無線通信系統(tǒng)與技術(shù)-第9章無線市話系統(tǒng)

第9章無線市話系統(tǒng)?無線市話系統(tǒng)，是我國電信工程技術(shù)人員根據(jù)中國國情在低軌道衛(wèi)星通信、GSM、CDMA、無繩電話、無線環(huán)路等眾多通信方式的基礎(chǔ)上，選擇無線環(huán)路技術(shù)通過V5接口，并充分利用固定電話網(wǎng)的資源來實(shí)現(xiàn)的一種個(gè)人通信接入手段。?用戶通過手機(jī)或無線固定單元進(jìn)行電話、傳真、數(shù)據(jù)和圖像信息的傳遞，可以在固定和移動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行信息交換。概述9.1關(guān)鍵技術(shù)9.2系統(tǒng)組成9.3空中接口及通信流程9.4信令傳輸9.5本章小結(jié)9.69.1概述1．PAS的特點(diǎn)①PAS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)的新業(yè)務(wù)系統(tǒng)。②PAS的最大特點(diǎn)是物美價(jià)廉，無論無線固定電話（FSU）或具有移動(dòng)功能的PS手持機(jī)，統(tǒng)一按固定市話標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi)，而PAS手機(jī)在接電話時(shí)分文不收，與蜂窩式移動(dòng)電話相比要便宜得多。③PAS手持機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、通話時(shí)間長的特點(diǎn)。④PAS可以與家用電話或辦公電話共用一個(gè)電話號(hào)碼，一方取機(jī)另一方可以自動(dòng)切斷，防止竊聽。⑤PAS手持機(jī)雜音小、音質(zhì)清晰，完全可以和固定電話的音質(zhì)相媲美，而且保密性比固定電話強(qiáng)。2．PAS的功能

①PAS無論是無線固定電話機(jī)（FSU）還是手持機(jī)PS，凡是固定電話具有的轉(zhuǎn)移呼叫、免打擾、三方通話、語音信箱等新業(yè)務(wù)功能它們都具備。②持有PAS手機(jī)的用戶可以在一個(gè)城市或一個(gè)地區(qū)進(jìn)行移動(dòng)，漫游范圍隨著網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大而增大。③PAS具有報(bào)警定位和120急救呼叫功能。④PAS能提供高速數(shù)據(jù)通信和ISDN服務(wù)。3．PAS的問題

①PAS采用1.9GHz微波頻段，所以它的穿透能力比較差，加之基站功率比較小，只有10mW、200mW、500mW，所以室內(nèi)信號(hào)覆蓋比較差。②PAS采用微蜂窩技術(shù)，每個(gè)基站覆蓋半徑在100～200m之間，因此在移動(dòng)中通話會(huì)感到較多的切換，并有1秒左右的無音，一般它的移動(dòng)速度不能超過35公里/小時(shí)。9.2關(guān)鍵技術(shù)9.2.1PAS的頻率使用與多址技術(shù)1．PHS系統(tǒng)的頻率?PHS系統(tǒng)使用1.9GHz作為其小區(qū)站和手機(jī)的通信頻率，頻率范圍是1895.15～1917.95MHz。?在日本，1900MHz頻帶的頻率分配如圖9-1所示。圖9-11.9GHz頻帶的頻率分配2．無線信道及多址技術(shù)?PAS系統(tǒng)的無線信道即基站和手機(jī)之間使用多載頻時(shí)分雙工模式（TDD），無線信道基于時(shí)分多址（TDMA）結(jié)構(gòu)，在多頻率子帶中實(shí)現(xiàn)給每一基站動(dòng)態(tài)分配一個(gè)頻率/時(shí)間信道。圖9-2時(shí)隙及幀結(jié)構(gòu)9.2.2微蜂窩與信道動(dòng)態(tài)分配技術(shù)?我國工業(yè)和信息化部規(guī)定PHS系統(tǒng)用于無線本地環(huán)路時(shí)：①基站的平均發(fā)射功率≤500mW，峰值功率≤4W；②用戶端的平均發(fā)射功率≤10mW，峰值功率≤80mW。?用于微蜂窩組網(wǎng)PHS系統(tǒng)時(shí)：①基站的平均發(fā)射功率≤20mW，峰值功率≤160mW；②用戶終端的平均發(fā)射功率≤10mW，峰值功率≤80mW。③雜散發(fā)射功率相對(duì)載波電平（衰減量）≥50dB，或絕對(duì)電平≤2.5W；④PHS系統(tǒng)用于無線本地環(huán)路時(shí)，基站天線增益不得超過12dBi；當(dāng)用于微蜂窩組網(wǎng)時(shí)，基站天線增益一般不超過3dBi。?PHS信道動(dòng)態(tài)分配的過程如圖9-3所示，分配步驟如下。圖9-3PHS信道動(dòng)態(tài)分配過程①手機(jī)在呼入、呼出和越區(qū)切換時(shí)首先要選優(yōu)先級(jí)最高的頻率號(hào)和時(shí)隙號(hào)。②對(duì)所選頻率號(hào)和時(shí)隙號(hào)的信道進(jìn)行干擾電平的測試。③如所監(jiān)測到的干擾電平值低于第一門限電平26dBV（?87dBm），這時(shí)就選用該信道。否則進(jìn)入第4步。④選擇下一個(gè)優(yōu)先的頻率號(hào)和時(shí)隙號(hào)。⑤重復(fù)上述第2步至第4步，直到找到可用信道為止。⑥如果沒有可用信道，則按照上述步驟1至5步，以第二門限電子40dBV（?73dBm）為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測比較，直到找到可用信道為止。?信道優(yōu)先級(jí)的確定：已被選定的信道，其優(yōu)先級(jí)加1；已被拒絕的信道，其優(yōu)先級(jí)減1。9.2.3V5技術(shù)1．V5接口發(fā)展?連接本地交換機(jī)（LE）和用戶終端設(shè)備（TE）的用戶環(huán)路在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)接入和占用通信投資比重方面，都是通信網(wǎng)的一個(gè)很重要的組成部分。?作為本地交換機(jī)和接入網(wǎng)的接口，V5接口的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。①V5接口是一個(gè)開放的接口。②支持不同的接入方式。圖9-4V接口③提供綜合業(yè)務(wù)。④降低成本。⑤增加安全、可靠性。2．V5接口特征?V5接口是將接入網(wǎng)和本地交換機(jī)相連接的V接口系列的一個(gè)通用術(shù)語，是一種標(biāo)準(zhǔn)化的、完全開發(fā)的接口圖9-5V5接口結(jié)構(gòu)?

V5接口包括以下幾個(gè)功能。圖9-6V5接口功能描述①承載通路：為來自ISDN基本接入用戶端口分配的B通路或?yàn)閬碜訮STN用戶端口的PCM64kbit/s通路提供雙向傳輸能力。②ISDND通路信息：為來自ISDN基本接入用戶端口的D通路信息（包括信令和分組型數(shù)據(jù)）提供雙向傳輸能力。③PSTN信令信息：為PSTN用戶端口的信令信息提供雙向傳輸能力。④控制信息：提供每個(gè)PSTN和ISDN用戶端口狀態(tài)和控制信息的雙向傳輸能力。⑤鏈路控制信息：支持V5接口上2Mbit/s鏈路的管理功能。⑥保護(hù)信息：支持在適合的物理C通路之間交換邏輯C通路。⑦承載通路連接（BCC）信息：用來在LE控制下分配承載通路。⑧定時(shí)信息：提供比特傳輸、字節(jié)識(shí)別和幀同步必要的定時(shí)信息。這種定時(shí)信息也可以用來同步處于工作狀態(tài)的LE和AN之間的同步操作。?V5.1接口應(yīng)支持下列業(yè)務(wù)。①PSTN業(yè)務(wù)：支持單個(gè)用戶接入，也支持程控交換機(jī)的接入，其中用戶線路信令可以是雙音多頻（DTMF）或是線路狀態(tài)信令，并且對(duì)用戶的補(bǔ)充業(yè)務(wù)沒有任何影響。②ISDN基本接入（BRI）：BRI可以綜合在AN內(nèi)，或可以作為符合建議G.906傳輸系統(tǒng)要求的一個(gè)獨(dú)立設(shè)備。③永久線路（PL）能力：永久線路（PL）能力使用ISDN基本接入中的一個(gè)或兩個(gè)B通路，PL中的B通路旁通LE，接入到永久租用線網(wǎng)絡(luò)，LE應(yīng)負(fù)責(zé)ISDN基本接入的永久激活。④半永久租用線：V5.1接口應(yīng)支持以下3種半永久租用線業(yè)務(wù)：●使用ISDN基本接入中的一個(gè)或兩個(gè)B通路；●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。⑤永久租用線業(yè)務(wù)：AN提供永久租用線業(yè)務(wù)，旁通LE，對(duì)V5.1接口無任何影響，接口可以是數(shù)字或模擬的。3．V5時(shí)隙分配?V5.1接口，物理通信通路的指配遵循以下規(guī)則：①如果僅分配一個(gè)通信通路，使用TS16（C通路1）；②如果分配兩個(gè)通信通路，使用TS16、TS15（分別為C通路1和C通路2）；③如果分配三個(gè)通信通路，使用TS16、TS15和TS31（分別為C通路1、C通路2和C通路3）。?V5.2接口，物理通信通路指配遵循以下規(guī)則。①在V5.2接口有多個(gè)2Mbit/s或E1鏈路的情況下，通信通路的時(shí)隙分配同V5.1，以確保與V5.1接口完全兼容。②在V5.2接口有多個(gè)2Mbit/s鏈路的情況下，將使用保護(hù)協(xié)議：保護(hù)組1和保護(hù)組2。圖9-7保護(hù)組1圖9-8保護(hù)組2?其他物理C通路最好以以下順序分配。①剩下2048kbit/s鏈路的時(shí)隙16，如果還需要，則轉(zhuǎn)向②。②一個(gè)鏈路的時(shí)隙15，如果還需要，則轉(zhuǎn)向③。③相同2048kbit/s鏈路的時(shí)隙31，如果還需要，則轉(zhuǎn)向④④繼續(xù)分配下一個(gè)鏈路的時(shí)隙15，然后時(shí)隙31。?這個(gè)過程可以重復(fù)進(jìn)行。4．V5接口結(jié)構(gòu)

圖9-9V5接口協(xié)議結(jié)構(gòu)圖9-10AN是否帶有透明數(shù)字鏈路的應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖9-11幀結(jié)構(gòu)9.3系統(tǒng)組成

圖9-12PAS系統(tǒng)組成?各部分的組成與功能介紹如下。①局端設(shè)備（RT）：局端設(shè)備向交換機(jī)提供模擬或數(shù)字接口，它是一基于電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)、已被證明的簡單通用的與本地交換機(jī)結(jié)合的局端設(shè)備。②空中話務(wù)控制器（ATC）：空中話務(wù)控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RT連接，為用戶提供RT之間的漫游服務(wù)，增強(qiáng)系統(tǒng)的漫游能力，系統(tǒng)平均漫游率可達(dá)80%以上。③基站控制器（RPC）：基站控制器通過多達(dá)4條El線鏈路與RT相連，控制著各基站在服務(wù)區(qū)的電源分配和話音路徑的集線處理。④基站（RP）：基站通過PHS空中接口與用戶單元相連。⑤手機(jī)（PS）：手機(jī)是PAS系統(tǒng)的無線手持電話，向用戶提供一系列的移動(dòng)功能。⑥固定用戶單元（FSU）：固定用戶單元是PAS系統(tǒng)與固定的標(biāo)準(zhǔn)電話機(jī)連接的無線通信設(shè)備，安裝在用戶住宅區(qū)。⑦網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）：網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理，監(jiān)控PAS系統(tǒng)主要設(shè)備RT、ATC及RPC的狀態(tài)，收集工作狀態(tài)信息、告警信息、數(shù)據(jù)傳輸信息等及遠(yuǎn)程載入更新程序到RPC。9.4空中接口及通信流程9.4.1PHS空中接口的物理結(jié)構(gòu)1．幀結(jié)構(gòu)圖9-13PHS的幀結(jié)構(gòu)2．時(shí)隙的結(jié)構(gòu)

圖9-14PHS的時(shí)隙結(jié)構(gòu)9.4.2PHS的邏輯信道1．邏輯信道的種類2．協(xié)議分段與邏輯信道

圖9-15PHS的業(yè)務(wù)和協(xié)議分段9.4.3超幀結(jié)構(gòu)

圖9-16復(fù)幀的下行邏輯控制信道圖9-17復(fù)幀的上行邏輯控制信道9.4.4鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)

圖9-18鏈路信道的三層結(jié)構(gòu)圖9-19RT、MM消息結(jié)構(gòu)圖9-20CC消息結(jié)構(gòu)9.4.5PAS切換與漫游技術(shù)1．PAS的切換技術(shù)（1）切換參數(shù)的含義圖9-21切換參數(shù)?切換選擇電平（Hand-overSelectLevel）：手機(jī)接收到基站的信號(hào)場強(qiáng)低于32dBV時(shí)，手機(jī)將搜索其他基站。?切換保持電平（Hand-overHoldLevel）：手機(jī)接收到基站的信號(hào)低于26dBV，手機(jī)將準(zhǔn)備切換到其他基站。?切換電平（Hand-overLevel）：手機(jī)接收到基站信號(hào)低于24dBV，手機(jī)將切換到其他基站。?目標(biāo)基站場強(qiáng)電平值（Hand-overDestinationLevel）：目標(biāo)基站必須達(dá)到的場強(qiáng)值32dBV。?手機(jī)或基站的誤碼率大于10?6時(shí)，手機(jī)將切換到其他基站。（2）切換過程2．PAS的漫游

（1）基于ATC技術(shù)的RT間漫游（2）基于S-ATC技術(shù)的RT間漫游圖9-22基于S-ATC的RT間漫游（3）C3與C4局之間的漫游（如地（市）縣（市）之間）（4）C3局之間的漫游方案9.5信令傳輸?為保證PAS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(luò)協(xié)議的支持：①所有對(duì)用戶發(fā)起通信者無需知道該用戶的具體位置；②可以根據(jù)對(duì)PAS用戶的定位數(shù)據(jù)確定計(jì)費(fèi)費(fèi)率；③在PAS系統(tǒng)中對(duì)用戶定位所必須的維護(hù)信息；④對(duì)用戶的來話進(jìn)行選路和消息派送；⑤PAS業(yè)務(wù)提供者對(duì)用戶的有效性確定。1．中繼?在PAS系統(tǒng)中將各個(gè)RT與ATC（S-ATC）之間的2Mbit/s電路稱為中繼，主要用于當(dāng)各個(gè)PS用戶離開歸屬服務(wù)區(qū)而到達(dá)對(duì)方RT覆蓋區(qū)時(shí)，系統(tǒng)為該P(yáng)S用戶呼入，呼出提供正常的通信服務(wù)。圖9-23S-ATC網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D2．鏈路?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(guān)信令的傳送以及便于系統(tǒng)的維護(hù)管理，必須要有專門的電路用于相關(guān)信令的傳送，我們將該電路稱之為鏈路。3．協(xié)議

?在PAS系統(tǒng)中，可以認(rèn)為在各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)鏈路上進(jìn)行通信所必需的相關(guān)信令即為協(xié)議。?協(xié)議可以分為以下幾種：①交換機(jī)與接入端的V5協(xié)議；②RT與RPC間的HDLC協(xié)議；③各個(gè)RT與ATC（S-ATC）之間的通信協(xié)議；④PS與RP之間的空中接口（主要指RCRSTD-28）。9.6本章小結(jié)

?本章介紹了無線市話的基本概念、特點(diǎn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)。?無線市話PAS系統(tǒng)是利用現(xiàn)有的固定網(wǎng)與無線本地環(huán)路相結(jié)合，使用無線空中接口向用戶提供無線電話服務(wù)的系統(tǒng)，是采用固定電話網(wǎng)發(fā)展移動(dòng)業(yè)務(wù)的系統(tǒng)。?無線市話系統(tǒng)使用1.9GHz作為