空中接口協(xié)議

1、PNUA-072-3 空中接口協(xié)議V0410,中興通訊學(xué)院,,概述 協(xié)議模型和結(jié)構(gòu) 第一層標(biāo)準(zhǔn) 第二層標(biāo)準(zhǔn) 第三層標(biāo)準(zhǔn),課程內(nèi)容,第一章 概述,RCR STD-28標(biāo)準(zhǔn)化歷程,● 協(xié)議的制定者：日本ARIB(the Association of Radio Industries and Businesses) 和運(yùn)營商。（ARIB通常被稱為RCR）● 制定協(xié)議的目的：為了發(fā)展數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng)，規(guī)定通過

2、無線電波傳輸設(shè)備的應(yīng)用準(zhǔn)則。STD-28協(xié)議制定了PHS無繩電話通信系統(tǒng)的無線接口標(biāo)準(zhǔn)。此協(xié)議是基于不同無線電設(shè)備制造商、運(yùn)營商和用戶之間的參與和會(huì)話，從而達(dá)到有效利用無線電波頻率，避免用戶干擾、沖突等目的。,1993年12月，制定V1.0版本，以語音業(yè)務(wù)為中心。,1996年4月，確定了高速、高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸中的端對端傳輸控制規(guī)程－PIAFS。,1997年11月，制定V3.0版本，確定64kb/s非限制數(shù)字信息承載業(yè)務(wù)。,1995年12

3、月，制定V2.0版本，提出32kb/s非限制數(shù)字信息承載業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)及自營系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。,RCR STD-28標(biāo)準(zhǔn)化歷程,二.PHS系統(tǒng)概述,1、系統(tǒng)組成,可以和PSTN和ISDN連接。,,采用干擾檢測和規(guī)避機(jī)制，降低干擾。,為PS和CS提供唯一的識(shí)別碼。,支持語音業(yè)務(wù)和非限制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。,公共的無線接口，符合標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)都可以和任何地方的基站進(jìn)行無線連接。,1、系統(tǒng)組成,TX : 發(fā)送 RX : 接收 橫軸 ： 時(shí)間,1、系

4、統(tǒng)組成,2、PHS制式的射頻標(biāo)準(zhǔn),頻率：1.9GHz；中國： 1900MHz～1915MHz 。,,多址方式：Multi-TDMA 。,雙工方式：TDD 。,每信道多址數(shù)：4（全速率編碼情況）。,載波間隔：300kHz 。,調(diào)制方式：π/4相移QPSK 。,,語音編碼方式：32kbpsADPCM 。,空中傳輸速率：384kbps 。,發(fā)射功率：10mW－500mW 。,2、PHS制式的射頻標(biāo)準(zhǔn),頻率范圍 STD-28協(xié)議在V2.0版本

5、中頻率范圍1895.15MHz～1917.95MHz，共77個(gè)可用頻點(diǎn)，這些頻點(diǎn)中進(jìn)行了分類，公用通訊頻點(diǎn)，私用控制頻點(diǎn)等。在V3.3的協(xié)議規(guī)范中，對頻點(diǎn)進(jìn)行了擴(kuò)展，1895.15～1919.45共82個(gè)頻點(diǎn)，同時(shí)日本在低端也擴(kuò)展了5個(gè)頻點(diǎn)，1893.65～1894.85MHz。在國內(nèi)，無委規(guī)定的無線接入TDD方式用的頻段為1900MHz～1920MHz，對于PHS系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)定了其公眾網(wǎng)的兩個(gè)可選控制頻點(diǎn)為26（1902.65

6、MHz）和28（1903.25MHz）頻點(diǎn),2、PHS制式的射頻標(biāo)準(zhǔn),2、PHS制式的射頻標(biāo)準(zhǔn),1：發(fā)射特性1.1：發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)：最大發(fā)射功率：對公用（public）基站,不大于500mW.。對其他基站，手機(jī)和中繼站，不大于10mW。但當(dāng)公用基站使用頻段在1893.65MHz~1905.95 MHz時(shí)，最大發(fā)射功率應(yīng)不大于20mW, 使用頻段在1915.85MHz~1918.25 MHz時(shí), 最大發(fā)射功率應(yīng)不大于2W。輸出精度：滿

7、足＋20％，－50％范圍。,3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范,1.2：允許占用帶寬（1）定義：占用帶寬是指：包含99％發(fā)射能量的頻率范圍，有0.5％的能量在該頻率范圍的上端，0.5%的能量在該頻率范圍的下端。（2）標(biāo)準(zhǔn)允許值為288kHz。,3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范,1.3：頻率穩(wěn)定度（1）定義： 頻率穩(wěn)定度是指：在所占用的頻率帶寬內(nèi)，對給定的頻率可接受的最大頻率偏移。（2）標(biāo)準(zhǔn)絕對精度為：不大于±3X10

8、-6。,3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范,2：接收特性 2.1：靈敏度（1）定義 當(dāng)發(fā)射端采用2556比特二進(jìn)制偽隨機(jī)序列信號(hào)時(shí)，在業(yè)務(wù)時(shí)隙接收端誤碼率為1％時(shí)的接收輸入電平。（2）標(biāo)準(zhǔn)不大于16dBuV。,3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范,2.2：誤碼率特性（1）定義當(dāng)發(fā)射端采用511比特周期二進(jìn)制偽隨機(jī)序列調(diào)制信號(hào)時(shí)，在業(yè)務(wù)時(shí)隙接收端誤碼率為1X10-5時(shí)的接收端輸入電平。（2）標(biāo)準(zhǔn)不大于25 dBuV。,3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范,

9、所有基站的控制信道使用相同的頻點(diǎn),基站業(yè)務(wù)信道的頻率使用采用動(dòng)態(tài)分配方式，不需要進(jìn)行預(yù)分配。,基站的頻率分配在基站內(nèi)部完成，不需要基站控制器參與。,每一個(gè)TCH時(shí)隙均可使用申請頻段范圍內(nèi)的所有頻點(diǎn)。,基站的可用頻段范圍可以通過網(wǎng)管進(jìn)行參數(shù)下載。,只有全網(wǎng)幀同步的網(wǎng)絡(luò)才能獲得最大的頻譜利用率。,4、信道分配方式,信道動(dòng)態(tài)分配技術(shù)信道就是網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的通道PHS系統(tǒng)的頻率與信道是在通話建立過程中基站通過一定的原則自行動(dòng)態(tài)分配的?？刂菩?/p>

10、道的分配控制信道的載頻是固定的，不同的設(shè)備供應(yīng)商提供的網(wǎng)絡(luò)控制在頻有可能是不同的中國采用26和28兩個(gè)作為控制載頻。，但是基站控制信道的時(shí)隙是各不相同的，一個(gè)基站可以選用四個(gè)時(shí)隙中的任意一作為控制時(shí)隙。業(yè)務(wù)信道的分配業(yè)務(wù)信道的載頻不是固定的，但是它遵循一定的原則，業(yè)務(wù)時(shí)隙可以選擇除控制時(shí)隙外的其他時(shí)隙,4、信道分配方式,下行控制信道的周期為100mS（可設(shè)置），每個(gè)點(diǎn)上可重疊覆蓋80個(gè)基站信號(hào)。,基站控制信道時(shí)隙在明天凌晨同步的

11、時(shí)候動(dòng)態(tài)分配。,4、信道分配方式,基站的TCH時(shí)隙在空閑的時(shí)候不斷的進(jìn)行干擾檢測。,當(dāng)手機(jī)起呼時(shí)，基站挑選干擾最小的頻點(diǎn)分配給手機(jī)。,每一個(gè)TCH均可使用頻段范圍內(nèi)的所有頻點(diǎn)，無需頻率預(yù)分配。,4、信道分配方式,信道動(dòng)態(tài)分配步驟步驟如下：１.手機(jī)在呼入、呼出和越區(qū)切換時(shí)首先選擇優(yōu)先級(jí)最高的載頻號(hào)F#和時(shí)隙S#。２.對所選的F#和S#信道進(jìn)行干擾電平測試３.如果所監(jiān)測到的干擾電平值低于第一門限電平２６dBuV，就選用該信道，否則進(jìn)

12、入下一步。４.選擇下一個(gè)優(yōu)先的載頻號(hào)F#和時(shí)隙號(hào)S#。５.重復(fù)上述２到４步，直到找到可用的信道為止。６.如果沒有可用的信道，則按照上述步驟１到５步，以第二門限４０dBuV為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測比較，直到找到可用信道為止。,4、信道分配方式,信道分配舉例,4、信道分配方式,邏輯控制信道LCCH,LCCH的組成,BCCH：廣播控制信道,PCH：尋呼信道,SCCH：信令控制信道,LCCH的超幀結(jié)構(gòu),無線用戶的尋呼,PHS網(wǎng)絡(luò)根據(jù)話務(wù)量的分布劃分

13、為若干個(gè)尋呼區(qū)。,當(dāng)無線用戶做被叫時(shí)，IGW首先從HLR獲取手機(jī)當(dāng)前的尋呼區(qū)號(hào)，然后通知該尋呼區(qū)的所有基站通過PCH下發(fā)尋呼消息。,基站的CSID內(nèi)包含所屬的尋呼區(qū)號(hào)，CSID隨控制信道下發(fā)。,手機(jī)在漫游過程中，發(fā)現(xiàn)登錄基站CSID中的尋呼區(qū)號(hào)變化時(shí)，主動(dòng)發(fā)起位置登記。,PCH被分為8個(gè)組，被叫用戶的PSNUM最后四位對8取模，然后被放在對應(yīng)的那個(gè)PCH上進(jìn)行尋呼。,手機(jī)在待機(jī)過程中僅檢測自己的PSNUM對應(yīng)的那個(gè)PCH。,PHS手機(jī)切

14、換方式,基站內(nèi)部時(shí)隙切換（TCH SWITCH）,－－當(dāng)通話過程受到干擾，導(dǎo)致FER上升時(shí)采取的切換方式。特點(diǎn)：切換速度快（200～300mS），與CSC無交互信令。,基站間切換（HandOver）,－－通話過程中，手機(jī)或基站檢測到信號(hào)電平低于閾值時(shí)采取的切換方式。特點(diǎn)：切換過程中，手機(jī)首先搜索新的基站，通過重新呼叫的方式在新的基站上建立話路信道，然后由網(wǎng)絡(luò)通知原基站釋放信道。切換速度慢（>1S），用戶能明顯感覺到通話中斷。,

15、第二章 協(xié)議模型及結(jié)構(gòu),在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，設(shè)備或子系統(tǒng)之間必須通過各種接口按照規(guī)定的協(xié)議實(shí)現(xiàn)互連。例如，越區(qū)信道切換主要由基站管理和執(zhí)行，但還需通過無線接口向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出一系列指令，協(xié)同完成信道的越區(qū)切換。 接口代表的是兩個(gè)相鄰實(shí)體之間的連接點(diǎn)，協(xié)議是說明連接點(diǎn)上交換信息需要遵守的規(guī)則。,,,一.RCR STD-28協(xié)議的縱向劃分,RCR STD-28協(xié)議從縱向，即從其完成功能的高低次序來說，按電信網(wǎng)開放系統(tǒng)互連模式OSI（Open

16、 System Interconnection Model），可分成三個(gè)層面：第一層：物理層第二層：鏈路層第三層：網(wǎng)絡(luò)層,一.RCR STD-28協(xié)議的縱向劃分,物理層也稱傳輸層。物理層主要完成兩種功能：其一，是傳送用戶的業(yè)務(wù)信息，包括語音和數(shù)據(jù)；其二，是在系統(tǒng)各實(shí)體之間傳送信令信息。,一.RCR STD-28協(xié)議的縱向劃分,鏈路層主要完成數(shù)字無線鏈路接入的過程，包括尋址和中繼控制 。,網(wǎng)絡(luò)層是協(xié)議的最高層，它主要有三個(gè)功能定

17、義：無線資源管理（RT）、移動(dòng)性管理（MM）和呼叫控制（CC）。,一.RCR STD-28協(xié)議的縱向劃分,,,二.RCR STD-28協(xié)議的橫向劃分,橫向劃分就是指以通信過程來劃分。通常，一個(gè)通信協(xié)議由呼叫連接階段和通信階段組成。STD-28協(xié)議中，把通信過程分為三個(gè)協(xié)議階段：連接通道建立階段 服務(wù)通道建立階段 通信階段,二.RCR STD-28協(xié)議的橫向劃分,連接通道建立階段 ：主要是建立無線電接口握手。,服務(wù)通道建立階段：

18、主要是建立相互握手的基站和手機(jī)之間的呼叫連接。,通信階段：主要是進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。,二.RCR STD-28協(xié)議的橫向劃分,第三章 第一層標(biāo)準(zhǔn),,,定義PS和CS識(shí)別碼,錯(cuò)誤檢測,公用信道發(fā)送/接收,用戶信息發(fā)送/接收,提供擾碼功能,定義同步規(guī)則,一. 功能,,二. 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu),三. 物理信道類型,四.邏輯信道類型,按階段劃分：,五.LCCH結(jié)構(gòu),計(jì)算分組號(hào)碼方法： 分組號(hào)=（PS號(hào)碼的最后4位數(shù)）MOD （

19、Npch * Ngroup *1 ）+1例：某PS號(hào)碼050-312-7980 分組號(hào) = 7980 MOD（4*2*1）+ 1 = 2 + 1 = 3 這樣，該P(yáng)S對應(yīng)的組是P3 。(尋呼門限：8000[count/h]),超幀結(jié)構(gòu),六. 時(shí)隙結(jié)構(gòu),控制時(shí)隙（下行）：,控制時(shí)隙（上行）：,,七.信道編碼格式,控制信道：,通信信道：,時(shí)隙中各種信號(hào)的功能,第四章 第二層標(biāo)準(zhǔn),一.功能,,采用LAPDC協(xié)議，在通信

20、信道上，建立多幀應(yīng)答操作模式（Multi-frame acknowledged operation mode），通過原語調(diào)用，為第三層實(shí)體提供可靠的信令傳送通道,實(shí)現(xiàn)空中信令接口STD28協(xié)議第一、三層之間的 隨路信令傳遞,二.物理時(shí)隙和第二層幀的關(guān)系,SACCH信道：,FACCH信道：,,SACCH 一、二、三層幀結(jié)構(gòu)關(guān)系,,FACCH一、二、三層幀結(jié)構(gòu)關(guān)系,第五章 第三層標(biāo)準(zhǔn),一. 功能定義,,第三層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在無線接口上建

21、立、保持、切換和釋放網(wǎng)絡(luò)鏈接，以及PS區(qū)域登記和鑒權(quán)等進(jìn)程。 無線資源管理子層 RT (Radio frequency transmission management) 負(fù)責(zé)無線資源管理，包括無線區(qū)域選擇、無線鏈路建立和保持、 切換及終止無線連接。 移動(dòng)性管理子層 MM (Mobility management) 負(fù)責(zé)PS的移動(dòng)管理，包括PS的位置更新和鑒權(quán)。 呼叫控制子層 CC

22、 (Call control) 負(fù)責(zé)呼叫控制功能，包括呼叫建立、保持及釋放。,網(wǎng)絡(luò)層的基本概念是編址。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議就是把一個(gè)標(biāo)記附加在每個(gè)消息上，用于區(qū)別不同的信息流。這個(gè)標(biāo)志可以通過編址的方式對應(yīng)于某個(gè)源點(diǎn)、某個(gè)宿點(diǎn)，連接參考或路由參考。從PS的角度看，消息的源點(diǎn)和宿點(diǎn)取決于應(yīng)用協(xié)議。如表6所示。,,,,,,,一. 功能定義,一. 功能定義,RT（Radio frequency transmission manag

23、ement）：無線資源管理子層功能：處理與無線信道管理相關(guān)的一些業(yè)務(wù)，如無線信道的設(shè)置、分配、切換、性能監(jiān)測等。無線資源管理子層的作用是在一次呼叫過程中，在PS與CSC之間建立穩(wěn)定的連接，并始終設(shè)法維持這種連接直到呼叫結(jié)束后將其清除。,一. 功能定義,MM（Mobility management）：移動(dòng)性管理子層功能：移動(dòng)管理協(xié)議主要支持用戶的移動(dòng)性。如跟蹤漫游移動(dòng)臺(tái)的位置、對位置信息的登記、處理移動(dòng)用戶通信過程中連接的切換

24、等。在PS和CS之間建立、保持及釋放一個(gè)連接，管理由手機(jī)啟動(dòng)的位置更新（數(shù)據(jù)庫更新），以及加密、識(shí)別和用戶鑒權(quán)等事務(wù)。,一. 功能定義,CC（Call control）：呼叫控制子層功能：呼叫控制支持以交換信息為目的的通信。它具有手機(jī)主呼（或被呼）的呼叫建立（或拆除）電路交換連接所必須的功能。CC協(xié)議實(shí)體中包括所有呼叫建立，呼叫釋放以及補(bǔ)充業(yè)務(wù)處理所要求的信息都包含在此協(xié)議實(shí)體中。同時(shí)提供幾個(gè)電信業(yè)務(wù)以及在不同業(yè)務(wù)之間轉(zhuǎn)換是可能

25、的?？刂七^程包括適當(dāng)?shù)臋z查手段，為所要求的業(yè)務(wù)選擇適當(dāng)?shù)牟僮髂Ｊ健?RT消息類型,MM消息類型,CC消息類型,二. 信令流程,主叫建立流程,被叫建立流程,拆線流程,位置更新流程,PS發(fā)起再呼叫型切換流程,TCH切換流程,返回,非限制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（UDI)流程簡介,64Kbit/s非限制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)兩時(shí)隙固定類型時(shí)隙可變類型32Kbit/s非限制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),,內(nèi)容回顧,協(xié)議模型：縱向、橫向各層功能： 幀、復(fù)幀、超幀