第6章其他移动通信系统

1、1 第6章 其他移动通信系统 2 l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 l重点 各类移动通信系统的基本概念 l难点 各类移动通信系统的基本工作原理 l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 l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 l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时即为宽带无线接入 l根据系统是否支持移动过程中的用户终端，无 线接入又

2、分为移动接入与固定接入。 4 l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 lWLAN的标准 lWLAN的结构 lWi-Fi 6 lWLAN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。 l在IEEE 802系列标准中，WLAN对应的是IEEE 802.11标准系统 7 lIEEE 802.11标

3、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 lWLAN可实现不同的组网模式 9 lWi-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 lWi-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 lWi-Fi的物理层数据传输过程 11 lWiMAX概述 l网络结构 l关键技术 12 l微波接入全球互通WiMAX以IEEE 802.16系列 宽频无线标准为基础 lWiMAX技术的出现，弥补了Wi-Fi

4、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。 lWiMAX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 lWiMAX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 lWiMAX应用

5、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 lWiMAX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 lWiMAX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 lOFDM/OFDMA l多天线技术AAS l链路自适应 l面向连接的MAC层协议及QoS服务 l动态带宽分配 l安全性保障 18 l无绳电话系统

6、l无线寻呼系统 l卫星移动通信系统 l集群移动通信系统 l限定空间的移动通信系统 19 l无绳电话系统概述 lPAS liPAS 20 l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 l系统原理 组成：基站和手机(均有一套收发信机) 原理： l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。 l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，手机和基站一起振铃，用户可选择一个接听 21 l主要系统 CT-1(第一代模拟系统) l一个基站对一个或多个手机 l小范围使用 l缺点：音质差、频率利

7、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) l主要技术：TDD、FDMA、ADPCM l组成：手机、基站、网管中心、计费中心 l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 l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，利用手机或固定无线单元 进行信息交换 l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 l与移动电话网相似的结构，利用智能网

8、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 lPAS系统的组成 24 l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 l用户终端 PS 固定用户单元FSU lPAS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 l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 l频率利用 频段：1.91.915GHz -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

9、+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 l前4个时隙下行，后4个时隙上行，提供4个双向信 道 l任选一个信道作CCH，其余3个作TCH l通信繁忙地段，可作基站捆绑 27 l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 lPAS手机首选优先级最高的频率号F#和时隙号S# l对所选的F#、S#信道进行干扰电平测试 l如所监测到的干扰电平值低于第一门限电平 26

10、dBV(-87dBm)，就选用该信道。否则进入第4 步 l选择下一个优先的频率号F#和时隙号S# l重复上述第2至第4步，直到找到可用信道为止 l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 lPAS切换 PAS微蜂窝技术基站覆盖范围小，切换频繁 lPS、RP均在监测信号强度RSSI和误码率BER l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 l切换选择电平A（32 dBV）：低于A开始搜索其他RP l切换保持电平B（26 dBV）：低于B准备切换到其他RP l切换电平C（24 dBV）：低

11、于C切换到其他RP l目标基站电平D（ 32dBV） 切换到的目标RP信号必须大于32dBV lPS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 l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 l当信号减弱到切换保持电平26dBV时，手机开始准备切 换 l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 l当 PS或RP测得误码率10-6时，执行切换 手机本身有自动执行切换功能 在切换过程中有短暂的语音中断现象 在切换过

12、程中，不需要网络端监控 31 l本地通信过程 PS、FSU主呼 lRPC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。 l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 liPAS=IP+PAS lWACOS概述 lmSwitch iPAS 33 l概念 基于下一代网络(NGN)的综合解决方案 无线接入概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 l系统特点

13、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 l系统组成 36 WACOS iPAS 网关（GW） l位置：分布于本地交换中心 l作用：实现不同协议相互转换 l协议：Q.931、SS7、V5.x、TUP、SNSP l连接： 通过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 l

14、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) l可升级（ mSwitch、 iPAS ） l实现电路交换到分组交换的演进，并有效结合 l支持多种标准协议 多用户业务类型接入、多业务提供 l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 l基于全IP的mSwitch平台 l多业务统一平台 l多协议iPAS节点(Node) l支持SS7信令点共享 l支持高速IP总线 l同时支持无线与有线接入 l支持大量先进的功能和业务 l采用高性能的软交换平台 l采用功能强大的后台管理系统 l先进的I

15、P信令网络 l针对运营商不同情况提供解决方案 39 lmSwitch 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 l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 40 41 l网关子系统 组成：iPAS网关、iPAS节点和SG 连接： l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 l通过IP与其他业务控制、及OSS通讯 体系结构：主/从堆叠形成iPAS Node l实现SS7信令点共享 从iPAS2.4

16、.5始，用SG提供多GW统一信令连接 lSG负责信令连接，iPAS GW只负责语音连接 lSG集中提供信令连接，不改变原话音中继及呼叫处理方式 42 l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 lmSwitch 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 ln+1冗余备份，多TS间负荷分担且保持同步 lTS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 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

17、器）：用于保存和维护 所有用户信息 lSLR支持n+1负荷分担，多个SLR之间互为备份 lSLR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 liTS支持主备冗余 46 l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 l协议：TCP/IP和SNMP l技术：Web，面向对象的Java程序设计方法 l层次式结构(两层)： NMS(网络管理层)和EMS(网元管理层) l功能组件： INMS(位于NMS):拓扑、故障、性能、安全等 OMC(位于EMS)

18、: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 l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 liPAS网关子系统 iPAS节点方式配置 l网关堆叠，多网关共享一个SS7信令点 l主/从网关通过LAN或宽带IP互连 l信令由主网关进入

19、，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 50 SG方式配置 l所有信令连接的LSTP、LE全部连至SG SG转换、选路、转发至各GW liPAS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 l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 l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 l特点 通信范围大 通信容量大 地面站小型化 传输时延大 l使用频段

20、卫星通信的频率范围为100MHz10GHz 已经使用的地球站 l发射频率：5.925GHz6.425GHz l接收频率：3.7 GHz4.2 GHz 54 l原理 由卫星和地球站组成 l地球站可以是固定用户，也可以是移动台 l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 l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 l用低噪放将来自卫星的微弱信号放大成合格信号 l发出足够大的功率，保证卫星可靠接收上行信号 55 l原理 通信卫星和地球站的工作原理 56 l卫星移动通信采用的技术 系统技术 l频率复用 l多址技术 l多波

21、束 l星上交换 信号处理技术 l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 l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 l专用系统，为海上船舶提供通信服务 l由同步卫星、岸站、船站和地面网络组成 l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 l大容量的公用系统 l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 l概念 一种专用的调度系统 由控制中心、基站、调度台、移动台组成 常用来进行警车、出租车等的调

22、度 “集群”是指多个无线信道被多个用户使用 l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 l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 l系统原理 60 l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 l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 l覆盖方式 泄漏同轴电缆LCX 直放站 室内天线分布系统 62 l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 l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 63 l信号延伸的一种手段 l实际上是一个双