空中接口协议 PPT课件

1 PNUA 072 3空中接口协议V0410 中兴通讯学院 2 概述协议模型和结构第一层标准第二层标准第三层标准 课程内容 3 第一章概述 4 RCRSTD 28标准化历程 协议的制定者 日本ARIB theAssociationofRadioIndustriesandBusinesses 和运营商 ARIB通常被称为RCR 制定协议的目的 为了发展数字移动电话系统 规定通过无线电波传输设备的应用准则 STD 28协议制定了PHS无绳电话通信系统的无线接口标准 此协议是基于不同无线电设备制造商 运营商和用户之间的参与和会话 从而达到有效利用无线电波频率 避免用户干扰 冲突等目的 5 1993年12月 制定V1 0版本 以语音业务为中心 1996年4月 确定了高速 高质量数据传输中的端对端传输控制规程 PIAFS 1997年11月 制定V3 0版本 确定64kb s非限制数字信息承载业务 1995年12月 制定V2 0版本 提出32kb s非限制数字信息承载业务标准及自营系统标准 RCRSTD 28标准化历程 6 二 PHS系统概述 7 1 系统组成 8 可以和PSTN和ISDN连接 采用干扰检测和规避机制 降低干扰 为PS和CS提供唯一的识别码 支持语音业务和非限制数据业务 公共的无线接口 符合标准的手机都可以和任何地方的基站进行无线连接 1 系统组成 9 TX 发送RX 接收横轴 时间 1 系统组成 10 2 PHS制式的射频标准 频率 1 9GHz 中国 1900MHz 1915MHz 多址方式 Multi TDMA 双工方式 TDD 每信道多址数 4 全速率编码情况 载波间隔 300kHz 11 调制方式 4相移QPSK 语音编码方式 32kbpsADPCM 空中传输速率 384kbps 发射功率 10mW 500mW 2 PHS制式的射频标准 12 频率范围STD 28协议在V2 0版本中频率范围1895 15MHz 1917 95MHz 共77个可用频点 这些频点中进行了分类 公用通讯频点 私用控制频点等 在V3 3的协议规范中 对频点进行了扩展 1895 15 1919 45共82个频点 同时日本在低端也扩展了5个频点 1893 65 1894 85MHz 在国内 无委规定的无线接入TDD方式用的频段为1900MHz 1920MHz 对于PHS系统的应用规定了其公众网的两个可选控制频点为26 1902 65MHz 和28 1903 25MHz 频点 2 PHS制式的射频标准 13 2 PHS制式的射频标准 14 1 发射特性1 1 发射功率标准 最大发射功率 对公用 public 基站 不大于500mW 对其他基站 手机和中继站 不大于10mW 但当公用基站使用频段在1893 65MHz 1905 95MHz时 最大发射功率应不大于20mW 使用频段在1915 85MHz 1918 25MHz时 最大发射功率应不大于2W 输出精度 满足 20 50 范围 3 收发信机规范 15 1 2 允许占用带宽 1 定义 占用带宽是指 包含99 发射能量的频率范围 有0 5 的能量在该频率范围的上端 0 5 的能量在该频率范围的下端 2 标准允许值为288kHz 3 收发信机规范 16 1 3 频率稳定度 1 定义 频率稳定度是指 在所占用的频率带宽内 对给定的频率可接受的最大频率偏移 2 标准绝对精度为 不大于 3X10 6 3 收发信机规范 17 2 接收特性2 1 灵敏度 1 定义当发射端采用2556比特二进制伪随机序列信号时 在业务时隙接收端误码率为1 时的接收输入电平 2 标准不大于16dBuV 3 收发信机规范 18 2 2 误码率特性 1 定义当发射端采用511比特周期二进制伪随机序列调制信号时 在业务时隙接收端误码率为1X10 5时的接收端输入电平 2 标准不大于25dBuV 3 收发信机规范 19 所有基站的控制信道使用相同的频点 基站业务信道的频率使用采用动态分配方式 不需要进行预分配 基站的频率分配在基站内部完成 不需要基站控制器参与 每一个TCH时隙均可使用申请频段范围内的所有频点 基站的可用频段范围可以通过网管进行参数下载 只有全网幀同步的网络才能获得最大的频谱利用率 4 信道分配方式 20 信道动态分配技术信道就是网络传输信息的通道PHS系统的频率与信道是在通话建立过程中基站通过一定的原则自行动态分配的 控制信道的分配控制信道的载频是固定的 不同的设备供应商提供的网络控制在频有可能是不同的中国采用26和28两个作为控制载频 但是基站控制信道的时隙是各不相同的 一个基站可以选用四个时隙中的任意一作为控制时隙 业务信道的分配业务信道的载频不是固定的 但是它遵循一定的原则 业务时隙可以选择除控制时隙外的其他时隙 4 信道分配方式 21 下行控制信道的周期为100mS 可设置 每个点上可重叠覆盖80个基站信号 基站控制信道时隙在明天凌晨同步的时候动态分配 4 信道分配方式 22 基站的TCH时隙在空闲的时候不断的进行干扰检测 当手机起呼时 基站挑选干扰最小的频点分配给手机 每一个TCH均可使用频段范围内的所有频点 无需频率预分配 4 信道分配方式 23 信道动态分配步骤步骤如下 手机在呼入 呼出和越区切换时首先选择优先级最高的载频号F 和时隙S 对所选的F 和S 信道进行干扰电平测试 如果所监测到的干扰电平值低于第一门限电平 dBuV 就选用该信道 否则进入下一步 选择下一个优先的载频号F 和时隙号S 重复上述 到 步 直到找到可用的信道为止 如果没有可用的信道 则按照上述步骤 到 步 以第二门限 dBuV为标准进行监测比较 直到找到可用信道为止 4 信道分配方式 24 信道分配举例 4 信道分配方式 25 逻辑控制信道LCCH LCCH的组成 BCCH 广播控制信道 PCH 寻呼信道 SCCH 信令控制信道 LCCH的超幀结构 26 无线用户的寻呼 PHS网络根据话务量的分布划分为若干个寻呼区 当无线用户做被叫时 IGW首先从HLR获取手机当前的寻呼区号 然后通知该寻呼区的所有基站通过PCH下发寻呼消息 基站的CSID内包含所属的寻呼区号 CSID随控制信道下发 手机在漫游过程中 发现登录基站CSID中的寻呼区号变化时 主动发起位置登记 PCH被分为8个组 被叫用户的PSNUM最后四位对8取模 然后被放在对应的那个PCH上进行寻呼 手机在待机过程中仅检测自己的PSNUM对应的那个PCH 27 PHS手机切换方式 基站内部时隙切换 TCHSWITCH 当通话过程受到干扰 导致FER上升时采取的切换方式 特点 切换速度快 200 300mS 与CSC无交互信令 基站间切换 HandOver 通话过程中 手机或基站检测到信号电平低于阈值时采取的切换方式 特点 切换过程中 手机首先搜索新的基站 通过重新呼叫的方式在新的基站上建立话路信道 然后由网络通知原基站释放信道 切换速度慢 1S 用户能明显感觉到通话中断 28 第二章协议模型及结构 29 在移动通信系统中 设备或子系统之间必须通过各种接口按照规定的协议实现互连 例如 越区信道切换主要由基站管理和执行 但还需通过无线接口向移动台发出一系列指令 协同完成信道的越区切换 接口代表的是两个相邻实体之间的连接点 协议是说明连接点上交换信息需要遵守的规则 30 一 RCRSTD 28协议的纵向划分 31 RCRSTD 28协议从纵向 即从其完成功能的高低次序来说 按电信网开放系统互连模式OSI OpenSystemInterconnectionModel 可分成三个层面 第一层 物理层第二层 链路层第三层 网络层 一 RCRSTD 28协议的纵向划分 32 物理层也称传输层 物理层主要完成两种功能 其一 是传送用户的业务信息 包括语音和数据 其二 是在系统各实体之间传送信令信息 一 RCRSTD 28协议的纵向划分 33 链路层主要完成数字无线链路接入的过程 包括寻址和中继控制 网络层是协议的最高层 它主要有三个功能定义 无线资源管理 RT 移动性管理 MM 和呼叫控制 CC 一 RCRSTD 28协议的纵向划分 34 二 RCRSTD 28协议的横向划分 35 横向划分就是指以通信过程来划分 通常 一个通信协议由呼叫连接阶段和通信阶段组成 STD 28协议中 把通信过程分为三个协议阶段 连接通道建立阶段服务通道建立阶段通信阶段 二 RCRSTD 28协议的横向划分 36 连接通道建立阶段 主要是建立无线电接口握手 服务通道建立阶段 主要是建立相互握手的基站和手机之间的呼叫连接 通信阶段 主要是进行通信和数据传输 二 RCRSTD 28协议的横向划分 37 第三章第一层标准 38 定义PS和CS识别码 错误检测 公用信道发送 接收 用户信息发送 接收 提供扰码功能 定义同步规则 一 功能 39 二 数据帧结构 40 三 物理信道类型 41 四 逻辑信道类型 42 按阶段划分 43 五 LCCH结构 44 计算分组号码方法 分组号 PS号码的最后4位数 MOD Npch Ngroup 1 1例 某PS号码050 312 7980分组号 7980MOD 4 2 1 1 2 1 3这样 该PS对应的组是P3 寻呼门限 8000 count h 超帧结构 45 六 时隙结构 控制时隙 下行 46 控制时隙 上行 47 七 信道编码格式 控制信道 48 通信信道 49 时隙中各种信号的功能 50 第四章第二层标准 51 一 功能 采用LAPDC协议 在通信信道上 建立多帧应答操作模式 Multi frameacknowledgedoperationmode 通过原语调用 为第三层实体提供可靠的信令传送通道 实现空中信令接口STD28协议第一 三层之间的随路信令传递 52 二 物理时隙和第二层帧的关系 SACCH信道 53 FACCH信道 54 SACCH一 二 三层帧结构关系 55 FACCH一 二 三层帧结构关系 56 第五章第三层标准 57 一 功能定义 第三层标准规定了在无线接口上建立 保持 切换和释放网络链接 以及PS区域登记和鉴权等进程 无线资源管理子层RT Radiofrequencytransmissionmanagement 负责无线资源管理 包括无线区域选择 无线链路建立和保持 切换及终止无线连接 移动性管理子层MM Mobilitymanagement 负责PS的移动管理 包括PS的位置更新和鉴权 呼叫控制子层CC Callcontrol 负责呼叫控制功能 包括呼叫建立 保持及释放 58 网络层的基本概念是编址 网络层协议就是把一个标记附加在每个消息上 用于区别不同的信息流 这个标志可以通过编址的方式对应于某个源点 某个宿点 连接参考或路由参考 从PS的角度看 消息的源点和宿点取决于应用协议 如表6所示 一 功能定义 59 一 功能定义 RT Radiofrequencytransmissionmanagement 无线资源管理子层功能 处理与无线信道管理相关的一些业务 如无线信道的设置 分配 切换 性能监测等 无线资源管理子层的作用是在一次呼叫过程中 在PS与CSC之间建立稳定的连接 并始终设法维持这种连接直到呼叫结束后将其清除 60 一 功能定义 MM Mobilitymanagement 移动性管理子层功能 移动管理协议主要支持用户的移动性 如跟踪漫游移动台的位置 对位置信息的登记 处理移动用户通信过程中连接的切换等 在PS和CS之间建立 保持及释放一个连接 管理由手机启动的位置更新 数据库更新 以及加密 识别和用户鉴权等事务 61 一 功能定义 CC Callcontrol 呼叫控制子层功能 呼叫控制支持以交换信息为目的的通信 它具有手机主呼 或被呼 的呼叫建立 或拆除 电路交换连接所必须的功能 CC协议实体中包括所有呼叫建立 呼叫释放以及补充业务处理所要求的信息都包含在此协议实体中 同时提供几个电信业务以及在不同业务之间转换是可能的 控制过程包括适当的检查手段