CN1148079C - 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Info
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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以由卫星传输系统完成。通过在各子系统间的数据中附加符合一次群接口按需分配的信令，由具有一次群接口的卫星传输设备实现卫星通讯的按需分配功能。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
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子系统接口间的传输业务时，卫星传输带宽的按需分配(DAMA)。
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1ub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，这此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。
卫星传输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，本发明的方法采用如下技术方案：该在移动通讯系统中实现按需分配的传输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传输系统完成，通过在各子系统间的数据中附加符合一次群接口按需分配的信令，由具有一次群接口的卫星传输设备实现卫星通讯的按需分配，
该方法具体包括以下步骤：
a，将移动通讯系统的一子系统A输出的数据附加按需分配的信令，输入至该子系统A一侧的卫星传输设备的一次群接口；
b，所述的卫星传输系统的卫星电话对子系统A转换后的数据经调制后发射上星，同时利用卫星传输设备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侧的卫星传输设备将步骤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。
基站控制器侧的按需分配接口单元根据语音信道的分配请求，建立符合卫星传输设备信令结构的卫星链路申请的信令，并交换到基站控制器和基站收发信台接口数据的第16时隙。
基站收发信台侧的按需分配接口单元根据收到的基站控制器所发送的语音信道分配请求，建立符合卫星传输设备信令结构的卫星链路申请的信令，并交换到基站控制器和基站收发信台接口数据的第16时隙。
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。
基站控制器侧的按需分配接口单元根据语音信道的分配请求，建立符合卫星传输设备信令结构的卫星链路申请的信令，并交换到基站控制器和基站收发信台接口数据的第16时隙。
基站收发信台侧的按需分配接口单元根据收到的基站控制器所发送的语音信道分配请求，建立符合卫星传输设备信令结构的卫星链路申请的信令，并交换到基站控制器和基站收发信台接口数据的第16时隙。
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，由卫星传输系统完成移动通讯中的子系统间数据传输时，在各子系统间的数据中附加符合一次群接口按需分配的信令，由具有一次群接口的卫星传输设备实现卫星通讯的按需分配。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按需分配的传输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传输系统完成，在各子系统间的数据中附加符合一次群接口按需分配的信令，由具有一次群(E1)接口的卫星传输设备实现卫星通讯的按需分配。
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。
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输出的数据附加按需分配的信令，输入至该(子系统A一侧)卫星传输设备的一次群(E1)接口；
b，所述的(子系统A侧)卫星传输系统的卫星电话对该子系统转换后的数据经调制后发射上星，同时利用卫星传输设备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侧的卫星传输设备，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。
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。
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TCH信道。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、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。
请再结合图4所示，BSC侧按需分配接口单元根据语音信道(TCH)的指配情况，在向BTS发送TCH指配前，向卫星传输设备发送卫星信道请求，即在Abis口的第16时隙中发送具有按需分配(DAMA)信息的脉冲编码调制(PCM)信令时隙。PCM信令时隙多采用R2信令格式，BSC产生的卫星链路按需分配信令需要符合相应的信令格式。
一般情况下BTS、BSC间数据(Abis)的第16时隙一般传送语音信道(TCH)。所以BSC侧接口单元需要将具有DAMA信息的PCM信令交换到Abis的第16时隙，这可以通过交换网片如SD529完成。
最终，送至BSC侧卫星传输设备的Abis信号是符合其格式的、包含按需分配信息的一次群信号。卫星传输设备根据DAMA信息，实现卫星链路的请求与分配，并从整网角度节省卫星传输带宽。卫星链路分配后，BSC在预先指定位置通过卫星传输设备实现语音信道(TCH)的传输。呼叫完成后，相应完成语音信道(TCH)和卫星链路的拆链。
BTS侧按需分配接口单元实现相对简单，仅需要根据收到的、BSC所发送的语音信道(TCH)分配请求，申请卫星链路带宽。信令交换，卫星链路的申请、拆链等，与BSC侧按需分配接口单元实现流程相同。
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)，对基站控制器(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DAMA，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
＝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，
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DAMA意义最大。适当考虑DAMA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，本发明具有以下特点：
此方案对现有接口改动较小；
由于脉冲编码调制(PCM)标准是统一的，这种按需分配方式的接口对于不同的卫星传输设备大同小异。此方案与产品的相关性较低；
由于卫星传输设备的最小分辨带宽是64k，而全球数字移动通讯系统(GSM)语音编码带宽是16k，采用此方案(还有其它方案在一并提交的专利申请中)可以节省卫星带宽但还不能最大程度的节省卫星带宽。
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传输系统完成，其特征在于，通过在各子系统间的数据中附加符合一次群接口按需分配的信令，由具有一次群接口的卫星传输设备实现卫星通讯的按需分配，
该方法具体包括以下步骤：
a，将移动通讯系统一子系统A输出的数据附加按需分配的信令，输入至该子系统A一侧的卫星传输设备的一次群接口；
b，所述的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，同时利用卫星传输设备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侧的卫星传输设备，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，基站控制器侧的按需分配接口单元根据语音信道的分配请求，建立符合卫星传输设备信令结构的卫星链路申请的信令，并交换到基站控制器和基站收发信台接口数据的第16时隙。
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，基站收发信台侧的按需分配接口单元根据收到的基站控制器所发送的语音信道分配请求，建立符合卫星传输设备信令结构的卫星链路申请的信令，并交换到基站控制器和基站收发信台接口数据的第16时隙。
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，基站控制器侧的按需分配接口单元根据语音信道的分配请求，建立符合卫星传输设备信令结构的卫星链路申请的信令，并交换到基站控制器和基站收发信台接口数据的第16时隙。
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，基站收发信台侧的按需分配接口单元根据收到的基站控制器所发送的语音信道分配请求，建立符合卫星传输设备信令结构的卫星链路申请的信令，并交换到基站控制器和基站收发信台接口数据的第16时隙。
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