无线窄带接入技术.ppt

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1、第 8 章 无线窄带接入技术,8.1 无线通信基础,8.1.1 蜂窝通信理论1蜂窝通信的由来移动通信采用蜂窝结构以前，主要采用大区制的组网方式。所谓大区制，指的是一个基站来覆盖整个地区，系统运行在允许的最大功率和最高天线上，频率不能再用。,大区制的特点是只有一个基站，覆盖面积大，因此所需的发射功率也比较大，另外大区制的信道数量有限，因此信道容量较小，随着移动通信的发展，渐渐地不能满足系统容量增长的要求。相对于大区制，蜂窝移动通信系统也被称为小区制,2蜂窝的基本概念采用正六边形主要有两个原因：第一，正六边形的覆盖适用于数量较少的小区，少量的发射站；第二，正六边形小区覆盖相对于四边形和三角形小区覆

2、盖费用低。蜂窝小区大小各不相同，取决于人口密度及分布、人流活动路线和场所。,表8-1蜂窝小区的分类,陆地移动通信系统通常采用宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝。每个蜂窝小区设一个基站，该基站与周围的一些基站通过电话线和数据控制线与移动交换中心连接，再经汇接局接入市话网。当移动用户从一个小区向另一个相邻小区移动时，基站控制中心发出越区切换指令，使移动用户进入新的小区以后仍能保持通信的连续性。,3蜂窝小区的频率复用在频分多址和时分多址系统中，为了降低蜂窝小区的干扰，相邻小区均使用不同的频率。但为了提高频谱利用率，采用空间划分的方法，在不同的空间可以进行频率再用。由若干个小区组成一个区群（Cluster，也叫

3、做“簇”），区群内的每个小区占用不同的频率，另一个区群可重复使用相同的频带。不同区群中的相同频率的小区产生同频干扰，也被称做共道干扰。,4蜂窝小区的干扰移动通信系统蜂窝小区的干扰分为三种：互调干扰、临频干扰和同频干扰。当有两个以上的频率作用于一非线性电路时，由这两个（或多个）频率会互相调制产生新的频率输出，如果这个新频率恰好落在某一个信道而被工作于该频率的接收机接收，即构成对该接收机的干扰。,避免或抑制互调干扰主要通过4种措施：增大发射机之间的耦合损耗；提高接收机的抗互调指标；对发射机进行有效的功率控制；不使用三阶互调频率的信道。,临频干扰是指邻近频道或相邻频道之间的干扰，也被称为邻道干扰。,

4、减少临频干扰的措施有：提高接收机的中频选择性以及优选接收机指标，同时限制发射机的临频辐射，规定发射机临频辐射应该70dB(和载频功率相比)；在移动台功率方面，应在满足通信距离的要求下，尽量采用小功率输出，以减小服务区，可以通过功率控制使得移动台接近基站时降低发射功率；使用天线定向波束指向不同的水平方向以及指向不同的仰角方向。,在蜂窝系统中，由于采用了频率复用，所以存在同频小区。与有用信号具有相同频率的非有用信号对有用信号所造成的干扰称为同频干扰，也被称为共道干扰或同道干扰。,8.1.2 无线传播与天线1无线电波传播瑞利衰落是一种符合多径效应而发生的信号衰落，设计过程中通常都是采用瑞利衰落曲线来

5、分析。,图8-1 瑞利衰落图,2移动通信的电波传播特点（1）传播环境复杂地形、地物、地质以及地球的曲率半径等都会对电波的传播造成影响。（2）传播环境不断变化移动通信的信道是变参信道。（3）环境被电磁噪声污染传播环境本身是一个被电磁噪声污染的环境，而且这种污染日益严重。,3分集技术为了提高系统的抗多径的性能，一个有效的方法是对信号分集接收。（1）分集技术的概念分集技术的基本思想是：将接收到的多径信号分离成不相关的（独立的）多路信号，然后将这些多路分离信号的能量按一定的规则合并，使接收的有用信号能量最大，而提高接收端的信噪功率比，对数字信号而言，使误码率最小。,（2）时间分集时间分集指将信源比特分

6、散到不同的时间段中发射出去。交织就是一种时间分集方式，它可以在不附加任何开销的情况下，使数字通信系统获得分集。交织器的作用就是将信源比特分散到不同的时间段中，以减轻衰落带来的对重要码位的同时干扰。交织器有两种结构类型：分组结构和卷积结构。,图8-2 分组结构的交织示意图,（3）频率分集扩频技术就是一种频率分集，采用扩频技术的CDMA数字移动通信系统的接收机利用多径信号中含有可利用信息的特点，通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比，通常采用RAKE接收机来实现。RAKE接收机是通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并在一起。,图8-3 RAKE接收机原理示意图,RAKE接收机利用

7、相关器检测出多径信号中最强的m个支路信号，然后对每个RAKE支路的输出进行加权、合并，以提供优于单路信号的接收信噪比，并在此基础上进行判决。,图8-4 RAKE接收机中信号的合并和检测位置,具体的合并方法通常有3类：选择式合并、最大比合并和等增益合并。,（4）天线及分集技术利用两副天线可以实现分集技术，空间分集空间分集是利用场强随空间的随机变化实现的。移动通信中空间分集的基本做法是在基站的接收端使用两幅相隔一定距离的天线对上行信号进行接收，这两幅天线分别称为接收天线和分集接收天线，其中接收天线可以与发射天线分别设置，也可以与发射天线合二为一，即收、发共用一幅天线。,为了保证分集效果，接收天线和

8、分集接收天线之间必须保持一定的空间间隔，称为分集天线之间的距离D。,极化分集在移动环境中，两个在同一地点极化方向相互正交的天线发出的信号呈现互不相关的衰落特性，利用这一特性，在发端同一地位置分别装上垂直极化和水平极化天线，在收端同一地位置也分别装上垂直极化和水平极化天线，就可得到两路衰落特性不相关的信号。极化分集是用同一频率携带两种不同极化方式的信号，来获取分集增益。,4天线技术（1）天线的类型根据作用可分为发射天线和接收天线。按照天线的结构形式，天线可以分为线状天线和面状天线；按照工程对象可分为通信天线、广播电视天线和雷达天线等；按照天线所使用的频率，可分为长波天线、中波天线、短波天线、超短

9、波天线和微波天线。在移动通信中，通常又分为基站天线和移动台天线。,（2）天线的理论基础天线问题实质上是电磁场问题，它的理论基础是电磁场理论。（3）天线的主要技术指标 天线的方向性天线的方向性表示天线辐射电磁波在空间的相对分布情况，它可以从天线的方向图和方向性系数等多方面来确定。半功率角度半功率角度是指辐射功率不小于最大辐射方向上辐射功率一半的辐射扇面角度。,输入阻抗天线的输入阻抗是天线的一个重要指标，因为它直接影响天线输入的效率。天线的输入阻抗就是指加在天线输入端的高频电压与电流之比。天线的输入阻抗与天线的长短、粗细、馈电点的选择以及周围环境等因素有关。天线的效率天线的效率表示天线辐射功率的能

10、力。,天线增益 极化接收天线与发射天线的极化必须互相适应，即达到极化匹配。（4）移动通信天线 基站天线基站天线按照辐射方向分类，可分为全向天线（亦称无方向性天线）和定向天线。移动台天线,移动台天线应具有如下特点：移动台收发共用一根天线，由此，移动台天线都具有足够的带宽；在水平方向内天线是无方向性的；在垂直面内尽可能抑制角方向的辐射；天线的电器性能不应受到因移动而产生的振动、碰撞和冲击等的影响；体积小，重量轻，由于用户量大，造价要低廉。,8.2 移动通信关键技术,移动蜂窝系统是连接移动用户与PSTN或因特网的一种无线接入网形式。移动蜂窝系统的主要特征是能为用户提供移动性接入业务。,8.2.1 信

11、道分配技术1空闲信道的选取方法在移动通信系统中，采用多信道共用技术是提高频率利用率的有效方法。目前在移动通信公网中常用的空闲信道的选取方式为专用呼叫信道方式，专用呼叫信道方式是在系统所使用的信道中设置1个或两个专门用于呼叫的信道，这些信道不用于通话，而是作为控制信道，专门用于处理用户的呼叫、向用户发出选呼和指定通信用的语音信道等。,专用呼叫信道的具体工作方式为：只要移动台未通话，均停在呼叫信道上守候。专用呼叫信道方式的主要优点是处理呼叫速度快，用户等待时间短，当用户数很多，呼叫又比较繁忙时，专用呼叫信道的效率较高，因此这种方式适用于呼叫频繁的大容量系统，目前800MHz、900MHz与1800

12、MHz频段上的公用移动电话网均采用专用呼叫信道方式。主要缺点是会发生同抢,2信道分配信道分配技术使用的好坏，既与系统的可靠性有关，又与频率资源的利用率有关。目前常用的主要有固定信道分配和动态信道分配两种信道分配方式。（1）固定信道分配方式固定信道分配方式是把某个（些）信道固定分配给某个小区。优点是信道分配方法相对固定，分配技术成熟，已在许多移动通信系统中使用。缺点是信道的利用率不如其他方式，当话务量增加时，容易造成阻塞。,（2）动态信道分配动态信道分配方式是根据用户话务量随时间和位置的变化情况，对信道进行动态分配优点是可以使有限的信道资源得以充分利用，但采用动态分配方法时，需要混合使用任意信道

13、的天线共用设备，而且在每次呼叫时，需要高速处理横跨多个基站的庞大算法。在实际应用中还经常采用固定分配与动态分配混合使用的方案，即混合信道分配方法。对于某些预先可预测的话务量变动的情况，可以采用柔性信道分配的方法。,8.2.2 编码技术移动通信的编码技术包括信源编码和信道编码两大部分，信源编码是为了提高信息传输的有效性，信道编码（差错控制编码）是为了提高信息传输的可靠性。,下面分别对信源编码和信道编码加以介绍。1信源编码信源编码的目的是有效地将信源转化成适于在信道中传输的数字信号。按照信源信号是离散的信号还是连续的信号，可以将信源编码分为离散信源编码和模拟信源编码。在移动通信系统中，模拟信源编码

14、主要指语音编码。,（1）离散信源编码离散无记忆信源离散平稳信源（2）语音编码,语音编码分类根据信号压缩方式的不同，通常将语音编码分为波形编码和参量编码两种基本类型。波形编码是将随时间变化的信号直接变换为数字代码，力图使重建的语音波形保持原语音信号的波形形状。参量编码称为声源编码。利用人的发声机制，对语音信号的特征参数进行提取，再进行编码。,混合编码将波形编码和参量编码组合起来，即以参量编码为基础，并附加上一定波形编码的特征，克服了原有波形编码和参量编码的弱点，结合各自的长处，保持了波形编码的高质量和参量编码的低速率，在4kbit/s16kbit/s速率上能够得到高质量的合成语音。混合编码的主要

15、参量是比特率、语音质量、复杂度与处理时延。,移动通信中的语音编码移动通信对语音编码的要求是：编码速率要适合在移动信道内传输，纯编码速率应低于16kbit/s；在一定编码速率下语音质量应尽可能高，即解码后的复原语音的保真度要高；编、解码时延要短，总时延不得超过65ms；要能适应衰落信道的传输，即抗误码性能要好，以保持较好的语音质量；算法的复杂程度要适中，应易于大规模电路的集成。,数字移动通信系统中均采用混合编码。GSM系统采用的就是规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LTP）的混合编码方式，PHS系统采用ADPCM语音编码。,2信道编码信道编码的目的是以加入多余的码元（监督码元）为代价，换取信息码

16、元在传输中可靠性的提高，即信道编码的主要作用是进行差错控制。,（1）信道编码的基本类型按照监督位完成功能的不同，信道编码可以分为检错码和纠错码两种类型。按照信息码元和监督码元之间的检验规律，信道编码又可以划分为线性码和非线性码。按照信息码元和监督码元之间的约束方式的不同，信道编码还可以划分为分组码和卷积码。,（2）线性分组码分组码是往要发送的信息比特中添加一些监督比特，以形成一定长度的码组，记为(n,k)。监督码与信息码之间具有某种特定的关系，利用这种关系可以在接收端对接收到的码元进行检错或纠错。分组码的特点是码组的长度固定，误码不扩散。所谓线性分组码中的分组是指编、译码过程是按分组进行的，即

17、按每k个信息为一组，进行编译码；而线性则是指分组码中的编码特别是监督码按线性方程生成。,循环码是一种非常实用的线性分组码，绝大多数实用化的线性分组码都是循环码。,（3）卷积码卷积码是在一定长度的编码中，把前后码元按一定的规则相关连起来以形成整个的码输出。它是一种非分组的有记忆编码。在编码器复杂程度相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。,（4）移动通信中的信道编码在现代数字移动通信系统的信道编码中，常常是既使用分组码也使用卷积码。在GSM中无线信道按其功能可分为业务信道（TCH）和控制信道（CCH）,图8-5 GSM信道的基本编译码方式,在GSM系统中，信道编码从总体上讲可分为以下3个步骤。用分

18、组码（系统循环码）进行外编码，建立由“信息比特+奇偶校验比特”构成的码字，然后在其后面加若干个比特的“0”作为尾比特。用卷积码进行内编码，即将步骤中得到的“信息比特+奇偶校验比特+尾比特”用卷积码进行编码，建立“编码比特”。采用重排（随机接入信道RACH和同步信道SCH除外）和交织技术分离由衰落引起的长突发错误，改造突发信道为独立错误信道。,8.2.3 多址接入技术为了保证多用户正常地进行通信，需要采用有效的多址接入技术，简称多址技术。移动通信系统的多址方式有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）4种方式。多址方式直接影响到通信系统的容量,在频域

19、和时域都可以实现双工通信，分别称为频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。频分双工指为一个用户提供两个确定的频段上行（从移动台到基地台）频段和下行（从基地台到移动台）频段，其上行频段和下行频段的频率分配在整个系统中是固定的。频分双工适用于为每个用户提供单个无线频率的移动通信系统。时分双工是用时间而不是频率来提供上行链路和下行链路。时分双工允许在一个信道上通信。通常把多址系统的多址接入方式和双工技术一起来描述。,1频分多址（FDMA）技术频分多址技术是将可以使用的带宽分成多个频率互不重叠的信道，每个信道具有一对频率（接收频率和发射频率），每个用户需要通信时都被分配给一个信道，该信道的宽度应能传输

20、一路信息数据且相邻信道之间无明显串扰。频分多址移动通信系统中，任意两个移动用户通信都必须经过基站来中转，因此一对移动用户要实现双工通信需要占用两个信道（4个频率）。频分多址技术的优点是技术成熟、设备简单，缺点是容量小、抗干扰能力差。模拟移动通信系统采用频分多址技术。,2时分多址（TDMA）技术时分多址技术将时间轴划分成许多时隙，不同用户使用不同的时隙，N个时隙组成一帧，以帧的形式传送，达到共用信道目的。在时分多址移动通信系统中所有用户都使用同一射频带宽，按一定的秩序分不同时间发射。在TDMA/TDD系统中，每帧中的时隙一半用于上行链路，一半用于下行链路。而在TDMA/FDD系统中，上行链路和下

21、行链路具有完全相同或相似的帧结构，但它们使用的频段不同。与采用频分多址的模拟移动通信系统相比，采用时分多址的数字移动通信系统的移动用户容量提高了56倍。在频率利用率、保密性、数据传输和语音质量等方面也都有了很大的改善。,3码分多址（CDMA）技术码分多址技术是建立在扩频技术基础之上的一种多址技术，故码分多址又称为扩频多址（SSMA）。扩频技术的主要特征是使用码速率比信息数据速率高得多的伪随机码扩展基带信号的频谱，使其成为具有极低功率谱密度的宽带信号。,码分多址技术具有以下主要优越性。具有很强的抗干扰能力，特别是在抗多径效应方面效果显著。在码分多址移动通信系统中，无论采用的是TDD方式还是FDD

22、方式，许多用户都共享一个频率。能工作在低功率谱密度下，低的发射功率对移动用户的辐射小，对健康有利。,由于不同用户使用不同的扩频编码，使得没有正确的扩频码就无法实现解调，所以码分多址移动通信系统具有一定的保密性。由于采用相关接收方式，码分多址移动通信的接收机可以在信噪比很低的情况下工作，使信号具有很强的隐蔽性。与频分多址和时分多址不同，码分多址系统是干扰受限系统，减小干扰可以直接增加系统容量。,在CDMA蜂窝移动通信系统中，由于相邻小区使用相同频率，可以实现软切换技术。所谓软切换技术简单地说就是“先接后断”，即当移动台越区时，移动交换中心先给移动台接续上，当确认后才断掉原有话路。与采用时分多址的

23、GSM系统所用的“先断后接”的硬切换相比，CDMA蜂窝移动通信系统基本上消除了掉话现象。CDMA蜂窝移动通信系统的固有干扰是多址干扰对蜂窝移动通信系统容量起主要制约作用的正是系统本身存在的固有干扰,4空分多址（SDMA）技术空分多址是利用用户空间特征的不同来实现多址通信的。,8.2.4 移动通信交换技术1移动台位置的确定（1）位置登记的基本概念在移动通信中，移动台的位置是通过位置登记的方法来确定的。所谓位置登记就是移动台通过接入信道向网络报告它的当前位置。移动交换中心（MSC）是与归属位置寄存器（HLR）和拜访位置寄存器（VLR）相连的，这两个寄存器就是用来存储移动台位置信息的。,（2）位置登

24、记方式 定期登记 位置区登记在大容量的蜂窝移动通信系统中大多采用位置区登记方式2切换的分类切换由无线测量、网络判断和系统执行3个步骤完成。,（1）越区切换在GSM网中，每个相邻小区都有不同的频率组，当一个正在通信的移动台从一个小区进入邻接的另一个小区时，移动交换中心（MSC）或基站控制中心（BSC）就要使在原小区的一个信道上的通话切换到另一小区的无线信道上，并且切换时不能影响正常的通信。将实现这一技术的切换称为越区切换。,（2）漫游切换漫游是指移动台从一个通信管理服务区移动到另一个通信管理服务区，仍能继续享受服务的功能。漫游是移动通信的一种业务，完成这种业务必须要经过位置登记、转移呼叫和越局信

25、道切换，把这种切换称为漫游切换。,（3）硬切换“先断后接”的切换方式称为硬切换。（4）软切换软切换是指在越区切换时，移动台并不断掉与原基站的联系而同时与新基站联系，当移动台确认已经和新基站联系上后，才将与原基站的联系断掉，也就是“先接后断”。CDMA数字移动通信系统采用的就是软切换技术。,3漫游技术（1）漫游的分类根据系统对漫游的管理和实现的不同，可将漫游分为3类。人工漫游。半自动漫游。自动漫游。,（2）自动漫游技术的实现 位置登记归属位置寄存器（HLR）和拜访位置寄存器（VLR）主要是为实现漫游功能而设置的部件，也是数字移动网中所特有的，它们在位置登记中起数据库的作用。位置登记指移动通信网不

26、断跟踪移动台在系统中的位置，位置信息存储在HLR和VLR中。,路由重选根据发起向HLR查询的位置不同，有两种重选方法：原籍局重选和网关局重选。（3）移动用户漫游号码（MSRN）分配MSRN用作路由重选，它对MS和PSTN用户均不可见。,分配方法有以下两种。按位置分配 按呼叫分配MSRN是分配给漫游移动台的号码，用以实现漫游呼叫，其组成取决于它登记的位置、组网方式以及分配和处理的方法。,根据各国对PSTN/ISDN的要求，移动台漫游号（MSRN）具有可变的长度。MSRN为临时性用户数据，存储在HLR和VLR中。,国际移动台漫游号码 国内移动台漫游号码位置区识别码（LAI）,VLR地址,8.3 无

27、线市话接入系统,8.3.1 ZXPCS系统特点ZXPCS(中兴个人无线通信系统)主要有以下特点。（1）通过开放标准的接口，提供全网的互连互通功能，同时方便了各种新业务的引入（2）容量大、性能高、扩容便捷,（3）采用大小基站混合组网的方式，达到良好的覆盖性能（4）信道利用率高，组网灵活方便（5）通信质量高、保密性强、通信安全可靠（6）综合性网管、架构清晰、功能强大、安全可靠、使用方便,8.3.2 ZXPCS系统结构ZXPCS个人无线通信系统包括3个功能层次：业务提供层、业务控制层和无线接入层。业务提供层主要包括短消息（SMC）、智能网（IN）和语音信箱（VM）；业务控制层主要包括归属位置寄存器（

28、HLR）、互联网关（IGW）和操作维护模块（OMM）；无线接入层主要包括接入网络单元（ANU）、基站控制器（CSC）、基站（CS）、移动终端（PS）和无线接入侧网管。,1互联网关（IGW）IGW提供话路分配及跨地市互连互通接口，实现不同地市无线市话网的互连互通。IGW在ZXPCS系统中处于业务控制层，主要完成功能为：提供话路管理、话路接续及移动性管理、本地数据库，同时提供操作维护等管理平台所需的集中监控通道。,IGW系统采用多模块全分散控制的结构形式，主要包括中心交换模块（CSM）、移动外围模块（MPM）、访问外围模块（VPM）和操作维护模块（OMM），其中中心交换模块包括交换网络模块和消息交

29、换模块。,图8-7 ZXPCS-IGW系统结构,2业务处理模块（MPM）MPM是ZXPCS-IGW中基本的独立模块，可完成本模块内部用户之间的话路接续和信令的处理，可将本交换模块内部的用户和其他交换处理模块的用户之间的信令和话路接到SNM中心交换网络模块上。,图8-8 MPM硬件原理图,MPM包括数字中继单元（DTU）、模拟信令单元（ASIG）、互连单元（IWU）、主控单元（CLTU）、数字交换网单元（NETU）和光接口单元。光接口单元包括FBIU和SDTU两种，FBIU的主要功能是将MPM与中心模块网之间用多对主备光纤连接起来，SDTU主要用于与PSTN网大容量汇接时，提供传输与中继处理功能

30、。,（1）数字中继单元（DTU）主要功能是：线路信号码型接收发送及变换（HDB3/AMI码与内部NRZ码的转换）、帧同步时钟的提取、帧同步及复帧同步和检测告警。（2）模拟信令单元（ASIG）,ASIG主要提供以下功能。接收DTMF和MFC，由T网来的下行信号最先经串并变换存入存储器，然后由信号处理机按DFT方法测出功率电平，判断信号类别再通知CPU处理。发送DTMF和MFC，将要发送的双音频及其电平固化在EPROM中，发送时按125ms周期对其循环读取，然后将它们送到某个HW线上。作为音（TONE）板时，有语音录入和语音读取两种功能。,（3）互连单元（IWU）互连单元（IWU），用来实现移动数

31、据业务。主要提供对PSTN和ISDN网络的互连功能（IWF）；透明/非透明，异步/同步300bit/s、1.2kbit/s、2.4kbit/s、4.8kbit/s、9.6kbit/s及12kbit/s非限制数字等双工电路型承载能力；传真等电信业务。,（4）主控单元主控单元包括模块处理器（MP）、通信板（COMM）、监控板（MON）、环境监测板（PEPD）和共享内存板（SMEM）。MP是中央处理机，其主要任务是扩展页面存储器管理、总线驱动、总线管理、中断管理、MP主备管理和以太网接口控制器等，可以提供两个10/100Mbit/s以太网接口，一个用于与后台交换信息，另一个用于控制层扩展。通信板（C

32、OMM）是MP与外围处理单元之间通信的枢纽，也是No.7信令单元的第2层处理层。,监控板（MON）是对ZXPCS-IGW系统中不具备与MP通信功能的子单元实现监控。环境监测板（PEPD）能处理外接传感器提供的二次信号，对交换机工作环境参数如温度、湿度、烟雾和红外等实时监测，并上报MP，一旦发生异常情况立即启动告警箱报警。共享内存板（SMEM）为主备MP提供可同时访问的8k字节的双端口RAM和共享的2M字节RAM，同时提供相应容量的一位数据奇偶校验位。,（5）数字交换单元数字交换单元。主要完成以下功能：完成模块内部用户的话路接续交换（MPM中）；与中心局交换网模块互连实现模块间的话路接续；提供M

33、P与外部单元信息通信的半固定接续；支持n64kbit/s动态时隙交换。,（6）光接口单元（7）同步时钟系统ZXPCS-IGW的时钟同步系统由基准时钟板（CKI）、同步振荡时钟板（SYCK）及时钟驱动板（CKCD）构成，为整个系统提供统一的时钟，又同时能对高一级的外时钟同步跟踪。,3中心数据库模块（VPM）VPM模块完成VLR中心数据库功能，单个VPM模块支持60万用户集中数据库。VPM模块硬件结构和MPM基本相同，只比MPM模块少了DTU、ASIG、IWU。,4消息交换模块（MSM）MSM模块主要完成各模块之间的消息交换。5中心交换模块（SNM）中心交换模块是多模块局系统的核心模块，主要完成多

34、模块系统的各模块之间的话路交换，并将来自多模块的通信时隙经半固定连接后送至MSM。,图8-9 SNM原理图,6HLR/AUC系统HLR与IGW同处于ZXPCS系统的业务控制层，HLR主要作用是存储网络中所有的移动用户的信息，包括用户的标识、用户的位置区信息及用户的服务类别等。ZXPCS-HLR/AUC系统主要由四部分构成，分别为共路信令处理部件（CPM）、业务处理部件（HSM）、数据部件（HDM）和操作维护部件（OMM），每级内部采用模块化设计经。,共路信令部件（CPM）采用全分散控制结构。是ZXPCS-HLR/AUC的No.7信令处理模块，提供与IGW的No.7信令链路连接，完成No.7信令

35、的MTP、SCCP、TAP功能并提供与业务处理机的接口。业务处理机是实现整个HLR/AUC系统功能的核心，采用TCP/IP与数据库服务器、No.7前置级、操作维护等模块通信。,图8-10 ZXPCS-HLR/AUC硬件结构图,操作维护部件（OMM）用于对HLR/AUC进行管理，主要包括权限管理、数据配置、安全管理、性能统计、故障管理、诊断测试、用户设备跟踪、信令跟踪、版本管理、文件管理、业务观察、时钟管理和数据库管理等功能。,7接入网络单元（ANU）ANU提供内部接口与IGW相连，使用户通过本地网进行话音的呼入呼出控制，提供集线控制功能。,ANU的主要功能包括：（1）提供与互连网关的接口；（2

36、）提供与基站控制器的接口；（3）对用户呼叫、漫游、切换、补充及数据业务提供无线接入部分支持；（4）提供无线接入部分网络管理接口；（5）实现对无线接入部分设备（ANU，CSC，CS）的操作维护功能。,图8-11 ANU功能结构图,8基站控制器（CSC）CSC提供对基站（CS）的控制，执行信令转换、分配话音和信令时隙。,图8-12 CSC功能结构图,基站控制器的主要功能包括：提供多个基站的接口，对基站进行控制；分配话音和信令时隙，接续LC网，同时对多个基站进行信道分配；CSI和CSMC板及U口状态监控，并向ANU报告；将从CS侧过来的ISDN信令转换成内部信令送给AUN；将ANU发来的内部信令转换

37、成ISDN的信令发给CS侧；在协议转换的基础上，配合完成呼入、呼出及切换流程；请求鉴权密匙三元组，对用户进行鉴权控制。,9基站（CS）CS是无线收发单元，是用户与基站控制器之间的通信传输中继站，CS的主要功能如下：提供与基站控制器的I接口；提供状态指示、维护测试功能；提供无线收发功率和信道的管理；提供帧同步控制功能；提供空中协议RCR STD-28 Ver.2与I协议的相互转换。,基站支持组控方式工作，多个基站可以进行捆绑，共用一个控制信道。基站有智能基站、增强型基站、无线市话大基站和无线市话小基站等几种不同的类型。,10移动终端（PS）ZXPCS终端为可移动手机。手机的工作方式如下。（1）开

38、机搜索过程（2）本地登记（3）手机作主叫（4）手机作被叫（5）手机切换,PS从和某基站的连接转换到和另一个基站的连接时，通话依然保持着，称为切换。当PS的接收信号强度低于某个阀值时（26dBuV），PS将接收另一个基站的信号，如果CS无空闲信道，还需寻找下一个CS进行切换。在切换时如果信道忙，最多搜索12个CS，搜索最长时间为8s，此时还不能完成切换，将返回原基站进行通话，如果信号仍然很弱，手机会很快发起第二次切换。如果返回时原基站信号太弱，就会断话，听忙音。在信号很弱的交叉覆盖区，手机可能会在几个CS间反复切换，从而导致话音时断时续。,当手机移动到新的呼叫区时，会向网络侧发出登记请求，通话过

39、程中跨PA切换时，先切换，等通话结束后再向网络侧发起登记。,8.3.3 ZXPCS系统软件1ZXPCS-IGW软件概述ZXPCS-IGW软件系统主要由运行子系统、数据库管理子系统、信令子系统、移动用户子系统和操作维护子系统构成。（1）运行支撑子系统运行支撑子系统又分为操作系统、控制子系统、装载子系统和文件管理子系统等部分，向上层应用程序提供一个虚拟机环境。,（2）信令处理子系统信令子系统分为以下功能模块：随路信令处理（S/R2）模块；No.7信令的链路级模块（第2级）；No.7信令的消息传输模块（第3级MTP）及信令连接控制模块（SCCP）；No.7信令的综合业务数字网的用户部分模块（ISUP

40、）；No.7信令的电话用户部分模块（TUP）；No.7信令的事务处理能力部分模块（TCAP）；No.7信令的有线智能用户部分模块（INAP）。,（3）移动用户子系统移动用户子系统主要完成移动用户的基本交换功能，同时完成移动性和安全性管理，进行切换、补充业务、短消息业务和智能业务等业务，并完成与PSTN等公网、专网之间的信令转换，与ANU的接口处理。移动用户子系统包括接入处理部件、MAP处理部件和TM处理部件3部分。,（4）操作维护子系统操作维护子系统的软件结构分为前台模块、服务器模块与客户端模块。服务器模块是运行在操作维护服务器上，完成对各操作维护台以及前台的管理，并完成对统计、故障信息以及其

41、他操作维护信息的存储，承担各网元与客户端之间的消息转发与数据存储的功能，是整个操作维护子系统的核心；前台模块是运行在HLR、VLR、IGW、SC等网元的主处理器中，为操作维护子系统对网元的访问提供接口，并同时收集各网元的统计信息、故障信息以及其他信息；客户端模块运行在操作维护台上（即客户端），是操作维护与操作员的人机界面，可以完成操作维护的功能设置、数据的显示与历史信息的查询等操作。,（5）数据库管理子系统数据库管理子系统主要包括数据表的定义、描述、操作和维护等方面，能方便灵活地提供和进行系统数据配置，提供呼叫路由选择、号码分析、数据的配置和维护等功能，并且对用户数据及其他信息进行存储和管理，

42、为移动用户子系统提供高效而可靠的数据服务。,2ZXPCS-HLR/AUC软件概述 ZXPCS-HLR/AUC软件由运行支撑子系统、信令处理子系统、业务处理子系统、数据库子系统和操作维护子系统5部分组成。,3IGW/VLR业务及软件处理流程（1）IGW/VLR业务主要提供语音业务、短消息业务、移动用户的双音多频（DTMF）二次发号和移动用户的附加业务等。（2）位置更新位置更新操作就是数据库相关用户位置信息的更新，数据库的数据更新体现在分布式数据库的数据更新，在系统中HLR的用户数据作为整个系统的信息来源，应该先更新HLR，再更新相关的VLR。,位置更新的处理流程如下：请求鉴权信息 位置更新请求,

43、（3）呼叫流程主叫呼叫流程如下：呼叫建立 请求鉴权信息 接入完成 回铃 应答 进入通话,被叫的呼叫建立流程如下：入局呼叫建立 请求鉴权信息 接入完成 应答,（4）切换切换分为两种：ANU内部切换和ANU间切换。ANU内部切换处理流程如下：切换要求 切换证实 释放资源,IGW间切换处理流程如下：切换要求 切换证实 释放资源,（5）短消息处理起呼短消息处理流程如下：请求鉴权信息 输出鉴权信息 短消息请求 短消息证实,终呼短消息处理流程如下：短消息路由 短消息请求 鉴权过程 接入完成 短消息证实,8.3.4 ZXPCS系统组网方式系统主要有以下两种组网方式。（1）单模块MPM组网（2）以中心架CSM为核心带多个MPM组网,1IGW/VLR组网方式ZXPCS-IGW具有强大的、灵活的组网能力,图8-13 中小容量成局组网方式,图8-14 大容量成局组网方式,2HLR/AUC组网方式ZXPCS-HLR/AUC由共路信令处理部件（CPM）、业务处理部件（HSM）、数据库部件（HDM）以及操作维护部件组成。（1）组网形式（2）组网原则3系统基站数量估算,