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移动通信技术 ( 第 2 版 )

移动通信技术 ( 第 2 版 ). 第 6 章 PAS 到 iPAS 的发展 及技术应用. 第 6 章 PAS 到 iPAS 的发展 及技术应用. 内容 PAS 的概念、特点、组成、关键技术及通信过程 iPAS 系统的基本结构及特点. 第 6 章 PAS 到 iPAS 的发展 及技术应用. 重点 PAS 的概念、组成、关键技术及通信过程 mSwitch iPAS PAS 基本结构 难点 PAS 信道分配技术、切换与漫游技术 mSwitch iPAS PAS 基本结构 目的和要求 掌握 PAS 的基本概念、系统组成及特点

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移动通信技术 ( 第 2 版 )

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  1. 移动通信技术(第2版) 第6章 PAS到iPAS的发展及技术应用

  2. 第6章 PAS到iPAS的发展及技术应用 • 内容 • PAS的概念、特点、组成、关键技术及通信过程 • iPAS系统的基本结构及特点

  3. 第6章 PAS到iPAS的发展及技术应用 • 重点 • PAS的概念、组成、关键技术及通信过程 • mSwitch iPAS PAS基本结构 • 难点 • PAS信道分配技术、切换与漫游技术 • mSwitch iPAS PAS基本结构 • 目的和要求 • 掌握PAS的基本概念、系统组成及特点 • 理解PAS的关键技术 • 理解mSwitch iPAS PAS基本结构

  4. 6.1无绳电话系统的发展及技术应用 • 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，手机和基站一起振铃，用户可选择一个接听

  5. 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

  6. 6.2PAS • PAS概念 • PAS的功能及特点 • PAS系统的组成 • PAS的关键技术 • PAS的通信过程

  7. 主要技术与参数 • 频率：1.9~1.915GHz基站信道数：4/8空中信号速率：384kb/sRP输出功率：500/200/10mWPS、FSU输出功率：10mW每帧时长：5ms从RPC到RP的最大连接长度：3.5km(φ0.4mm)；5.0km(φ0.5mm) • TDD、TDMA/FDMA信道动态分配（新的切换技术）话音编码：ADPCM（32kbit/s）调制：QPSK

  8. 6.2.1 PAS概念 • 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 • 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；覆盖区小，基站量大

  9. 6.2.2 PAS的功能及特点 • 功能 • 所有固话新业务 • 漫游、切换等移动性功能 • 报警定位、120急救呼叫功能 • 高速数据通信功能、ISDN服务：语音、数据、图像无线上网

  10. 特点 • 从用户角度 • 经济适用（单向付费、市话费率） • PS体积小，重量轻，待机通话时间长 • 功能完备：固话功能、移动功能、双机一号、虚拟号… • 语音质量好，保密性强（固话的音质、高于固话的保密性） • 绿色环保 • 从运营商角度 • 建网周期短，组网灵活 • 投资少，成本低 • 市场需求大，产出率高，回收期短

  11. 从技术角度 • 高密度 • 有线的音质 • 多业务种类 • 部署方便 • 透明的本地交换机集成 • 采用V5接口 • 抗多径干扰 • 安全性好 • 保密性好 • 手机电池寿命长 • RPC供电的RP，大功率RP • 多传输线路综合应用 • 室内信号覆盖差 • 切换频繁，有语音中断现象 • 移动速率低，RP数量大

  12. PAS提供的业务 • 数据业务：无线Internet接入 • 速率：32kbit/s、64kbit/s的接入，最高128kbit/s • 用户、网络侧增加少许设备 • C-Mode：手机直接无线上网 • 短消息业务 • 定位业务 • 定位精度高，50m内 • 切换中更新基站编号CS-ID----实现跟踪 • 业务功能：呼叫定位、位置查询、 跟踪 • 系统组成：定位服务中心PSLC、定位服务系统

  13. 6.2.3PAS系统的组成

  14. 局端设备COT（RT） • 向市话交换机LS提供模拟或数字接口 • 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 • 基站控制器RPC/CSC • 核心控制设备 • RPC通过最多4条E1与RT相连 • 接收基群信号，提取时间信号；向各RP馈电，话路集线控制，完成协议转换把时钟传给RP，实现同步工作 • RPC可与LS放置在一起，也可用传输线放置在远端

  15. 基站RP/CS • 通过空中接口与用户单元相连，通过双绞线与RPC相连 • RP通过双绞线馈电，并具有动态信道自动分配功能 • 类型 • 500mW基站：覆盖半径为2.5km，有4对外线，8根天线，可提供7路话音和1路控制信号 • 200mW基站：覆盖半径为1.5km，有1对外线，4根天线，可提供3路话音和1路控制信号 • 10mW基站：覆盖半径为150m，有1对外线，2根天线，可提供3路话音和1路控制信号 • 天线：不同增益、不同方向性、不同倾角的天线应用于不同的RP、不同的环境和地形地物状况

  16. 用户终端 • 手机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 • 网管系统NMS • 对整个网络进行集中管理：配置管理、故障管理、性能管理、安全管理

  17. 6.2.4 PAS的关键技术 • PAS工作频段与多址技术 • 信道结构 • 微蜂窝与信道动态分配技术 • 切换 • 漫游 • PAS中的协议

  18. 1. PAS工作频段与多址技术 • 频段：1.9~1.915GHz ----1.9GHz1895.15~1917.95MHz（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 • 载频数：77（1~69：话务；70~77：控制） • 我国PAS实际使用频段：18~67号频点 • 多址技术：FDMA/TDMA双工方式：TDD（时分双工）

  19. 信道结构 • 多载频时分双工、基于TDMA结构的动态信道分配方式 • 时隙帧结构 • 时隙： • 时隙×8帧(5ms)每时隙：5/8=0.625ms空中速率：240/0.625=384kbit/s

  20. 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

  21. 2.信道动态分配技术 • 概念 • 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

  22. 分配过程 • PAS手机首选优先级最高的频率号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26dBμV(-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40dBμV(-73dBm)为标准进行监测比较，直到找到可用信道为止

  23. 3.PAS的切换 • 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 dBμV）：低于A开始搜索其他RP • 切换保持电平B（26 dBμV）：低于B准备切换到其他RP • 切换电平C（24 dBμV）：低于C切换到其他RP • 目标基站电平D（ 32dBμV）切换到的目标RP信号必须大于32dBμV • PS或RP测得误码率＞10-6时，也将执行切换

  24. 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32dBμV时，手机开始搜索其他基站 • 当信号减弱到切换保持电平26dBμV时，手机开始准备切换 • 当信号降低到切换电平24dBμV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32dBμV以上 • 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 • 在切换过程中，不需要网络端监控

  25. 4.PAS的漫游 • 基于ATC技术的RT间漫游 • 当用户归属RT区漫游到访问RT时，ATC对其进行注册 • 在归属RT外的RT区呼叫时，ATC将呼叫导向归属RT • ATC将从归属RT来的呼叫导向用户可能到达的访问RT • 归属RT到访问RT的连接通过分配给用户的交换机端口进行 • 通话中的切换

  26. 基于S-ATC的RT间漫游 • 当手机用户从归属RT(RT1)漫游到访问RT(RT2)，用户发出注册请求，RT2检查是否是漫游用户 • 是，RT2负责向S-ATC发送路由申请和该用户的鉴权码，S-ATC收到后，向归属RT鉴权后完成注册 • 漫游通话切换

  27. C3与C4间漫游 • C3与C4间漫游引入P-GT节点解决漫游话务处理问题 • C4局间的漫游是通过设在C3局的P-GT实现 • C3局所有的ATC通过E1与P-GT相连 • 各C4的出局漫游可经过各局的根节点（ATC或CATC）连接到P-GT上 • C3与C4间的漫游属城际漫游 • 话务处理

  28. 6.2.5 PAS的通信 • PAS的空中接口 • 每载频4个TDMA/TDD信道任选一个为CCH，其余为TCH • 信道自动分配 • 分集收、发通过TDMA的RF开关控制

  29. 控制信道的复帧结构 • 复帧周期100ms(20个5ms 的帧)共20×8=160个时隙（80个上行，80个下行，共80个控制信道） • 间隔分配方式，同一地区正常工作RP数为40个

  30. 本地通信过程 • PS主呼 • PS被呼

  31. 鉴权 • 越区切换

  32. FSU主呼 • FSU被呼

  33. 3.异地漫游通信 • RT内的漫游 • 城市内的漫游 • 较小城市内的漫游 • 较大城市内的漫游 • 城际间的漫游

  34. 6.3 iPAS • iPAS=IP+PAS • WACOS概述 • mSwitch iPAS

  35. 6.3.1 WACOSiPAS • 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

  36. 1.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……

  37. 2.体系结构 • 组成

  38. 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

  39. WACOS iPAS运行支持系统(OSS) • 一组服务器 • 作用：实现IP信令、网管、用户管理、计费、漫游控制、系统/用户交互…… • 连接：用远程接入服务器RAS前端，实现到各GW的IP互联

  40. 无线接入子系统：与PAS相同 • IP信令网络 • 作用：实现网关间及网关与OSS间通信 • 组网方式 • GW与OSS均在中心局：通过LAN连接各GW、OSS • OSS在中心局，GW在LE附近：通过WAN互联OSS与GW；通过LAN互联各OSS服务器

  41. 3.系统工作原理 • 漫游注册 • 本地网关：分配PTN 被访网关(异地)：分配RTN • TS中用户信息表 • 漫游注册：TS信息更新（动态维护） • 系统协议框架 • GW-PSTN：SS7（No.7） • GW-OSS：IP/SNSP • W-RPC：Q.931 • RPC-RP：专用接口协议 • RP-PS：RCR STD-28

  42. 网络同步 • 主从同步主时钟：交换网络提供（高稳定度、高精度） • 鉴权 • 鉴权密码、RAND • F算法 • 结果比较

  43. 不同等级的漫游 • 同一RPC内RP间 • 同一GW内，RPC间 • 不同GW间 • 不同WACOS iPAS间 • WACOS iPAS与PAS间 漫游与切换过程与PAS中类似

  44. 6.3.2 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

  45. mSwitch iPAS版本的演进 • iPAS1.x、iPAS2.0、iPAS2.02 • iPAS2.4 — mSwitch2.2 • iPAS2.4.5 — mSwitch2.4 • iPAS2.5 — mSwitch2.5 • iPAS3.0 — mSwitch3.0 • mSwitch3.2 • mSwitch4.0 mSwitch2.4及以后的版本中，系统采用新的硬件平台

  46. 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 • 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

  47. mSwitch iPAS体系结构 • 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

  48. (1)网关子系统

  49. 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

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