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PHS无线通信交换系统管理和数据分析
目录
摘要III
AbstractV
第一章绪论1
1.1PHS无线接入系统1
1.2无线终端2
1.3天线2
1.4基站3
1.5基站控制器4
1.6无线交换机4
第二章PHS无线通信交换系统管理与数据分析7
2.1局数据7
2.1.1数据操作8
2.1.2系统参数9
2.1.3用户数据12
2.1.4PCS数据15
2.2局管理16
2.3用户管理19
2.4驱动文件管理21
2.5功能扩充23
2.6ODBC数据源配置方法24
2.7库操作28
第三章PHS的发展31
3.1PHS在中国的发展31
3.2PHS无线市话的未来发展之路31
第四章结束语33
参考文献35
致谢37
附录39
PHS无线通信交换系统管理和数据分析
摘要
PHS(PersonalHandy-PhoneSystem)无线通信系统又称“个人便携式电话系统”,是根据日本无线电系统研究与开发中心RCR于1992年制订的标准草案RCR-STD28《第二代无绳电话系统》研制开发的数字无绳电话系统。
它将市话传输交换与无线接入技术有机结合在一起,利用市话的交换传输资源,以无线方式提供在一定范围内具备移动漫游性能的个人通信终端。
简而言之,就是通过一定的技术手段,使传统意义上的固定电话可以在无线网络覆盖范围内随身携带、移动使用。
按照“信息产业部电(2000)604号”文件的规定,将“PHS作为固定电话网的补充和延伸,定位于小范围低速移动无线接入”,所以PHS无线通信系统属于一种小范围低速移动无线接入技术(无线本地环路)。
本文主要是介绍PHS无线通信交换系统管理与数据分析,利用无线交换机对服务区内的移动用户进行通信控制和管理。
为实现无线子网基本通信功能,PHS无线通信交换系统必须的数据为系统参数、用户数据和PCS数据,系统参数定义本交换局上下承接的基本数据;用户数据定义模拟用户板所接入系统的固定用户数据及移动用户的部分数据;PCS数据定义通过基站及基站控制器接入系统的移动用户参数。
关键词:
PHS,无线,局数据
PHSwirelesscommunicationssystemsmanagementanddataanalysis
Abstract
PHS(PersonalHandy-PhoneSystem)wirelesscommunicationsystemknownaspersonalportablephonesystemwhichisbasedontheJapaneseRCRradiosystemresearchanddevelopmentcenterin1992formulatedthedraftstandardsRCR-STD28second-generationcordlesstelephonesystemdevelopedbydigitalcordlesstelephonesystem.Itwillcombinatetransferandexchangeofthecitywordswithwirelessaccesstechnology,whichprovidewithinacertainrangeofmobileroamingwiththepersonalcommunicationterminalsinusingwordstheexchangeoftransmissionresourcesatwireless.Inshort,itshouldbeabletothetraditionalsenseofthefixedtelephonewithinthewirelessnetworkcoveragetoportableandshiftfixedusethroughcertaintechnicalmeans.Inaccordancewith,theMinistryofInformationIndustry(2000)604documents,PHSasafixedtelephonenetworkoftheextensionandofthesupplementary,targetedatsmall-scalelow-speedmobilewirelessaccess.Therefore,PHSwirelesscommunicationssystembelongstoasmalllow-speedrangeMobilewirelessaccesstechnology(wirelesslocalloop).
ThisarticleintroducePHSwirelesscommunicationsswitchingsystemsmanagementanddataanalysis,whichcontrolandmanagementserviceareaofmobileusersusingwirelessswitches.Fortherealizationofthebasicnetworkofwirelesscommunications,PHSwirelesscommunicationssystemsmustexchangethedataforthesystemparameters,userdataandPCSdata,thesystemparametersdefinitebasicdatafortheexchangetoundertakethebasicdatafromtoptobottom;userdatadefinitethesimulation-useraccesssystemFixeduserdataandthepartdataofmobileusers;PCSdatadefinitemobileusersaccesssystemparametersthebasestationcontrollersandbasestations.
Keywords:
PHS,Wireless,Thedata
第一章绪论
PHS(即小灵通)通信系统采用TDD,32位ADPCM传输方式,PHS系统中一个载频分为8个时隙。
其工作频率为:
1895~1918MHz,频率间隔300KHz。
PHS系统的频率利用率较高,因此系统容量大,降低了移动台发射功率,延长了电池使用时间。
PHS系统采用动态信道分配(DCA)技术,支持手机自动漫游,越区切换,可自动完成鉴权和加密,电话的保密性和防盗打能力大大提高,支持移动速度达40Km/h。
PHS系统价格低廉,可以在交换设备上增加新的功能。
PHS系统终端为移动台和手机,不仅能传输话音,而且在数据传输方面PHS有着其它无线产品所无法比拟的优势。
此外,它的发射功率平均只有10mW和其它系统相比优势明显,是市话网业务的良好补充而且越来越受到重视。
1.1PHS无线接入系统
图1.1PHS无线接入系统网络拓扑图
PHS无线接入系统如下4部分组成
:
移动终端、基站、基站控制器、无线交换机。
移动终端与基站之间通过电磁波构成无线链路。
呼叫发起时,话音先要经过A/D电路的数字化处理,分成20ms的音段。
此后是话音编码,以降低比特率,信道编码以控制差错。
经加密后这些比特形成8个1/2突发脉冲串(对应每20ms的话音)。
最后,它们填充在适当的时隙里,发送给基站。
基站由收发信机和控制单元组成,通过无线接口与移动终端连接,通过有线或无线链路与基站控制器相连接,并完成无线接口的认证和保密、无线资源管理和用户单元登记、路由选择等多种功能。
一个基站覆盖半径可以是50m~500m(微区)或500m~5km(大区),也可以是5km~50km(宏区),这决定所采用的接入方式。
基站控制器是实现有线与无线信令代码的转换,提供与无线交换机、基站的接口,对无线信道的分配进行控制,并对基站监测。
一个基站控制器可以控制多个基站。
无线交换机完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费等功能。
同其它交换机协同工作,完成移动用户的位置登记、越区切换和自动漫游等。
还可提供面向系统其他功能实体和面向固定网(PSTN等)的接口功能。
1.2无线终端
PS(PersonalStation)移动台就是常说的“手机”,可完成语音编码,信道编码,信息加密信息的调制和解调、信息的发射和接收。
本实验系统采用小灵通,即PHS(PersonalHandy-phonesystem)手机。
PHS采用RCR-STD28协议作为空中无线接口标准,采用微蜂窝技术,RCR-STD28规定手机的发射平均功率≤10mW,峰值功率≤80mW,发射功率不可控。
除此之外,有关PHS手机发射功率的测量还有:
1)载波关断泄漏功率≤80nW
2)发射瞬态响应特性:
脉冲上升、下降时间≤13μS
3)杂散发射功率相对载波电平(衰减量)≥50dB,或绝对电平≤2.5μW。
由于PHS手机发射功率比较小(仅为普通GSM手机的1/10-1/20),对别的手机或无线设备干扰也小,它的待机时间、通话时间都比较长。
1.3天线
1)全向天线:
在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,也就是平常所说的无方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,一般情况下波瓣宽度越小,增益越大。
全向天线在移动通信系统中一般应用于郊县,覆盖范围大。
2)定向天线:
在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,也就是平常所说的有方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,同全向天线一样,波瓣宽度越小,增益越大。
定向天线在移动通信系统中一般应用于城区,覆盖范围小,用户密度大,频率利用率高。
3)智能天线:
将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号。
同时,利用各个移动用户间信号空间特征的差异,通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰,使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。
本实验系统设备使用的是1C7T智能天线,即1个控制信道7个话音信道,为无线用户提供比较高的系统容量。
1.4基站
CS(CellStation)是无线设备基地台,主要功能是在服务区域内建立小区的无线电覆盖,为手机(PersonalStation)接入无线通信网络提供接口。
它是从用户到网络以及从网络到用户之间的通信传输中继站。
其内部的同步时钟均由CSC提供。
CS和CSC之间的通信基于标准的ISDN协议,CS和PS之间的通信基于RCRSTD-28协议,它规定了BS的使用频段、通信协议等内容。
1)空中接口:
PHS空中接口采用TDMA多址接入方式,物理通道分成下行通道和上行通道两种,以帧为单位,一帧的长度为5ms,包含8个时隙(每个时隙625us),下行通道占用其中连续的4个时隙,其余4个时隙保留给上行通道。
每个时隙都有编号,下行和上行对应时隙(间隔2.5ms)编号相同。
每个时隙包含240bit的数据,因为每秒钟有200×8=1600个时隙,传输1600×240bit=384kbit的数据,因此PHS空中接口的传输速率为384kbit/s。
2)频段:
RCRSTD-28v3.2,规定的公用使用频率范围为1893.5MHz—1919.6Mhz,每300K为一个频率段,共87个频点。
私用使用频率范围为1983.5MHz—1906.1MHz,每300K为一个频率段,共42个频点。
3)时钟同步:
8KHZ帧同步。
BSC的U接口设置为本地(LT)模式,CS的U接口设置为网络(NT)模式,BSC通过有线方式同步CS。
4)空中接口同步:
在多个BS互相可见的条件下,为保证BS之间不互相干扰,系统采用线路同步方式,保证在一个100ms的复帧内每个5ms帧同步。
BSC接收GPS的1pps信号,并产生300ms同步脉冲给BS,BS同步该时钟保证在两次同步之间系统时钟漂移少于30us。
CS在收到同步命令后,扫描分配给自己的C-CH时隙,若无干扰,占用并同步,若有,申请重新分配。
5)防雷措施:
室外基站提供信号线上的感应雷防护。
当有感应雷电波侵入信号传输线时,室外基站的防雷组件将以纳秒级(<50ns)的响应速度切断信号并呈现低阻抗状态,迅速将雷电流泄放到大地,并把由雷电引起的过电压限制在用电设备允许承受的耐压范围以内,以确保基站设备的安全运行。
1.5基站控制器
CSC(CellStationControl)主要完成对基站的控制和管理,为基站提供远端馈电,分配空中无线信道,完成64kb/sPCM语音编解码,提供基站线路同步的时钟基准、完成无线单元系统的数字中继接入、传输协议转换、以及提供各类增值服务等。
功能特点:
1)完成各种无线协议的转换。
2)注册管理:
建立并维护所有注册在该BSC下PS的信息并实时通知BS。
3)鉴权管理:
根据BS提供的PS鉴权码,按照鉴权算法产生的数据和PS提供的计算结果比较并提交给本地交换机比较结果。
4)接受GPS或其他BSC提供的基准时钟信号,控制基站线路同步。
基站控制器主要由以下几部分组成,即中心处理机模块(CPM)、BSC控制模块(CTL)、U接口模块(UIM)、DSP模块(DSP)和电源模块(PM)。
1)中心处理机模块(CPM):
提供对JAZ06P的硬件操作管理、软件信令处理、提供系统增值服务功能等。
2)控制模块(CTL):
具有时钟生成、时钟分频以及时钟同步功能。
可通过E1线或H.110总线与交换机实现时钟同步,以及通过U口线与基站实现时钟同步。
提供基站线路同步时钟,具有数字交换功能,可灵活地对U口话音、信令与数字中继芯片的各个时隙上的话音、信令进行相应交换。
可根据用户容量选择不同规模的交换矩阵。
3)U接口模块(UIM):
通过ISDN的BRI(基本速率接口)与所控制的基站BS进行外部通信。
一个BSC最多可控制和支持16个BS,BS的馈电电源由BSC以远端供电方式提供与控制。
4)DSP模块:
主要完成ADPCM/PCM语音编解码转换。
ADPCM高速通道是同步的时分复用数字话音/数据路径,由上行、下行数据流组成,它的比特率为32kbps。
一个BSC最多有60个ADPCM语音通道。
5)电源模块(PM):
将-48V电压转换成+5V,供BSC使用。
1.6无线交换机
无线交换机主要对服务区域内的移动用户进行通信控制和管理。
例如:
1)呼叫的处理和控制;
2)过区切换和漫游的控制;
3)用户位置信息的登记与管理;
4)用户号码和移动设备号码的登记和管理;
5)服务类型的控制;
6)对用户实施鉴权;
7)为系统中连接中央交换局及为其它公用通信网络,如公用交换电信网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)提供链路接口,保证用户在转移或漫游的过程中实现无间隙的服务。
图1.2无线交换机图
主框板位图如下:
1)MCU主控板:
系统结构为多处理机协同处理,各处理机之间通过一条高速系统总线发生关联,MCU是系统的主处理机,包含两级处理机,具备33M/50M/66M工作主频。
它包含如下模块:
AVP语音处理模块:
通过不同程序配置在系统中实现不同的功能。
提供128M字节内存,16M字节FLASH存储器,提供10M以太网接口。
作为语音播放平台时,可以提供128个端口,可固化1024秒语音,单板可提供语音总时长大于4小时。
DTPM4E1数中处理模块:
实现发送和接收中国一号和国际R2数字型线路信号、七号信令语音通路管理、连接母局和远端模块、ISDN基群接口通信等,支持自向闭环测试和对端测试,支持与网络接口测试,处理机为MC68360,拥有一定容量的SRAM和EPROM,每块处理机板上装有4个标准的A接口电路,包括发送驱动、时钟提取、弹性缓冲、帧定位/复帧定位、码型变换、衰耗控制等功能。
DSP用户处理模块:
对用户电路板进行管理和定期扫描,进行呼叫和语音处理。
NCP网络处理模块:
主要完成OAM与各模块之间的数据转发,以实现模块远置;实现二级时钟,主/备时钟可实现命令切换、手动切换、故障切换;与DSU的内部通信的功能,从而完成对各个远置模块实现数据以及程序的转发。
TSP电话信令模块:
作为交换机主处理机MCU下属功能部件之一,是交换系统的公共资源设备,配套相应的用户板可支持256路。
MTU内测处理模块:
能够精确对用户线进行测试,可以测试用户接口测试,满足国标的最新要求。
2)SLIC32用户接口板
提供32路模拟用户电路接口;为模拟用户至PCM公共通道的接口;
作为数字交换机与模拟用户端之间的接口电路,完成包括馈电、振铃、状态控制、过压保护、二/四线转换、编码/解码、内测/外测、极性倒换等功能(BORSCHT);
指示灯:
红色表示偶数路占用;绿色时表示奇数路占用,黄色时表示两路均占用;
3)SS7P:
七号信令处理机,主要实现SS7信令的第二、第三层功能,单块SS7P板可提供8条LINK;
4)DYPM:
用户层二次电源:
具有+5V、-5V、铃流等多路输出,为本框所有单板提供电源;
5)三级时钟板:
可提供8kHz、2048kHz、2048kbit/s三种输入基准源信号接口,提供BITS接口。
跟踪外部基准信号、过滤外基准的抖动、漂移等,使其本身输出的定时信号具有高频率准确度和稳定度,为交换机提供一个优良的时钟源。
第二章PHS无线通信交换系统管理与数据分析
2.1局数据
PHS无线通信交换系统管理与数据分析主要是利用无线交换机对服务区内的移动用户进行通信控制和管理。
其数据结构说明为
:
1.系统参数:
有关系统主要特征的数据。
2.用户数据:
有关本局用户编号范围、号码、终端类型、业务权限等参数的数据。
3.AVPM半永久语音连接数据:
定义AVPM半永久语音。
4.局向中继数据:
关于本地中继路由、电路配置、信令方式、出/入局特征的数据。
5.路由中继数据:
关于长途中继路由、电路配置、信令方式、出/入局特征的数据。
6.字冠数据:
有关号码分析、号码翻译、路由选择、双编路字冠、时间编路字冠、字冠权限、过网字冠数据、本局所开放特种业务的数据等。
7.CENTREX:
有关本局虚拟用户交换机的数据。
8.配置数据:
有关各交换模块部件配置、公共资源配置的数据。
9.DLE/RSU数据:
有关本局所带的DLE或RSU的数据。
10.ISDNDSS1数据:
ISDNDSS1信令系统链路层与网络层相关参数。
11.智能网数据:
本局作为INSSP时的相关数据。
12.PCS数据:
PCS移动用户接入系统配置数据。
13.系统黑白名单:
本局提供的黑白名单表。
14.广告业务数据:
本局提供的广告服务业务数据。
15.连选用户组特征数据:
描述本局连选用户组的引示号码及计费号码。
16外局主叫用户权限数据:
本局对外局主叫用户的呼叫权限说明。
17.用户指定目的码限制或接续数据:
登记指定用户的限制或允许接续的目的码。
18.V5接口数据:
关于本局LE侧V5接口配置、链路配置、保护组等数据。
19.半固定连接数据:
64KB/S端到端透明数字连接数据。
20.群间呼叫限制数据:
关于按群呼叫限制和开放的数据。
21.时限器参数:
有关系统通用定时器的数据。
22.升位描述:
描述本局升位时从何种字冠升位为何种字冠。
23.统计数据输出时间:
描述系统输出原始统计信息的时间段。
24.SDH链路配置数据:
有关SDH接口板配置的链路情况。
25.SDH时钟配置数据:
有关SDH接口的时钟配置情况。
26.单板七号数据:
有关七号信令链路配置。
局数据的功能有:
1)局数据库维护管理包括增、删、更新、查找记录等。
2)完成与服务器的通信,实时接收和处理来自服务器的信件,完成局数据库的日常维护和管理。
3)生成系统、模块加载数据,生成七号信令部件的加载数据,为加载数据命令提供数据。
4)服务管理功能,为维护人员提供方便适用的数据分类统计、查询及打印等功能。
为实现无线子网基本通信功能,必须数据为系统参数、用户数据和PCS数据;系统参数定义本交换局上下承接的基本数据;用户数据定义模拟用户板所接入系统的固定用户数据及移动用户的部分数据;PCS数据定义通过基站及基站控制器接入系统的移动用户参数。
2.1.1数据操作
打开系统,首先是数据总览界面:
在数据树窗口中,列出了所有的有权访问的局,如果某个局已经和数据库连上,就会在
这个局的子树内列出该局的数据项。
如果要查看数据,需要双击数据树窗口内的数据目录才能打开该目录。
所有的操作和WINDOWS的资源管理器基本相同。
如果双击了某个数据项或在某个数据项上按了回车,我们就会看到数据操作界面:
在数据编辑窗口中,分为两列,左边一列是数据名称,名称后“[]”内的是数据限制,其中有两个数字的表示其有效的最小值和最大值。
在数据查看窗口里每选中一行数据,这行数据就会在数据编辑窗口里对应出来。
2.1.2系统参数
打开“系统数据”里的“系统参数表”
系统参数表用于说明整个系统的一些主要参数,如系统配置的交换模块的数量、交换局类型、同步参数及交换局信令码点等。
系统参数是交换局的必备数据。
系统参数由以下数据项组成
:
1.万层起始字冠:
本局带有用户时,必须选择此项。
数值为本局号码编号的前3位。
2.本局级别:
按本局所处位置选择级别。
3.编号长度:
即本局号码编号最小为3位,最大为8位。
4.内部码长:
当本局号码编号为7位以上时,选择4或5。
5.升位标志:
当本地网在升位阶段时,应选择“以升位”。
选择该项可使系统在适当的时候对主叫用户发送升位辅助音。
当市话网未升位或升位已告一段落,应选择“未升位”。
6.国际长途加发0标志:
当本局作为发端长话局且要求国际长途去话呼叫在国家号后加发“0”字冠时,应选择“加发”。
否则应选择“不加发”。
一般情况下,选择“不加发”。
7.局类型:
用于确定运行局的类型,即使作为局用交换机还是用户小交换机。
8.长途区号:
[不含0][4]:
当本局作为长途局或者长/市合一局,取本地长途区号。
9.万层号数[1,4]:
暂不使用。
10.外时标A模块[0、31]、外时标A群号[0、191]、外时标B模块、外时标B群号:
为同步需要,可指定本局与某上级局同步,具体要指名本局的那一模块那一数字中继群输出时标。
11.局间送空号音选择:
按国际要求,去话呼叫收到空号信号,空号辅助音由发端长途局、终端长途局或终端市话局发送。
对于本局用户发出的出局呼叫,遇空号信号,可根据数据定义选择两种不同的处理方式:
一种是接通主叫用户和出中继,空号辅助音由后续局发送。
一种是对中继拆线并启动本局的空号辅助音向主叫用户发送。
12.本局信令点(信令点、分信令区、主信号区)编码:
用于描述本局信令点编码数据,本局可以编定四种信令点编码,分别为国内主用、国内备用、国际主用、国际备用。
若
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