无线市话(2)

无线市话被视为中国电信、中国网通新的经济增长点，目前已在中国得到广泛的应用。本讲座上一讲介绍了无线市话的基本概念，这一讲将介绍无线市话实用系统--ZXPCS，并对无线市话的系统规划、网络优化方法进行讨论。

5 无线市话实用系统--ZXPCS

　　目前，各设备供应商都在大力开发大容量、高性能、多业务、高速率的新型系统，ZXPCS是其中比较成功的1例，下面将其作为无线市话实用系统的范例加以介绍。

　　ZXPCS是中兴通讯股份有限公司根据PHS标准独立开发出的无线市话系统。在融入接入网、GSM和新型组网技术后，ZXPCS已由ZXPCS(V1.0)系统发展到目前的ZXPCS(V10.0)系统[1]。

　　在用户话务量为0.05～0.07 Erl时，ZXPCS(V1.0)采用单接入模块(ANU)可带1.5万用户；在采用多个接入模块时，ZXPCS(V1.0)能带30万用户。而ZXPCS(V10.0)(以下简称ZXPCS)单个系统就可带60万用户，多个系统并接时，容量更大，能实现超大范围联网。

5.1 系统结构

　　图2所示为ZXPCS的总体结构。图2中，ZXPCS系统经互联网关(IGW)和通过No.7信令与外部网络互连；智能网(IN)用于提供综合智能网业务；短消息中心(SMC)用于提供短信业务；归属位置寄存器(HLR)用于存贮本地用户各种资料；鉴权中心(AUC)对用户使用网络的“权”起鉴定作用。

　　图3所示为ZXPCS的系统构成。图3中，各模块作用是：来访外围模块(VPM)用于实现外来用户位置管理；移动外围模块(MPM)用于模块内部用户间话路连接和信令处理，并将本交换模块内部用户和其他交换模块用户间信令和话务接到作为中心模块(CM)的中心交换模块；中心交换模块用于各模块间的话务处理，并将来自各模块的通信时隙(TS)半固定连接后，送至消息交换模块(MSM)；消息交换模块用于各模块间的消息交换；操作维护模块(OMM)用于管理系统交换实体，包括系统分析、系统维护与信令维护；操作维护中心(OMC)用于全系统的集中管理和维护，并通过多种方式(如DDN、X.25等)与网管中心相连，支持省或本地网管中心的查询、设置、修改、取消、要求报告等操作。

5.2 系统特点

　　(1)系统容量大，扩容便捷。单系统容量60万户，能支持27 000 Erl的话务量，忙时试呼次数(BHCA)大于2 700 000。根据容量要求，通过简单加减配置即可实现多接入模块系统。采用两个系统并推时，可使话务容量翻番。

　　(2)通过开放式标准接口，可以提供全网的互连互通，且便于引入各种业务。

　　(3)采用大小基站混合的组网方式，可以实现系统良好覆盖。依据需要，采用500 mW智能型和空间分集型等大功率基站与20 mW小功率基站混合组网，还可以实现大范围的层次化覆盖。

　　(4)信道利用率高、组网灵活、方便。由于系统采用动态信道自动选择(DCA)、基站捆绑、同步检波等技术，使系统不仅组网灵活，且较其他蜂窝系统而言，每小区覆盖用户数可以提高9倍。

　　(5)通信质量高、保密性强、可靠性好。系统采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)技术，话音质量好于2G系统的混合编码。系统还采用加密标识符对信道加密，防止了窃听和被干扰。

　　(6)综合网管架构清晰、功能强大、使用方便。系统针对有、无线一体化，宽、窄一体化，有、无源一体化的接入网发展趋势，提供一体化的网管平台，综合管理各种接入设备。提供电信管理网络的性能、故障、配置、计费和安全等5大管理功能，以及多种接口(如Q3、SNMP等)。并可纳入本地网管和112受理中心，实行集中管理监控。

5.3 主要业务

　　目前，ZXPCS提供的业务有：

　　(1)话音业务。手持终端用户呼固话、移动电话，或反之。可打长话，包括国际电话。

　　(2)紧急呼叫。可以呼叫110、120、119等。

　　(3)补充业务。包括主叫号码显示、主叫号码显示限制、缺席用户服务、遇忙呼叫前转、呼叫限制、截接服务等业务。

　　(4)数据业务。目前已达56 kb/s，以后还将逐步提高。

　　(5)寻呼业务。

　　(6)短消息业务。

　　(7)漫游业务。

　　(8)一号双机业务。

　　(9)区域限制等。

　　即将开通的业务[2]有：

　　(1)盲区呼业务。为防止用户进入盲区或关机状态下丢失来电信息，最大限度提高系统接通率而开发的新业务。

　　(2)短消息增值业务。包括信息类的信息点播、信息点阅，互联网类的Web服务、E-mail，商务类的移动证券、小额付费，特殊服务类的客户服务(话费查询、通知和催缴)、大客户服务，娱乐类的互动游戏、交友、电子宠物饲养，其他类的全球定位系统(GPS)定位服务(如车船定位，车辆防盗、报警、交通信息通报、无人值守设备数据传送等)、移动网上聊天(QQ)、彩票代理等。

　　(3)智能网业务。包括企业类的综合虚拟专用网(VPN)、一号双机、广域双振铃、会议电话、集群调度，酒店类的VPN和手机租赁业务，学校类的校园VPN、学子通、情侣热线等，个人类的预存话费限时打、自由打、开心打、福礼包、预付费、亲情号码业务、分区优惠业务以及彩铃业务等。

5.4 关键技术

　　(1)综合组网技术

　　综合组网技术通过IGW将各种网络综合在一起，使ZXPCS与各种网络互连，提供多种业务。包括采用先进的互连互通技术和开放式标准接口，如移动应用(MAP)、无线电研究开发中心(RCR)电话用户部分/ISDN用户部分(TUP/ISUP)、Q.931、STD-28、ADPCM等。

　　(2)智能天线和天线分集技术

　　采用智能天线和天线分集技术有力地提高了基站性能，改善了基站上下行性能余量，使覆盖增大、信噪比提高。

　　(3)高灵敏度接收技术

　　系统采用低噪声前置放大以及同步解调和最大比合成等技术，大幅度提高了收信灵敏度。

　　(4)定位技术

　　GPS定位技术保证了高精度的广域同步，使系统移动速度提高到60～70 km/h、切换时间缩短到1 s，并有望实现省内连网和漫游。

6 无线市话的系统规划

　　小灵通系统建设时，其系统规划包括网络单元规划和无线网络规划。前者较为简单，后者工作量较大。因个人接入系统工作原理不同于2 G系统，这就使其规划具有独特性。个人接入系统基站系统无线侧特点有：

　　(1)采用DCA技术，系统能自动调整基站的载频分配。扩容时既无需频率规划，也不影响业务正常开展。

　　(2)基站基本配置为1C3T(1个控制信道、3个业务信道)，增加话务量的基本方法是基站叠加或捆绑。此外，已开发出1C7T的多信道基站。

　　(3)手机和基站间建立通信次数受限，重复次数最大值依不同手机而定，一般为8次。

　　(4)采用微蜂窝和智能天线技术，可大幅度提高频率利用率和抗干扰能力以及增加容量。

　　规划设计可归纳为确定覆盖目标、用户容量与话务模型、覆盖模型、基站配置与数量计算、基站控制器设计等5个步骤[3]：

　　(1)确定覆盖目标

　　覆盖目标包括覆盖区域、覆盖率两方面内容。确定前者时，需充分调查用户(包括潜在用户)情况(数量、活动范围等)，使覆盖范围与实际用户分布、活动情况基本一致，否则会出现盲区；此外边缘应尽可能落在人烟稀少地区。确定覆盖率时，要充分考虑服务质量、经济效益等问题。初期如要做到室内外100%覆盖会使投资过大，也不现实。建议室内85%覆盖、室外90%覆盖即可。当然，本指标应按建设方要求进行。

　　(2)确定用户数量与话务模型

　　用户数量依据当地电话用户数、经济情况、人口数量、消费水平、GSM网用户状况等因素分析得到。一般做法是，在保证覆盖效果前提下，适当压缩初期建设容量，以后再根据实际情况不断优化网络，平滑扩容。

　　话务模型依据建筑物密度和话务评估来建立。无线市话中，一般将覆盖区分为高、中、低3种话务密度区(即A、B、C区)。其中，A区包括主要商业区、密集建筑群；B区为话务密度较密集地区，如整齐的住宅区、机关办公区等；C区为低话务密度地区，如分散的厂区、拟建的地区等。处在这些区域的用户通信要求各不相同，根据经验，A、B、C区用户忙时话务量分别定在0.06、0.05和0.03 Erl为宜。

　　(3)基站类型的确定

　　不同类型基站在网络中起着不同作用。大基站适用于市中心、高建筑物密集区、城市边缘、广场等地区，用来解决基本的覆盖；小基站主要用于室内和局部地区的高话务量要求。每个基站覆盖实际为不规则多边形，为处理方便，可等效为一个规则图形(如圆形)，并算出其等效面积。基站在规划前，需对不同地区(室内外)作无线电波传播测试，以确定不同地区的传播和覆盖模型。

　　(4)确定基站数量

　　当总覆盖区域确定后，由基站覆盖的等效面积算出基站总数，并由小区吸收话务量计算出各小区需要的信道数和基站数，最后获得总覆盖区内的基站总数和信道数。

　　有一点要注意的是，小基站可忽略信号叠加现象，可认为它单独工作，以简化规划的复杂性。

　　(5)设计基站控制器

　　基站控制器机房选点要考虑当地的地形特点，满足基站覆盖要求，最好利用现有局所机房，以减少投资。又由于基站控制器到基站的铜缆长度受限(3～3.5 km以内)，故应尽可能使基站控制器位于基站群中心。在规划时，还要为以后发展留有余地，且在外围基站控制器选点时，应偏向覆盖目标边缘。另外，应根据控制区域内的用户话务分布情况、基站配置数量来确定基站控制器的容量配置。各供应商的基站控制器连接基站能力不同(如ZXPCS系统的每个基站控制器可连接20个1C3T或10个1C7T的基站)。从网络优化和便于扩容角度等考虑，基站控制器容量应留余量，不能用足。

　　小灵通网络质量主要取决于无线网络，故基站系统的规划是否合适，将直接影响系统的建设效果。

7 无线市话的天线

　　小灵通系统采用微蜂窝结构，需要形成各种覆盖，故工程中使用着众多类型的天线，其中下倾式天线不仅使用数量大，还很有特色。

　　工程中，常要求天线主瓣下倾以避免基站间相互干扰，同时解决基站正下方辐射能量小而影响通话质量的问题；另外，根据各基站功率类型和覆盖要求不同，可采用不同的下倾角天线，常用的有0°、5°、10°和20° 4种下倾角天线。

　　GSM网中的定向天线只有一个主瓣，其下倾角采用机械方法就能实现调整。在小灵通系统中，天线方向性是有特殊要求的，其天线下倾角是全方位的，所以无线方向调整只能采用电调节[4]。

　　此外，有些小灵通系统(如ZXPCS)还采用了智能天线。从技术上讲，智能天线分为波束切换型和自适应切换型两类。后者性能好，能保证天线主波束始终指向移动用户，但复杂度高、实现难度大(ZXPCS的智能天线属于该类型)。

　　天线安装时，基于1 900 MHz频段电波绕射能力差，信号易被障碍物(大楼、大树、广告牌等)阻挡形成盲区，故小灵通天线的安装通常是在可选范围内选择一个制高点，而且要求离开附近的金属体越远越好，至少其横向距离大于一个波长。

　　小灵通天线宜采用专用固定支架安装，保证底座水平放置于地面，用地脚螺栓紧固，并注意调节天线相对于地面的垂直度和天线之间的平行度。

　　馈线与天线连接时，注意不能伤及馈线外皮，否则易造成馈线渗水，影响通信质量和覆盖。馈线接头要焊接可靠并用防水胶带缠粘好。

　　在避雷针旋入避雷针孔后，将接地线压入线耳，再将接地线牢固焊接在地网上，以保证避雷针接地电阻小于10 Ω，当然越小越好。

8 无线市话的直放机

　　在小灵通系统中，直放机用于基站和手机之间放大信号[5]。直放机与基站之间，需采用公共通信协议进行通信：首先根据接收信号识别码，判断是否是该直放机所属基站，再建立帧同步；接着判断控制载频上的空闲时隙，寻找干扰量小的空闲时隙作为该直放机的再生控制时隙；然后将基站的控制信息在该直放机下行再生控制时隙上进行转播，完成控制信息的下行中继。与此同时，该直放机在上行再生时隙进行侦听，一旦侦听到手机发出的发信要求后，便向基站转发，同时进行基站与手机数据识别和通话信号转送。显然，这种直放机有别于GSM网和其他无线系统直放站的工作原理，不同之处还在于直放机在接收到信号后，还要进行解调和再调制，然后发射，功率要始终保持在10 mW。GSM网和其他无线系统的直放站只起放大和转发作用，相对而言简单得多。

　　直放机有单信道和两信道之分，请注意选用。并可通过并接或串接方法，分别实现信道增加与功率增大的目的。

　　直放机用于限定空间(地下商业街、地下停车场、地下室、地铁、防空洞……)或多间隔、结构特殊室内的信号传输。采用直放机比建设基站更快、更经济，也不会引起基站背景噪声增加。

9 无线市话的网络优化

　　小灵通作为一个通信网络，当然存在着网络优化问题。人们知道，网络优化是一项长期、周而复始、螺旋上升性质的工作。网络投运或扩容后，即应转入网络优化作业。当网络质量明显下降或用户投诉增多以及当用户群发生大量改变时，应立即安排网络优化作业。

　　小灵通的网络优化应包括交换网络以及无线网络。对于前者，应采用来话接通率、切换成功率、各项呼损所占比例等指标进行考核。后者常用无线呼入成功率、无线接通率、无线信道可用率、无线信道掉话率、一级基站同步率、无线频率阻塞率、话务忙基站比例、越区切换切换发生率、TCH切换发生率、切换成功率等指标来考核。小灵通网络优化主要是对无线网络进行优化，故无线网络指标很重要。但是各个小灵通产品提供商提出的无线网络质量指标不完全一致，定义方法也不相同。

　　无线网络优化必须通过测试来获得上述各项指标，在进行认真分析，权衡各种措施及影响后，再采取优化措施。测试时可采用一系列专用仪器、仪表，也可采用定点定时固定(和移动)手机拨打，以及利用后台处理系统处理，以获得网络质量水平。

　　网络优化过程中，最好借助于电子地图和数据库的帮助，并对有关参数进行实时修正。每次网络优化后，须对整个过程做总结(总结内容包括优化的原因、调查的结果、分析的结果、采取的措施、参数的修改等)，以作为下次优化的原始资料。(待续)

10 参考文献

　　[1] 中兴通讯股份有限公司培训部．ZXPCS (V10.0)系统培训资料[Z]． 深圳:中兴通讯股份有限公司, 2003.

　　[2] 中兴通讯股份有限公司移动事业部．构筑未来新网[Z]．深圳:中兴通讯股份有限公司, 2003.

　　[3] 罗剑高. PHS基站子系统规划设计的方法及技术特点[J]．邮电设计技术, 2002(8):16-21.

　　[4] 刘建华．无线市话用天线设计与工程安装[J]．移动通信, 2001(1):34-36.

　　[5] 朱森祥．TDMA/TDD直放机[J]．移动通信, 2002(8):34-37.