个基站所用载频：f=1895.1+0.3(N-1)MHz 多址技术：FDMA/TDMA双工方式：TDD（时分双工）,26,信道结构 前4个时隙下行，后4个时隙上行，提供4个双向信道 任选一个信道作CCH，其余3个作TCH 通信繁忙地段，可作基站捆绑,27,动态信道分配 PAS不为每个RP分配固定的使用频率，在通话建立过程中，自行分配最佳的频率与信道 载波侦听电平-RSSI第1、2电平侦听信道优先级：已被选定的信道：优先级+1 已被拒绝的信道：优先级-1,28,分配过程 PAS手机首选优先级最高的

10、频率号F#和时隙号S# 对所选的F#、S#信道进行干扰电平测试 如所监测到的干扰电平值低于第一门限电平26dBV(-87dBm)，就选用该信道。否则进入第4步 选择下一个优先的频率号F#和时隙号S# 重复上述第2至第4步，直到找到可用信道为止 如果没有可用信道，则按照上述第1至5步，以第二门限电平40dBV(-73dBm)为标准进行监测比较，直到找到可用信道为止,29,PAS切换 PAS微蜂窝技术基站覆盖范围小，切换频繁 PS、RP均在监测信号强度RSSI和误码率BER 任一方测得参数不满足阈值时，RP和PS均可发起切换 切换参数 切换选择电平A（32 dBV）：低于A开始搜索其他RP 切换保

11、持电平B（26 dBV）：低于B准备切换到其他RP 切换电平C（24 dBV）：低于C切换到其他RP 目标基站电平D（ 32dBV）切换到的目标RP信号必须大于32dBV PS或RP测得误码率10-6时，也将执行切换,30,切换过程 手机在基站附近时可收到很强的信号，当用户远离该基站时，信号逐渐减弱 当手机接收到的基站信号变弱，到低于切换选择电平32dBV时，手机开始搜索其他基站 当信号减弱到切换保持电平26dBV时，手机开始准备切换 当信号降低到切换电平24dBV时，手机开始切换，此时手机要切换到的目标基站的信号强度应在32dBV以上 当 PS或RP测得误码率10-6时，执行切换 手机本身有

12、自动执行切换功能 在切换过程中有短暂的语音中断现象 在切换过程中，不需要网络端监控,31,（2）PAS的通信过程,本地通信过程 PS、FSU主呼 RPC需将PHS协议信息转换为Q.931协议信息，提取拨号代码并转换成双音多频DTMF信号通过E1线的D信道传送到RT。 由于FSU所接的是固定标准电话机，所需的各类信令音包括拨号音、忙音、回铃音等均由FSU根据需要产生，在固定话机拨号时还需收集拨号号码并转换格式转发给RP,32,3. iPAS,iPAS=IP+PAS WACOS概述 mSwitch iPAS,33,（1）WACOS iPAS,概念 基于下一代网络(NGN)的综合解决方案 无线接入概

13、念创新地应用于传统PSTN 采用：功能强大的运行支持系统； 多协议网关；IP信令网络,34,系统特点 采用功能强大的服务器群 支持大量先进的功能和业务 支持SS7、Q.931及V5.x等协议 功能强大的IP信令网络 支持各种无线接入技术 针对运营商不同情况提供解决方案 极大的系统容量 支持漫游和越区切换 向未来网络的平滑过渡 系统扩展线性灵活、高可靠性、高密度、有线的音质、抗多径干扰、通信安全可靠、保密性强、绿色环保,35,系统组成,36,WACOS iPAS 网关（GW） 位置：分布于本地交换中心 作用：实现不同协议相互转换 协议：Q.931、SS7、V5.x、TUP、SNSP 连接： 通过

14、E1与LE、RPC相连，传语音TDM信号 通过IP与OSS相连，实现控制与管理,37,（2） mSwitch iPAS,mSwitch iPAS系统则是基于mSwitch的具体应用 mSwitch是面向NGN的软交换网络产品(全IP) 可升级（ mSwitch、 iPAS ） 实现电路交换到分组交换的演进，并有效结合 支持多种标准协议多用户业务类型接入、多业务提供 分离业务、控制、传输、接入层，提供开放、标准接口,38,mSwitch iPAS系统特点 基于全IP的mSwitch平台 多业务统一平台 多协议iPAS节点(Node) 支持SS7信令点共享 支持高速IP总线 同时支持无线与有线接入

15、 支持大量先进的功能和业务 采用高性能的软交换平台 采用功能强大的后台管理系统 先进的IP信令网络 针对运营商不同情况提供解决方案,39,mSwitch iPAS组成 网关子系统（iPAS Node） 无线接入子系统 有线接入子系统 事务处理子系统（TS） 网络管理子系统（NMS） 运行支持子系统（OSS） 应用服务子系统 安装应用软件的两大硬件平台 WACOS统一网关平台 Sun服务器硬件平台,mSwitch iPAS组成,40,41,网关子系统 组成：iPAS网关、iPAS节点和SG 连接： 通过E1与PSTN的LE、RPC/CSC、AN接入设备相连，传输语音和数据业务 通过IP与其他业务

16、控制、及OSS通讯 体系结构：主/从堆叠形成iPAS Node 实现SS7信令点共享 从iPAS2.4.5始，用SG提供多GW统一信令连接 SG负责信令连接，iPAS GW只负责语音连接 SG集中提供信令连接，不改变原话音中继及呼叫处理方式,42,有线接入子系统 接入网设备AN2000用E1链路与GW相连 采用V5标准接口,43,mSwitch iPAS后台服务器常配在同一LAN中，以IP互联通信,44,TS核心部件 n+1冗余备份，多TS间负荷分担且保持同步 TS由SLR(/RS)、iTS组成 多个模块协同工作，为iPAS节点提供移动网中的HLR/VLR/AuC实体功能 RS（Routing

17、 Server）是一个逻辑功能概念，实现所有路由相关功能,45,SLR（用户位置寄存器）：用于保存和维护所有用户信息 SLR支持n+1负荷分担，多个SLR之间互为备份 SLR维护的用户数据 iTS（接口设备）：实现与其他iPAS的iTS间的互连，实现网间用户数据的传递，并实现路由解析功能 iTS支持主备冗余,46,网管子系统 采用网元/服务器/客户端三层体系结构系统通过网络管理器实现对网元的管理,47,网管系统NETMAN2020 协议：TCP/IP和SNMP 技术：Web，面向对象的Java程序设计方法 层次式结构(两层)：NMS(网络管理层)和EMS(网元管理层) 功能组件：INMS(位于

18、NMS):拓扑、故障、性能、安全等OMC(位于EMS):不同网元用不同OMC管理 OMC-S(核心网部分) OMC-R(无线部分) Adaptor,48,运行支持子系统OSS 组成：用户管理系统SAM、在线计费系统OBS、 客户自我服务系统CSS 连接：系统与iPAS Node间通过IP互连 通过web界面提供后台管理、业务支持 硬件平台：数据库(DB)服务器、web服务器、 各种应用服务器、客户终端微机 三层web结构：客户/应用服务器/数据服务器以DB为核心，服务器与子系统通过LAN与DB相连,49,iPAS网关子系统 iPAS节点方式配置 网关堆叠，多网关共享一个SS7信令点 主/从网关

19、通过LAN或宽带IP互连 信令由主网关进入，按组网方式给多个从网关从网关外传信令经主网关到SS7信令网,系统典型配置,50,SG方式配置 所有信令连接的LSTP、LE全部连至SGSG转换、选路、转发至各GW iPAS网关与PSTN不进行信令连接，语音中继连接、呼叫处理方式不变。,51,6.2.2无线寻呼系统,概念 是一种单向的传输系统 是市话网的延伸和扩展，仅作为市话网呼叫振铃系统的一种延伸而不能通话 按用户类别可分为专用和公用两种 常用工作频段：150MHz 组成,52,关键技术 区域联网（指寻呼中心间的联网） 常用的寻呼方式有：同播方式、分区选播方式、定向播方式 FSK调制,53,6.2.

20、3卫星移动通信系统,特点 通信范围大 通信容量大 地面站小型化 传输时延大 使用频段 卫星通信的频率范围为100MHz10GHz 已经使用的地球站 发射频率：5.925GHz6.425GHz 接收频率：3.7 GHz4.2 GHz,54,原理 由卫星和地球站组成 地球站可以是固定用户，也可以是移动台 移动卫星通信结合了微波中继和空间技术 传输线路由地球站到卫星的上行链路和卫星到地球站的下行链路组成 卫星 设置若干个转发器，保证通信质量，提高系统的灵活性 地球站 用低噪放将来自卫星的微弱信号放大成合格信号 发出足够大的功率，保证卫星可靠接收上行信号,55,原理 通信卫星和地球站的工作原理,56,

21、卫星移动通信采用的技术 系统技术 频率复用 多址技术 多波束 星上交换 信号处理技术 调制技术：功率有效调制和频谱有效调制 用得最多的4PSK调制兼顾了功率效率和频谱效率,57,卫星移动通信系统 根据用户可分为专用系统和公用系统 海事移动卫星通信系统 专用系统，为海上船舶提供通信服务 由同步卫星、岸站、船站和地面网络组成 船站天线必须采用稳定装置且具备自动跟踪卫星的能力 防止由于船体摇动或航向变化，失去与卫星间的通信连接 陆地移动卫星通信系统 大容量的公用系统 为地形地物复杂的非城市地区居民、机关和一些企事业单位提供移动通信服务,58,6.2.4 集群移动通信系统,概念 一种专用的调度系统 由

22、控制中心、基站、调度台、移动台组成 常用来进行警车、出租车等的调度 “集群”是指多个无线信道被多个用户使用 技术 频率共用，因此频率利用率高 信道的提供采用自动选择方式 多个单位同时使用，通过统一控制和集中管理，使系统和频率资源得以共享，充分体现其公用性和独立性,59,系统原理,60,数字集群通信的优点 频谱利用率高（采用低速语音编码、高效数字调制解调、TDMA/CDMA等技术）； 信号抗信道衰落的能力提高（采用分集、扩频、跳频、交织编码及各种数字信号处理技术）； 保密性好； 支持多种业务； 网络管理和控制更加有效和灵活。,61,6.2.5 限定空间移动通信系统,限定空间 隧道、地铁、矿山、建筑物内等特殊地区，电波传播空间受限 覆盖方式 泄漏同轴电缆LCX 直放站 室内天线分布系统,62,在同轴电缆外导体上按一定距离开槽槽口在发时：泄漏电磁波 在收时：耦合电磁波，送至基站 两种敷设方式 全敷设LCX：全线场强平稳分布，通信质量高，成本高 LCX与空间波道混合：在隧道外设外用中继器，将空间波能量增强后转送到LCX在距离较长时，需增设内用中继器,1. LCX,63,2.直放站