CN1146263C - 在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法 - Google Patents

在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，该方法将移动通讯系统的一子系统A输出的数据通过信令和信号的转换，输入至该子系统A一侧的卫星电话接口；卫星传输系统的卫星电话对该子系统A转换后的数据经调制后发射上星，同时利用卫星电话的按需分配功能实现卫星带宽的动态分配；卫星再对步骤b所述的上星信号完成转发；移动通讯系统中的与步骤a所述的子系统A相对应的另一子系统B侧的卫星电话，对转发后的信号进行接收解调并输出至移动通讯系统的子系统B，完成两个子系统A、B间的数据传输。该方法节省整网的带宽；同时适当地增加由于按需分配带来的卫星转发器呼损，进一步节省了整网的带宽。

Description

在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法
技术领域
本发明涉及移动通讯和卫星通讯技术，更具体地指在移动通讯系统中实现卫星传输带宽按需分配(DAMA)的方法，利用该方法可实现在移动通讯系统的子系统接口间的传输业务时，卫星传输带宽的按需分配。
背景技术
在GSM、CDMA、WCDMA、CDMA2000等移动通讯系统中，子系统接口间的数据传输需要由传输系统完成。这些子系统间的接口包括但不仅限于GSM系统中基站收发信台(BTS)与基站控制器(BSC)间的Abis口、基站控制器(BSC)与移动交换中心(MSC)间的A口，WCDMA系统中基站(NodeB)与无线网络控制器(RNC)间的lub口、无线网络控制器(RNC)与核心网(CN)间的Iu口；CDMA2000系统中基站收发信台(BTS)与基站控制器(BSC)间的Abis口、基站控制器(BSC)与移动交换中心(MSC)间的A口。
移动通讯系统子系统接口间的数据传输需要保证一定的传输带宽和传输质量，后者包括误码率、时延、抖动等。
目前常用的传输手段，包括有线传输中的光纤、短距离采用的X数字用户线路(XDSL)、近距离采用的电缆，无线传输中的微波、卫星等，这些传输手段有各自的优势和应用空间。
在一些地广人稀、沙漠、海岛等特殊地形地区，利用卫星通讯解决传输问题是一种快捷、有效、经济的手段。卫星传输在GSM系统中基站收发信台(BTS)与基站控制器(BSC)间Abis口应用的组网图可先参见图1所示，目前Abis口卫星传输已经在有些地区实际应用。
卫星通讯系统由卫星和地面传输设备组成。其中地面传输设备包括由调制解调器和收发信机组成的卫星传输设备、天线等。
卫星通讯虽然具有覆盖面积广、建站位置受地形影响小、地面站移动性强等优势，但同时卫星链路租赁费用较高，地面64k带宽的双向数据，由于卫星传输设备的不同，上星带宽约需要160-190kHz，年卫星链路租金约0.7-0.9万美元(1MHz卫星带宽年租金为4-5万美元)。
由于移动通讯子系统接口间数据流量较大、实时性要求较高，如果单纯采用卫星通讯解决接口间的传输，长期的高额的卫星链路租赁费用问题是阻碍这种方式推广的主要瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，利用该方法可实现在移动通讯系统的应用中，节省卫星传输带宽以及节省长期的高额卫星链路租赁费用。
为了实现上述目的，本发明的在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法采用如下技术方案：该方法基于移动通讯系统和卫星传输系统，移动通讯系统中包含若干子系统，各子系统间的数据传输可由卫星通讯系统完成，对上述子系统的数据进行信号和信令转换，并卫星传输系统的卫星电话实现卫星链路的动态分配，
该方法进一步包括以下步骤，
a，将移动通讯系统的一子系统A输出的数据通过信令和信号的转换，输入至该子系统A一侧的卫星电话接口；
b，所述卫星传输系统的卫星电话对该子系统A转换后的数据经调制后发射上星，同时利用卫星电话的按需分配功能实现卫星带宽的动态分配；
c，卫星再对步骤b所述的上星信号完成转发；
d，移动通讯系统中的与步骤a所述的子系统A相对应的另一子系统B侧的卫星电话对步骤c中的转发后的信号进行接收解调并输出至移动通讯系统的子系统B，完成两个子系统A、B间的数据传输。
当上述的移动通讯系统为全球数字移动通讯系统时，两个移动通讯子系统分别为基站控制器和基站收发信台，对基站控制器和基站收发信台之间数据中的无线信令信道和操作维护链路采用预分配方式传输，语音信道采用按需分配传输。
当采用的卫星电话具有2/4线普通电话用户线接口时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合双音多频格式数据输入卫星电话。
当采用的卫星电话具有数字接口时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合数据传输速率格式数据输入卫星电话。
当上述的移动通讯系统为宽带码分多址系统时，两个移动通讯子系统分别为基站控制器和基站收发信台，对基站控制器和基站收发信台之间数据中的信令信道和操作维护链路采用预分配方式传输，语音信道采用按需分配传输。
当采用的卫星电话具有2/4线普通电话用户线时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合双音多频格式数据输入卫星电话。
当采用的卫星电话具有数字接口时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合数据传输速率格式数据输入卫星电话。
由于采用了上述在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，由卫星通讯系统完成移动通讯中的子系统间数据传输时，将其子系统的数据进行信号和信令转换，并由卫星传输系统的卫星电话实现卫星链路的动态分配。因此，对每一子系统间的传输带宽仅在有呼叫请求时才予以分配，并且将全网带宽根据需求在各子系统间动态调整，各子系统同一时刻的呼叫流量是不同的，将带宽统一分配后，规模效益将使得整网带宽的节省；同时适当地增加由于按需分配带来的卫星转发器呼损，进一步节省了整网的带宽。
下面结合附图和实施例，对本发明的方法作进一步地详细描述：
附图说明
图1为目前采用的卫星传输在全球数字移动通讯系统中组网示意图。
图2为本发明方法流程示意图。
图3为采用本发明的方法后卫星传输在移动通讯系统中组网示意图之一。
图4为采用本发明的方法后卫星传输在全球数字移动通讯系统中组网后呼叫流程示意图。
图5为采用本发明的方法后卫星传输在移动通讯系统中组网示意图之二。
具体实施方式
本发明在移动通讯系统中实现卫星传输带宽按需分配(DAMA)的方法是基于移动通讯系统和卫星传输系统，移动通讯系统中包含若干子系统，各子系统间的数据传输由卫星通讯系统完成，对上述子系统的数据进行信号和信令转换，并卫星传输系统的卫星电话实现卫星链路的动态分配。
请参阅图2所示，该方法进一步包括以下步骤：
a，将移动通讯系统一子系统A的输出的数据通过信令和信号的转换，输入至该子系统A一侧的卫星电话接口；
b，所述卫星传输系统的卫星电话(子系统A侧卫星电话)对该子系统A转换后的数据经调制后发射上星，同时利用卫星电话的按需分配功能实现卫星带宽的动态分配；
c，卫星再对步骤b所述的上星信号完成转发；
d，移动通讯系统中的与步骤a所述的子系统A相对应的另一子系统B侧的卫星电话对步骤c中的转发后的信号进行接收解调并输出至移动通讯系统的子系统B，完成两个子系统A和B之间的数据传输。
请再结合图3所示，当上述的移动通讯系统为全球数字移动通讯系统(GSM)时，两个移动通讯子系统分别为基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)，对基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间数据进行信号和信令转换，数据中的无线信令信道和操作维护链路采用预分配方式传输，语音信道采用按需分配传输。卫星传输系统中包含卫星传输设备、天线、卫星，卫星电话又包含于卫星传输设备之中。
从GSM的呼叫流程可知，基站收发信台(BTS)侧不会直接发起指配语音信道(TCH)，语音信道(TCH)的分配请求是由基站控制器(BSC)发起的。移动用户主叫时，基站收发信台(BTS)侧发起的呼叫信令由无线信令信道(RSL)送至基站控制器(BSC)，当接续完成时由基站控制器(BSC)指配语音信道(TCH)；移动用户被叫时，呼叫信令送至基站控制器(BSC)后，由基站控制器(BSC)指配语音信道(TCH)。因而，基站控制器(BSC)与卫星传输设备的接口单元需要完成根据呼叫的按需分配卫星链路功能，基站收发信台(BTS)与卫星传输设备的接口单元仅需要根据收到的以及基站控制器(BSC)所发送的语音信道(TCH)分配请求，申请卫星链路带宽。
部分卫星电话具有2/4普通电话用户线接口，即E/M(受话/送话)接口。
请再结合图4所示，当采用的卫星电话具有2/4线普通电话用户线接口时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合双音多频格式数据输入卫星电话，卫星电话实现卫星链路的动态分配。
具体实现按需分配时，基站控制器(BSC)侧按需分配接口单元根据语音信道(TCH)的指配情况，在向基站收发信台(BTS)发送语音信道(TCH)指配前，向卫星传输设备发送卫星信道请求；基站控制器(BSC)侧接口单元收到基站控制器(BSC)发出的语音信道(TCH)激活命令，将其转换成双音多频(DTMF)格式的电话拨号信号后，送至卫星传输设备的DAMA电话接口；卫星传输设备主控系统分配卫星信道，基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)的语音信道(TCH)链路建立；当通话结束时，接口单元将语音信道(TCH)释放命令转换成挂机信号送卫星传输设备，卫星传输设备主控系统释放卫星信道。
按需分配(DAMA)接口单元需要将含语音信道(TCH)激活请求的信令，转化为符合双音多频(DTMF)格式的电话拨号信号信令，并具此完成后续分配的语音信道(TCH)的接续。其中的接口单元可以用交换的单板如主处理板(MPU)板、数据传输单元(DTM)、用户板等实现。
基站收发信台(BTS)侧按需分配接口单元实现相对简单，仅需要根据收到的、基站控制器(BSC)所发送的语音信道(TCH)分配请求，申请卫星链路带宽。信令转换，卫星链路的申请、拆链等，与基站控制器(BSC)侧按需分配接口单元实现流程相同。
当采用的卫星电话具有数字接口时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合数据传输速率格式数据输入卫星电话。
对于某些卫星电话具有数字接口，其动态分配实现过程可以采用带宽、链接对象预确定方式。即事先已经对需要开通的卫星链路的带宽、指向作出定义，只在有开通需求时申请开通。信令采用数据传输率(DTR)电平指令。
实现时需要增加基站收发信台(BTS)、基站控制器(BSC)与卫星传输设备的接口单元。
由于某些卫星传输设备最大可以提供128kbps的数据接口，而2个载频时Abis口需要5×64kbps，3个载频需要7×64kbps数据带宽，因此，需要控制多个卫星传输设备同时使用。
基站控制器(BSC)侧按需分配接口单元根据TCH信道的指配情况，在向基站收发信台(BTS)发送TCH信道指配前，向卫星传输设备发送卫星信道请求；基站控制器(BSC)侧接口单元将请求信息转换为符合数据传输率(DTR)电平的指令，送至卫星传输设备的按需分配(DAMA)电话接口；卫星传输设备主控系统分配好卫星信道，基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)的TCH链路建立；当通话结束，接口单元将TCH释放命令转换成挂机信号送卫星传输设备，卫星传输设备主控系统释放卫星信道。
按需分配接口单元需要将信道请求的信令，转换为符合DTR电平的指令发送给卫星传输设备，同时完成对多个卫星传输设备的控制。
请再结合图5所示，当上述的移动通讯系统为宽带码分多址系统(WCDMA)时，两个移动通讯子系统分别为基站控制器(RNC)和基站收发信台(NodeB)，无线网络控制器(RNC)和基站收发信台(NodeB)之间数据进行信号和信令转换，数据中的信令信道和操作维护链路采用预分配方式传输，语音信道采用按需分配传输。
从本发明的方法可以看出，本发明具有以下效果：
对于移动通讯系统来说，无论是GSM系统，还是WCDMA系统，按需分配(DAMA)可以节省卫星传输的带宽。
首先，基站的载频数不可能完成对用户数量的完全收敛，一般都留有富余。对于话务量比较低的地区，这点的意义很大。
其次，是基于统计的规模效应。从统计角度出发，由于允许一定的呼损，确定基站载频数的爱尔兰数，和可以服务用户数量，两者的比例是非线性关系。即通过扩大载频数，可以获得用户数量更大比例的增长，从而得到基于统计的规模效应。通过按需分配，可以认为是对多个站点用户数量的集成，从而达到节省载频数即传输带宽的目的。站点数越多，效果越明显。
对于规模效应，分析如下，
TCH时隙数N，我们考虑2、4、6、8、12共5种情况。
站点数n，考虑5、10、20、50、100共5种情况。
呼损BT，包括无线呼损BT，一般取2％、5％；采用DAMA的呼损BT’，一般取1％、2％。
1、计算过程如下：
未采用DAMA时，需要总的TCH数N非DAMA＝n×N；
采用DAMA时，单个站话务量A单站，可以由N、BT按照爱尔兰表查出；总话务量A总＝n×A单站；需要总的TCH数NDAMA，可以由A总、BT’按照爱尔兰表查出。
采用DAMA的收益
Figure C0111284500091
＝N非DAMA/NDAMA。
2、结果如下：
1)BT＝2％、BT’＝1％时， 列表如下
  1×64k   2×64k   2×64k   3×64k   4×64k
  n＝5   2   1.67   1.5   1.43   1.33
  n＝10   2.86   2.11   1.82   1.63   1.48
  n＝20   4   2.5   2.03   1.82   1.58
  n＝50   5.26   2.89   2.27   1.98
  n＝100   6.06   3.13
2)BT＝2％、BT’＝2％时， 列表如下
  1×64k   2×64k   2×64k   3×64k   4×64k
  n＝5   2.5   1.82   1.67   1.54   1.4
  n＝10   3.33   2.35   1.94   1.74   1.58
  n＝20   4.44   2.67   2.14   1.88   1.64
  n＝50   5.56   3.03   2.34   2.04
  n＝100   6.45   3.28
3)BT＝5％、BT’＝1％时，
Figure C0111284500103
列表如下
  1×64k   2×64k   2×64k   3×64k   4×64k
  n＝5   1.67   1.43   1.25   1.21   1.15
  n＝10   2   1.67   1.46   1.36   1.25
  n＝20   2.86   1.9   1.62   1.48   1.33
  n＝50   3.45   2.17   1.79
  n＝100   3.92   2.33
4)BT＝5％、BT’＝2％时， 列表如下
  1×64k   2×64k   2×64k   3×64k   4×64k
  n＝5   1.67   1.67   1.43   1.43   1.33
  n＝10   2.22   2   1.71   1.57   1.41
  n＝20   2.86   2.22   1.85   1.67   1.48
  n＝50   3.7   2.44   1.97
  n＝100   4.17   2.56
注：部分数据过大，无法查爱尔兰表。
可见，在多站点、低TCH配置情况下，采用按需分配意义最大。适当考虑引入的呼损，可以获得一定的收益；但通过增加系统的呼损，收益不明显，而且对系统不利。
可以看到，本发明还具有以下特点：
对现有移动通讯子系统接口改动较小；
卫星电话的接口对于不同的卫星传输设备大同小异，与产品的相关性较低；
卫星传输设备DAMA电话的接口的最小分辨带宽是16k，而GSM语音编码带宽也是16k，采用此种方式可以最大程度上节省卫星带宽。如果不考虑卫星传输设备的其他开销，实际结果将与上述理论计算符合的较好。

Claims (7)

1、一种在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，该方法基于移动通讯系统和卫星传输系统，移动通讯系统中包含若干子系统，各子系统间的数据传输可由卫星通讯系统完成，其特征在于，对上述子系统的数据进行信号和信令转换，并由卫星传输系统的卫星电话实现卫星链路的动态分配，具体包括以下步骤：
a，将移动通讯系统的一子系统A输出的数据通过信令和信号的转换，输入至该子系统A一侧的卫星电话接口；
b，所述卫星传输系统的卫星电话对该子系统A转换后的数据经调制后发射上星，同时利用卫星电话的按需分配功能实现卫星带宽的动态分配；
c，卫星再对步骤b所述的上星信号完成转发；
d，移动通讯系统中的与步骤a所述的子系统A相对应的另一子系统B侧的卫星电话，对步骤c中的转发后的信号进行接收解调并输出至移动通讯系统的子系统B，完成两个子系统A、B间的数据传输。
2、如权利要求1所述的在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，其特征在于，当上述的移动通讯系统为全球数字移动通讯系统时，两个移动通讯子系统分别为基站控制器和基站收发信台，对基站控制器和基站收发信台之间数据中的无线信令信道和操作维护链路采用预分配方式传输，语音信道采用按需分配传输。
3、如权利要求2所述的在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，其特征在于，当采用的卫星电话具有2/4线普通电话用户线接口时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合双音多频格式数据输入卫星电话。
4、如权利要求2所述的在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，其特征在于，当采用的卫星电话具有数字接口时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合数据传输速率格式数据输入卫星电话。
5、如权利要求1所述的在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，其特征在于，当上述的移动通讯系统为宽带码分多址系统时，两个移动通讯子系统分别为基站控制器和基站收发信台，对基站控制器和基站收发信台之间数据中的信令信道和操作维护链路采用预分配方式传输，语音信道采用按需分配传输。
6、如权利要求5所述的在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，其特征在于，当采用的卫星电话具有2/4线普通电话用户线时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合双音多频格式数据输入卫星电话。
7、如权利要求5所述的在移动通讯系统中实现按需分配的传输方法，其特征在于，当采用的卫星电话具有数字接口时，所述的基站控制器根据语音信道的分配请求将其转换为符合数据传输速率格式数据输入卫星电话。
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