（通信与信息系统专业论文）phs移动通信系统网络组织和业务实现研究.pdf

摘要 摘要 p h s 技术最初由日本研发，丰要用于无线接入，随着p h s 技术不断进步，该 技术逐渐应用到移动通信领域，并在日本得到较大发展。1 9 9 8 年之后，p h s 在日 本走向衰退，其网络逐渐被c d m a 和3 g 网络所取代。而此时，p h s 却在中国得 到了新的生命，从1 9 9 7 年开始，特别是近两年来，p h s 在中国的网络规模和用 户数量飞速增长，2 0 0 3 年底的用户数量超过2 5 0 0 万。这种现象产牛的原因主要 在于中国电信业的改革。移动业务从中圜电信剥离后，中国电信的业务收入、增 长速度逐年下降，中国电信急于寻找! 【p 务增长点，而政府管理部门又不同意发放 新的移动牌照，在这一背景下，p h s 作为无线接入技术讵好处于政策的边缘地带。 经过数次的尝试和政府的默许，中国电信丌始大力发展p h s 移动通信业务并取得 了骄人的成绩。 采用p h s 技术的移动通信系统主要应用于城市内的慢移动通信，它可以满足 相当部分用户的需求。但大部分学者认为，p h s 技术是一种落后的技术，不应 该被广泛采用。相对于g s m 、c d m a 等蜂窝移动通信系统，p h s 确实有着先天 的劣势，比如基站覆盖范围小，手机切换频繁、掉话率高，不适应高速移动等等。 但是，p h s 技术也有着其自身的优势，比如它的数据业务以及环保特性等。并且， 我们所要采用的通信技术应该是适合于市场的技术，从p h s 的发展情况米看，p h s 受到用户的普遍欢迎，适用于中国的移动市场，这就是有生命力的技术，而不在 于是否是最先进的技术。十廿= 界移动通信正在向3 g 过渡，中国也不例外，一目中 国的3 g 牌照发放，p h s 将进入低速增长并逐渐衰退，但在很长的一段时期内， 即使是在3 g 大规模商用之后，p h s 在中国仍有定的生存和发展空间，p h s 和 3 g 可以共存，这也是市场需求所决定的。 本文分析了p h s 的产生和发展，阐述了p h s 技术的特点，主要研究了现广 泛应用的p h s 大网关系统的组成、结构、功能和特点，并对p h s 系统的业务实 现和特色业务一有线无线一体化进行了详细的分析研究，在本文末尾，作者虚构 了国内一个城市，并对其进行p h s 嗍络的规划和设计。 关键词p h s ；网络组织；业务实现 华南理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t p h st e c h n o l o g yw a sb o r ni nj a p a na n dm a i n l yu s e df o rw i r e l e s sa c c e s s w i t hi t s i n c r e a s i n gi m p r o v e m e n t ，t h i st e c h n o l o g yw a sg r a d u a l l yu s e di nt h ef i e l do fm o b i l e c o m m u n i c a t i o na n di tm a d eg r e a tp r o g r e s si n j a p a n a f t e r19 9 8 ，p h sb e g a nt o d e c l i n ei nj a p a n ，w i t hi t sn e t w o r kr e p l a c e db yt h o s eo fc d m aa n d3 g h o w e v e r ，i t g a i n e di t sn e wl i f ei nc h i n aa tt h a tt i m e f r o m1 9 9 7 ，e s p e c i a l l yi nt h el a s tt w oy e a r s ， t h es i z eo ft h en e t w o r ka n dt h en u m b e ro fp h ss u b s c r i b e r si nc h i n ah a si n c r e a s e d r a p i d l y b yt h ee n do f2 0 0 3 ，t h en u m b e ro fi t ss u b s c r i b e r sh a de x c e e d e d2 5 0m i l l i o n t h er e a s o no ft h i sp h e n o m e n o nl i e si nt h er e v o l u t i o no ft e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r y i nc h i n a a f t e rm o b i l e p h o n es e r v i c ew a ss e p a r a t e df r o mi t ，c h i n at e l e c o m e n c o u n t e r e dy e a r l yd e c r e a s ei nb u s i n e s si n c o m ea n di t sg r o w t hs l o w e dd o w n i ti s e a g e rt o f i n dan e wp o i n to fi n c r e a s e ，b u tt h eg o v e r n m e n ti sr e l u c t a n tt o g r a n tn e w m o b i l el i c e n s e s a saw i r e l e s sa c c e s st e c h n o l o g y ，p h sh a p p e n st ob ei nt h em a r g i n s o ft h ep o l i c y a f t e rs e v e r a lt r i a l sa n db ya c q u i e s c e n c eo ft h eg o v e r n m e n t ，c h i n a t e l e c o mb e g a nt od e v e l o pp h ss e r v i c e sa n dm a d er e m a r k a b l ea c h i e v e m e n t s t h em o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mt a k i n gp h st e c h n o l o g yi s m a i n l ya p p l i e dt o t o wm o b i l et r a f f i ci nc i t i e sa n dc a nm e e tt h er e q u i r e m e n t so fas i z e a b l eg r o u po f c o n s u m e r s b u tm o s ts c h o l a r sa s s e r tt h a tp h s t e c h n o l o g yi sar a t h e ro u t - o f d a t eo n e a n ds h o u l dn o tb ew i d e l ya d o p t e d c o m p a r i n gt oc e l lp h o n ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ， s u c ha sg s ma n dc d m a ，p h sh a si t si n t r i n s i cd i s a d v a n t a g e s f o re x a m p l e ，b a s e s t a t i o n sh a v en a r r o wc o v e r a g e ，p h o n ec a l l sa r ef r e q u e n t l ys w i t c h e da n dc u to f f ，a n d n o ts u i t a b l ef o rh i g h - s p e e dm o v e m e n t h o w e v e r ，p h s t e c h n o l o g yh a s i t so w n a d v a n t a g e s ，s u c h a si t sd a t a s e r v i c e sa n de n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i v e f e a t u r e s f u r t h e r m o r e ，t h ec o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y w ew o u l dt a k e s h o u l db ea m a r k e t o r i e n t e do n e i nt h el i g h to ft h ed e v e l o p m e n to fp h s ，p h sh a sb e e nq u i t e p o p u l a rw i t hc o n s u m e r sa n da p p l i c a b l ef o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o nm a r k e ti nc h i n a ， w h i c hs h o w st h a tag o o dt e c h n o l o g yi sap o t e n t i a lo n er a t h e rt h a na na d v a n c e do n e t h ew o r l d sm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ，i n c l u d i n gc h i n a ，i sa d v a n c i n gt o3 g o n c e t h ec h i n e s eg o v e r n m e n tg r a n t s3 gl i c e n s e s ，t h ed e v e l o p m e n to f3 gw i l ls l o wd o w n ， 塑垩! ! 生坚! ! ! ： b u ti nt h el o n gr u n ，t h e r ei ss t i l lr o o mf o rt h ed e v e l o p m e n to fp h si nc h i n ae v e n w h e n3 gi sw i d e l ya p p l i e d t h em a r k e tr e q u i r e m e n td e t e r m i n e dt h eh a r m o n i z a t i o no f p h sa n d3 g t h i s p a p e ra n a l y z e d t h eb i r t ha n dd e v e l o p m e n to fp h st e c h n o l o g y ，a n d i n t r o d u c e di t sf e a t u r e s i tm a i n l yr e s e a r c h e st h eo r g a n i z a t i o n ，s t r u c t u r e ，f u n c t i o n sa n d c h a r a c t e ro ft h ep h sb i gg a t e w a ys y s t e mw i d e l yu s e dn o w a d a y s ，a n dd i s c u s s e sh o w t op r o v i d es e r v i c e sb a s e do nt h ep h ss y s t e m ，e s p e c i a l l yi t sr e a l i z a t i o no ft r a f f i ca n d i t sf e a t u r e ds e r v i c e - 一i n t e g r a t i o no fw i r e da n dw i r e l e s ss e r v i c e s i nt h ee n d ，t h e a u t h o rp l a n sa n dd e s i g n sap h sn e t w o r kf o rac i t yi nc h i n a k e yw o r d s ：p h s ，n e t w o r ko r g a n i z a t i o n ，a n db u s i n e s sr e a l i z a t i o n 3 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 ， 作者签名：纠 一耖务 日期：汐9 妒年，月擘日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印什和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 保密面在堡l 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 剖一湃 孙名夯 1 日期：m 九) 移年r 月p 占日 日期：砷牛年f 月四日 第一章绪论 1 1引言 肿5 1 9 一章绪论一早珀t 匕 随着我国经济建设的高速发展，人们的工作、生活节奏日益加快，对通信服 务的需求也刁i 断提高，原有的传统有线窄带话音业务已远远不能满足人们的通信 需求。通信设备的小型化和满足用户在任何活动范围内的使用已成为当今通信发 展的丰流，特别是在无线通信领域，5 w 化( w h o e v e r ：任何人；w h e n e v e r 在任 何时间；w h e r e v e r 在任何地点：w h o m e v e r 与任何人；w h a t e v e r 实现任何通信需 求) 已是大势所趋，同时对通信设备的要求也逐渐旱现多元化的发展趋势。 未来个人通信将朝着多元化的方向发展：有需要在全球范围内任何时候任何 地方都能漫游通信的用户，有需要全国漫游但对使用地点没有严格要求的用户， 当然也有只需要在城市中移动的用户。对丁不同的用户群，我们可以提供不唰的 通信手段。如针对第类用户群m o t o r o l a 倡导的“铱”系统，特点是信道少，代 价高昂；而对于城市之间无线通信的第二类用户群，大规模采用的是陆地移动通 讯系统，如目前占主流地位的第2 代g s m 系统和第2 5 代的i s 一9 5c d m a 系统， 今后的第三代系统仍将采用c d m a 技术作为主导，这种系统的特点是城际漫游方 便：但是对于第三类用户群，只需要在城市的热点地区低速移动，同时不希望承 担很高的通信服务费用，因此在城市内的热点地区( 如社区、展览会等等) 采用第 三种无线系统的覆盖，即微蜂窝系统，典型系统如欧洲的d e c t ，美国的p a c s 和日本的p h s ，其中最成熟的是日本的p h s 系统，这种系统的特点是组网灵活， 适合用，o 低速移动，能满足热点地区的高、务量需求，而且通信服务费用较低。 上述三种系统各有侧重，功能l 二无法互相取代，针对各自的服务区域都是性价比 最高的选择。移动通信的方向最终应该是终端统一，可以自动选择最佳的服务系 统，为用户提供个性化的满意服务。 p h s 技术作为一种比较稳定成熟的无线通信技术，具有成本低、容量高、兼 容性好、配置灵活、能提供数字综合业务等特点，在我国目前的通信市场中具有 一定的发展潜力。p h s 系统采用微蜂窝技术，提高了系统的频率复用率，降低了 手机发射功率，延长了电池使用时间。p h s 系统采用动态信道分配( d c a ) 技术， 华南理工大学硕士学位论文 支持手机自动漫游、越区切换，可自动完成鉴权和加密，支持移动速度8 0 公里 小时。最关键的是，p h s 系统可以充分利用现有固定电话网，为用户提供费用低 廉的移动通信服务。p h s 系统终端为移动手机、移动可视电话、数据传输卡等， 可进行话音、数据及图象通信。 p h s 技术已应用于无线电话、无线专用小交换机、无线本地环路、无线数据 通信、无线对讲机等领域。 1 2p h s 在我国的发展背景 1 9 9 7 年，p h s 无线市话业务在日本发展迅猛，多家国外电信设备制造商竭力 向我国电信运营企业推介p h s 技术，建议在大中城市组网，但由于当时认为p h s 技术皂一种低性能无线接入技术，无法实现大面积覆盖，而市区高楼多，人口密 集，不适合建设p h s 专有网络，另外，中国电信与中国移动也尚未分家，为此， 当时中国仪在中小城市进行了p h s 试验网的建设，并未利用p h s 技术进行大规 模的商用。 中国电信和中国移动分家后，电信市场引入竞争，并日益激烈，中国电信的 业务分流日趋明显，固定电话发展正逐渐趋于饱和并有向弱势业务发展的趋势。 随着中国电信的南北分拆、海外上市以及电信市场的逐步放开，作为当前中国通 信市场的主体运营商一中国电信，受到的冲击最为猛烈，如中国电信在2 0 0 1 年整 个通信行业中的利润比重己由2 0 0 0 年的3 6 ，8 降低至0 i 足2 8 ，市场占有率也比 2 0 0 0 年下降了5 个百分点；业务增长幅度仅为6 ，2 0 年来首次低于g d p 增长 率。移动业务从中国电信剥离后，固定电话成为中国电信的主要业务，我国固定 通信网上己具备一亿多市话装机容量，但由于固定电话不能移动，当用户离开电 话机时通话量明显下降，造成已装电话“热装冷用”的问题，这也是困扰中围电 信的老大难问题，中国电信已经陷入固话业务增量不增收的窘境。 “获取3 g 牌照”! 似乎成为中国电信发展的唯一出路。但是，纵观全球3 g 的发展状况，不容乐观! 目前，全球3 g 发展己全面延缓，多数运营商正面临“进 退两难”。如在欧洲，由t e l e f 6 n i c a 和s o n e r a 在德国创立的合资公司g r o u p3 g 在2 0 0 2 年7 月首先夭折。接着，t e l e f 6 n i c am 6 v i l e s 在8 月宣布推迟在西班牙之 外的所有3 g 投资。法国电信旗下的o r a n g e 移动公司声称将延缓英国之外所有市 第一章绪论 场的3 g 发展进程( 至少推迟到2 0 0 3 年底) 。与此同时，葡萄牙移动运营商o n i w a y 在获得3 g 业务运营许可证后惨淡经营了年，瑞典运营商t e l e 2 更是提出要将 3 g 许可证返还给挪威政府，希望利用挪威传统运营商t e l e n o r 的网络提供m v n o ( 移动虚拟运营商) 业务。欧滑i 第一家发展u m t s 的运营商是h u t c h i s o n ，它以 “3 ”为品牌在2 0 0 2 年年底首先在意大利和英国从事商用试验，目前正忙于建设 网络。在北美，正在亏损和丑闻中挣扎的北美电信公司现在还无暇顾及3 g 。美国 联邦通信委员会( f c c ) 与安全部经历艰难谈判后在1 7 g 和2 1 g 两频段获得了 9 0 m 用于3 g 的频率，但乐观估计要到2 0 0 4 年才能发售。在亚洲，日本尽管是伞 球第一个商用3 g 业务的国家，但如今情况电不妙，3 g 增长进一步放缓。n t t d o c o m o 的3 gj 务在2 0 0 3 年1 月仅发展了2 ，6 0 0 个新用户，这是它白2 0 0 1 年 1 0 月引入3 g 以来用户数增长最少的一个月之一，至今年1 月，3 g 用户总数为 1 5 4 6 万( 原本计划在2 0 0 2 年3 月底就发展1 5 万用户) 。不过，2 g ( p d c 和 c d m a o n e ) 增长依然迅猛，d o c o m o 在1 月新增1 5 7 万用户，其主要竞争对手 j - p h o n e 和k d d i 同期分别新增1 2 ，9 9 万和5 6 2 9 万用户。 具体在我国，信息产业部在2 0 0 2 年组织对参与3 g 研制的排名前几家制造商 进行模拟网( m t n e t ) 测试，情况非常不理想，远未达到预期效果。照此估计， 如果2 0 0 3 年，3 g 设备能够通过模拟网的测试，那么网e 现场试验要到2 0 0 4 年方 能进行。而如果网 二试验能够成功，且中幽与世界3 g 发展领先国家保持“同步”， 即在2 0 0 4 年发放3 g 许可证，那么中国最早要到2 0 0 5 年才能开始建设网络。至 于3 g 的商用，尤其是大规模商用肯定是2 0 0 6 年以后的事。更何况我国3 g 发展 在总体上落后于欧洲，包括技术发展、商用试验等。因此，即使我国存未来2 3 年能够“快马加鞭”，全面提速，也不太可能早于欧洲大规模商用3 g 。运营商r 前就指望获得3 g 收益是非常不明智的。 无论足3 g 固有的风险( 未大规模商用隐含的风险) ，还是上述对全球3 g 发展动态的描述，都无不说明，3 g 的大规模商用己全面延缓至少到2 0 0 5 年，即 使已经推出3 g 商用服务的日本可能也不例外。欧洲3 g 许可证的拍卖留给运营商 的是巨额债务，加之全球电信经济仍在过冬，运营商在拆资1 0 0 0 多亿美元竞购 3 g 许可证后已尤力再花费千亿美元建设3 g 网络。运营商目前需要解决的中心问 题是如何降低债务，让资本市场重塑对电信市场的信心。更重要的是，移动市场 对3 g 的需求至今仍缺乏明确的应用前景和盈利模式。 华南理t 大学硕士学位论文 从目前形势来看，中国电信即使在短期获得3 g 移动牌照，也难以在近几年 内将3 g 移动业务投入商用。而入关后的前5 年，是中国电信加快发展的重要战 略时期，它关系到中国电信将来的生存以及能否实现“成为规模火、价值优、实 力强的世界级现代化电信企业集团”的战略发展目标。重组后的中国电信十分迫 切需要一个新的利润增长点。 这时来看，p h s 无疑是最好的选择。p h s 的引入在方便用户随时随地拨打电 话的同时，又可为中国电信挖掘现有固话网络资源的潜力，创造新的发展契机。 p h s 技术自身已经得到了相当的提升，无论是在技术还是功能上都已经有了很大 突破。如能够提供多种业务( 包括话音、智能网、短消息、数据业务等) 、多种 组网方式、多种基站选择、投资低、建设周期短、运营维护成本较低、比固定电 话a r p u 有较大提高等等。另一方面，p h s 有助于分流现有移动用户话务量，也 有利于以低成本满足市场要求，从而达到增加中国电信业务收入，提升企业竞争 力的目的。 p h s 无线市话无疑也是中圈电信最好的移动业务切入点，可以为将来中幽电 信的移动运营积累经验，预先发展忠诚客户。 p h s 无线市话从1 9 9 7 年1 2 月在浙江省余杭市第一个试验网开通至令，全国 用户数已超过2 5 0 0 万。北京、上海、一州这些超过1 0 0 0 万人口的特大城市也从 2 0 0 3 年开始大力发展p h s 业务。如广州从2 0 0 3 年4 月底到1 2 月底，短短8 个 月的时问，p h s 用户就突破6 0 万。事实证明，成功一向都不会仅仪取决于技术， 更重要的是取决于应用，取决于市场，p h s 无线市话在我国的发展对“技术与市 场之关系”给出了有力的说明。对于p h s 无线市话技术本身的争论已没有意义。 可以这样认为，技术的生命力取决于市场需求，有巨大市场的技术就是有用的技 术，有生命力的技术，而不一定是最先进的技术。用户决定市场、市场选择技术、 技术推动市场，技术和市场其实是相辅相成的。 p h s 的星星之火，终成燎原之势 1 3 论文内容结构 本论文针对于p h s 技术在中国的迅速发展，结合其在实际应用中的具体情 况，讲述其网络组织及业务实现的相关问题。f 文分为以下五个部分： 4 第一章绪论 第一章是绪论。简要地介绍了p h s 移动通信系统的基本情况和在中国的发展 背景，阐明了本文的写作意义。 第二章是p h s 系统的概述。介绍了p h s 系统的概念、产生和发展以及其系 统结构、无线特性和特点，并就p h s 系统与其他移动通信系统着重在空中接口方 面作了比较。 第三章是p h s 系统网络组织。介绍了p h s 系统的网络演进、网络构成以及 网络各组成部分的功能和结构，对网络特点、功能分层、系统接1 ：3 和智能基站的 关键技术作了相应分析。 第四章是p h s 系统业务实现。介绍了p h s 系统所能提供的各种业务功能、 业务流程及其实现方式，并着重就p h s 的特色业务：有线无线一体化进行了详细 研究。 第五章是p h s 系统实际组网。首先虚构了国内一个城市：泰丰市，然后根据 泰丰市的具体情况进行p h s 网络的规划设计，并对中继电路和信令链路数量进行 了相应计算，最后设计出泰丰市的p h s 网络结构图。 华南理= 人学硕士学位论文 第二章p h s 系统概述 2 1 移动通信的产生和发展 1 8 7 6 年，贝尔发明了电话，为全人类的信息文明铸起了里程碑。随后数十年， 通信得到迅猛发展，电话将不同地区、不同国家的人民联系在一起，“缩短”了人 与人之间的距离，加强了人类间的信息沟通，使地球成为名副其实的“地球村”。 但随着社会经济的进步，人们逐渐已不能满足于传统的固定电话，他们有了另外 种渴望一一随时随地、自由自在地交流。人们期望摆脱电话线的束缚，实现无 处不在的沟通。 这个愿望直到电话发明1 0 0 年后出现了移动通信系统才得以实现。移动通信 系统中的终端一手机可以帮助人们摆脱电话线的束缚，因为手机是利用无线电波 来传递信息的，不需要电话线。移动用户可以在移动中通话，甚至可以在不同的 国家和地区使用，大大拓展了信息传递的空间。 1 9 7 9 年美国率先丌通了模拟移动系统，丌创了移动通信的先河。模拟移动通 信系统是第一代的移动通信技术，简称1 g ，典型的如a m p s 系统，广州曾使用 的c t 2 系统也可以归入第一代移动通信系统。模拟移动通信系统基本上实现了移 动用户之间的通信，具有划时代的意义。但模拟移动通信系统在功能上有明显的 缺点，比如安全保密性差、终端功能弱，特别是频率利用率低，系统容量小。 随着移动用户的迅速增加，人们丌始研究下一代移动通信系统一一数字移动 通信系统。欧洲的行动最为迅速，在2 0 世纪9 0 年代初完成了g s m 标准，并成 功实施。从此，移动通信进入了第二代，简称2 g 。同属于第二代移动通信系统的 还有由同本发展的p h s 和美国发展的窄带c d m a 等移动通信系统。g s m 、p h s 和窄带c d m a 系统互不兼容，彼此的终端不能在对方系统中使用。第二代移动通 信系统是非常成功的移动通信系统，比较完美地解决了移动中的语音通信，并且 还提供了一些数据业务，如短消息和w a p 服务。第二代移动通信系统得到了广 泛的应用，如我国中国移动使用的g s m 系统，中国联通使用的c d m a 系统，中 国电信使用的p h s 系统等。第二代移动通信系统极大地带动了移动通信的普及， 手机终端等设备也得到高速发展，由笨重的“大哥大”发展到如今轻便、小巧、 6 第一二章p h s 系统概述 个性化的手机，手机中集合了录音、电话本、记事本、短消息、游戏等附加功能。 近年来，彩屏、p d a 成为新一代手持终端的理想配置，人们甚至可以利用手机实 现移动办公，人们已越来越无法离开移动通信。 从图2 1 可以看出，全球移动用户一直呈现快速增氏的趋势，2 0 0 2 年用户数 已经突破1 0 亿大关。在不少国家，移动通信用户数目甚至超过了固定电话用户数 目。特别是中国的移动用户发展非常迅猛，短短十几年的发展，中国的移动电话 用户数已超过了固定电话用户数，2 0 0 2 年底更达2 亿户以上，是世界t 移动通信 用户数量最多的国家。 1 9 9 51 9 9 ，1 9 9 8l 9 9z u u uz u u i 璺旦户数( 亘万) 图2 1 全球移动通信用户数量示意图 2 1 世纪，移动通信将以宽带化作为下个发展方向，这就是第三代移动通信 系统，简称3 g 。目前3 g 还未得到广泛商用，其市场价值有待验证。3 g 已经发 展出五大流派，w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 三大流派采用c d m a 技术， 是3 g 的主流；s c t d m a 和m c t d m a 采用t d m a 技术。可以预见，在不久的 将来，现有的第二代移动通信系统都会发展到第三代移动通信系统，我国现有的 g s m 网络将演变成w c d m a ，窄带c d m a 网络将演变成c d m a 2 0 0 0 。在系统的 演变过程中，会经历一些中间阶段，即所谓的2 5 g 。例如，g p r s 就足g s m 的 2 5 g 系统。最初人们开发3 g 还有一大期望，就是统一全球的第二代移动通信系 统，从而实现全球移动网络互联，任意漫游。但从目前的发展情况来看，w c d m a 、 c d m a 2 0 0 0 与t d s c d m a 还是互不兼容，统一移动通信的理想只能寄希望于4 g 了。 詈!啪啪砉三栅啪。 华南理上人学硕十学位论文 2 2p h s 系统简介 p h s ( p e r s o n a lh a n d yp h o n es y s t e m ) 是个人手持电话系统的简称，是由日本 发展的一种移动通信系统，与目前广为使用的g s m 、窄带c d m a 等移动通信系 统同属于第二代移动通信系统。由于无线市话最早来源于p h s ，因此往往将p h s 和无线市话或是“小灵通”等同。从概念上看，无线市话是无线接入技术的一种 或是其延伸，信息产业部最近调整颁布的“电信业务分类目录”也将其归入网络 接入业务。而无线接入的技术来源有三个，一是数字无绳电话系统，二是蜂窝移 动通信系统，三是专用无线接入系统。目前，使用最广泛的p h s 系统就源于数字 无绳电话系统，原来主要用于室内慢移动通信；而4 5 0 m c d m a 、1 9 g c d m a 、 1 8 g g s m 无线接入技术均源于蜂窝移动通信系统，原来主要用于室外广域覆盖和 高速移动通信系统；1 8 g s c d m a 系统可以认为是专用无线接入技术，原来就是 专门为无线接入网设计和应用的。三种技术尽管来源各异，但殊途同归，都在做 了适度改造后应用于接入网领域。但是随着形势的变化和p h s 技术的发展，p h s 己经逐渐演变成一个以公众电话网为基础的较独立的移动通信网络。 1 9 9 7 年1 2 月浙江余杭第一个p h s 试验网络开通后，由于各种原因，特别是 政策不明朗的因素，p h s 的发展并不顺利，但近几年来，南于国内通信市场竞争 的日益白热化，加上中国电信集团急于寻找业务增长突破点，p h s 在全国得到迅 猛发展，2 0 0 2 年突破1 0 0 0 万，预计到2 0 0 3 年底全国用户可突破2 0 0 0 万。开通 p h s 网络的城市超过3 0 0 余座，北京、e 海、广州等特大城市也开始“解禁”， 大力发展p h s 移动通信业务，有些省份的p h s 还实现了区域性联网。p h s 在我 国发展迅速的原因在于其对用户需求的把握和刈运营商业务拓展的匹配上。在国 内，大部分用户是在城市内部移动，他们需要一种能提供在城市内部移动的通信 方式，而不太在意是否能够在不同的城市之间漫游使用。对于这些用户来说，通 信成本也是一个关键因素。p h s 正好满足了这部分用户的需要，首先，p h s 是一 种移动通信业务，具有移动通信的方便性；其次，p h s 又是市话，主要考虑的是 在城市内部的移动使用，因此收费向市话看齐；另外，p h s 不仅能提供传统的语 音业务，还可以提供很多增值业务，其中最常见的是数据业务，利用p h s 终端可 以提供3 2 k b i t s 或6 4 k b i t s 的数据通信速率，超过了g s m ，与g p r s 相比也毫不 逊色。此外，小灵通的增值业务还包括短信息、智能业务、有线无线一体化等等。 第二章p h s 系统概述 2 3p h s 系统结构及无线特性 表2 1p h s 空中接口丰要参数表 项目参数 使用频段1 8 9 3 5 m h z 一1 9 1 96 m h z 波长1 6 c m 载波间隔3 0 0 k h z 频点数8 7 频点宽度2 8 8 k h z 多址方式t d m a 工作方式t d d 调制方式 4 一q p s k 语音编码3 2 kb i d sa d p c m ， 每载波信道数4 传输速率 3 8 4 kb i t s 比特时长2 6 i x s 9 华南理t 大学硕士学位论文 p h s 系统中频点的使用分成控制载频和通信载频两类。控制载频承载信令， 通信载频上主要承载业务。日本p h s 系统分配了7 1 、7 3 、7 5 和7 7 号频点作为公 共系统的控制载频，而国内小灵通系统以2 6 、2 8 号频点为控制载频。控制载频周 围的频点留作保护之用( 具体的频点和在载波频率分配可通过查找p h s 系统频率 分配表得到) 。 r c rs t d 一2 8 标准规定了基站和手机终端的最大射频发射功率，如表2 2 所 示。最大射频发射功率允许有+ 2 0 、5 0 的误差。 表2 2p h s 的发射功率表 类型频率范围频点范围最大功率 1 8 9 3 6 5 m h z 1 9 0 5 9 5 m h zn o 1 3 7 、n o2 5 l 2 5 52 0 m w 以下 c s 1 9 0 6 2 5 m h z 1 9 1 55 5 m h zn o 3 8 - 6 9 5 0 0 r o w 以下 1 9 1 5 8 5 m h z 1 9 1 82 5 m h z n o 7 0 7 82 0 0 m w 以下 1 9 1 85 5 m h z 1 9 1 94 5 m h zn 07 9 - 8 2 5 0 0 r o w 以下 p s1 8 9 3 6 5 m h z 1 9 1 9 4 5 m h zn o 1 8 2 、n o 2 5 1 2 5 51 0 m w 2 3p h s 的特点及与其他移动系统的比较 p h s 来源于数字无绳电话系统，其空中接口的典型特点是：低辐射、微蜂窝 和优音质。从表2 2 可以看出，p h s 基站的发射功率最高为5 0 0 m w ，甚至低于普 通手机的最大发射功率，而p h s 手机平均发射功率只有1 0 m w ，这些构成了p h s 的最大特色：“环保”。在日本，p h s 手机是唯一允许在医院使用的移动电话。由 于p h s 基站的发射功率低，自然覆盖半径小，每个基站的蜂窝半径只有百米级， 与g s m 基站公里级的蜂窝半径无法相比，因此，p h s 基站的覆盖是采用微蜂窝 甚至微微蜂窝的方式来完成。微蜂窝与蜂窝相比，有利也有弊。其利在于同样的 面积，由于微蜂窝的基站数量多，相对容易吸收业务，缺点是增加了移动终端的 切换频率。针对这一特点，有两种解决思路：一是强调p h s 适合慢速移动，如步 行时使用，这时的切换频率可以接受；二是在终端上加以改进，现在有的p h s 手 机的切换时间只有o 2 s ，这种终端即使在快速移动时也可以自如切换。p h s 语音 编码采用了3 2 k b i t sa d p c m ( 白适应差分脉冲编码调制) 技术，该技术是传统 6 4 k b i t sp c m 技术的改进，传输数据量降低一倍，调制效果基本相同。因此，p h s 的通话质量和固定电话基本相同，比g s m 系统效果要好。表2 3 是p h s 系统与 1 0 第二章p h s 系统概述 其他移动通信系统空中接口参数的比较。 表2 3p h s 与其它移动系统的常见空中接口参数一览表 项目p h sg s mc d m ac d m a 2 0 0 0w c d m a 颁率范围( h z )1 9 g9 0 0 m ，1 8 0 0 m8 0 0 m【9 gl9 g 多址方式t i ) m at d m a c d m ac d m ac d m a 取工方式t d df d df d df d df d d 频点问隔( h z )3 0 0 k2 0 0 k1 2 5 m 12 5 m 5 m 传输速率( b i f f s ) 3 8 4 k2 7 0 8 kl2 3 m12 3 m3 8 4 m 比特时长( u s )2 637o8o 80 2 调制( 下行)4 - q p s k03 g m s ko p s ko p s ko p s k 调制( 卜行) 4 一q p s k 0 3 g m s k 0 0 p s k h p s kh p s k 语音编码方式a d p c mr p e 一【j pc e l pc e l pa m r 语音码率( b i f f s )3 2 k13 k8 k8 k1 2 2 k 滤波方式平方根升余弦滚降 03 高斯 f i rf i r平方根升余弦滚降 数据码率( b i f f s )6 4 k1 4 4 k1 44 k3 0 7 2 k3 8 4 k 终端最大功率1 0 m wo8 w ，2 w1 w 从上表可看出，p h s 空中接口在主要参数上与其他移动通信系统并没有太大 差异。比如在多址方式上，与g s m 相同，在调制方式上，与c d m a 相同。 实际 二p h s 与其他移动通信系统空中接口的最大差别在于发射功率，典型的 基站功率差别在4 0 5 0 倍。由于发射功率不同，导致基站覆盖范围不同，也就影 响了空中接口的特性和处理方式。基站覆盖范围不同，对应系统性能中不同的延 迟时间。延迟时间是空巾接口的关键指标，分为两种：下行链路信号延迟和上行 链路信号延迟。无线电波的传输速度是3 0 万公里秒，由于多径效应，反射波路 径要长于直射波路径，从基站到终端传输同样的信号，反射波花费的时间要多一 些。如果反射波路径多3 0 0 m ，传输时间要多花l u s ，因此p h s 空中接口下行链路 的信号最大延迟在0 1 s 到l 肛s 之间。而g s m 和c d m a 的下行链路信号最大延 迟远远超过1 p s ，甚至达到3 “s 以卜。上行链路的信号延迟是由丁终端到基站的 距离彳i 一样，即使终端与基站严格同步，不同终端的信号到达基站的时i l r j 也会有 差异，如果考虑多径效应，延迟的时间会更大一些。p h s 窄中接u ：行链路信号 的最大延迟在0 3 s 到l s 之间。而g s m 和c d m a 在典型的城市环境中上行链 路延迟时间可达到3 5l l s 。 由丁信号的延迟会造成码问干扰，影响空中接口的传输速率，因此，为减少 码间干扰，空中接口需要作额外的处理，如g s m 采用卷积、交织技术，c d m a 采用卷积、交织、循环冗余校验和扰码技术。而p h s 空中接口的一个比特的时长 是2 6 1 x s ，相对于l u s 的延迟，延迟时间对p h s 空中接口影响不大，因此p h s 空 中接口简化了信号处理过程，只使用了循环冗余校验和扰码，没有使用卷积、交 华南理上人学硕十学位论文 织技术，由于最大延迟时间短，信号的传输速度得到提高，为实现高速率的数据 传输提供了一个必要前提。 除了空中接口的差别外，p h s 空中接门的处理机制与其他移动通信系统也有 一定差别。如同样采用t d m a 技术的g s m 系统，其空中接口需要作频率规划， 其接口的频率分配预先已经规定好，而p h s 恰恰相反，其频率资源采用动态分配 机制，不必作频率规划。因此，p h s 系统可看作是一个自治型系统，基站根据其 所接受到的相邻基站发送的信息动态调整其工作频点。但p h s 系统是微蜂窝系 统，若单位区域内话务量很大，基站布放过于密集，或区域内很多基站布放位置 同处于相似高度且可视时，基站由于接受到过多相临基站的频率而无法选择可用 频点，l 司时也可能由于控制信道的时隙限制而出现控制载频干扰。因此，在组建 p h s 网络时，我们应充分考虑基站的站点规划，特别是基站周围的地理环境，把 p h s 自治域处在一个相对封闭的地理环境中，控制好基站信号的衰减，避免对附 近的自治区域产生干扰，从而更好地发挥p h s 自治系统的优点。 第三章p h s 系统网络组织 第三章p h s 系统网络组织 3 1p h s 系统网络演进 最初p h s 系统主要用于无线接入，定位为无线接入系统，其核心网络利用 v 5 接口与p s t n 网络中的交换机对接，网络结构如图3 1 ，这时的p h s 网络可 称为v 5 阶段。其网络组成如图3 1 所示： 图3 1p h s 网络组成( v 5 阶段) 由上图可以看出，p h sv 5 阶段的网络组成是：基站( c s ) 通过基站控制器 ( c s c ) 与接入网单元( a n u ) 相连，接入网单元( a n u ) 再与本地交换机( p s t n ) 连接，并组建网管系统对接入网络进行管理。即相当于将原来固定电话的铜缆 接入部分由无线接入所代替，其总体结构与有线接入类同。 这种结构的优点是网络组织简单，充分利用现有固话网络资源，投资成本 低，缺点在于：l 、v 5 与异种交