具有延伸網孔的網孔型電話系統的製作方法
2023-05-28 22:51:36
專利名稱：具有延伸網孔的網孔型電話系統的製作方法
一般地講本發明涉及網孔型的電話系統，更具體地講，涉及具有延伸網孔的網孔型電話系統，這種延伸的網孔特別適合在農村地區使用。
一般地，提供農村地區有效的電話系統提出許多問題，其中的問題是(1)由於人口的自然分散，人口密度低;
(2)復蓋的範圍大，實現對新有的預期用服務的電纜電話網特別昂貴;
(3)從地理分布看來，鋪設和維護電話網的電纜是困難的。
特別是由於存在這些困難，更趨向於使用無線電話向農村地區提供通信。
典型地，例如目前正在使用的一種農村無線電話系統包括通過無線電話連接小的村莊或住宅區，和在給定地點將上述無線電話系統連接到全國通信網絡。
但是，這個解決方案除了不能照顧所有的預期用戶外，還存在著嚴重的困境，主要涉及很小的村莊或住宅區需要的整個基礎設施很昂貴，以及完全缺乏通信保密，因為如果任何人裝備有合適的設備，他就可竊聽給定的呼叫。
為了解決上面討論的所有問題並為農村地區提供有效的通信系統，建議使用網孔型電話系統。
簡單地說，網孔型電話系統是一個無線電話系統，在該系統中可用的頻帶被分為指定作為網孔的頻率組，這些網孔以這樣的方法在地理上分布，兩個相鄰網孔的頻率組總是相互不同的，以便消除通信中的任何可能的幹擾。
類似地，在一個給定頻率組中的頻率只在網孔間的距離足以保證在一個網孔中這些頻率之間再沒有任何幹擾和在另一個網孔使用相同的頻率時才重複。
由於每個網孔有一個給定頻率組，所以能夠執行或進行一定數目的同時的會話。但是，每個網孔復蓋地區可能存在不同的話務負荷，網孔的大小可以根據上述話務負荷的變動而改變。換句話說，根據話務負荷，網孔的大小可以為半徑約1和5Km(一和五公裡)之間。
雖然網孔的最小範圍被目前可用技術限制在半徑約1Km(一公裡)，因為小於這個極限可能出現在所用頻率組中無法解決的幹擾問題，網孔的最大範圍取決於用戶接收機檢測能力，接收機的天線經常出現低功率檢測。因此，在目前已知的網孔型電話系統中，網孔的平均範圍為半徑5至15Km(五至十五公裡)範圍內。
典型地，通用的網孔型電話系統包括(1)一個變換與控制單元(CCC)，通過電纜接到全國電話網，和通過無線電波與幾個網孔通信;
(2)在每個網孔中一個接收與再發送基地無線站(ERB)，包括一個塔和一個天線陣列;以及(3)多個移動終端站，裝備有低功率檢測天線，並且能夠與前一段中的每個基地無線站建立無線頻率通信。
鑑於上述問題涉及話務負荷，網孔的大小和頻率間的幹擾，通用的網孔型電話系統在其基地無線站中使用代功率天線，該天線裝配在相對低的塔上，最好建在不太升高的地點，以便儘可能地避免每組頻率之間的任何幹擾。
因此，需要對農村地區提供一個有效的電話系統，這是本發明的目的之一。
本發明的另一個目的是為農村地區提供這樣一個有效的電話系統，它可為所有預期的用戶服務。
本發明另外一個目的是為農村地區提供這樣一個有效的無線電話系統，它不存在上面討論的有關安裝費很高和電纜鋪設與維護困難的問題。
本發明還有一個目的是為農村地區提供這樣一個電話系統，它不存在上面討論的有關通用的農村無線電話的基礎設施費用昂貴的問題。
本發明的另一個目的是為農村地區提供這樣一個電話系統，它不存在上面討論的缺乏通信保密的問題。
根據本發明，通過提供一個網孔型無線電話系統，特別用於農村地區，上述目的都達到了，其特徵在於包括接到全國電話網並與幾個網孔通信的一個變換與控制單元;在每個網孔中一個接收與再發送基地無線站，上述基地無線站包括一個塔和一個天線陣列，上述塔最好是一個大塔並建築在一個升高的地點，並裝備高塔天線，這了復蓋大的區域;和分布在每個上述基地無線站可達到的範圍內的多個固定端站，每個固定端站裝備有連接該站的高功率檢測定向天線，它被引向上述基地無線站。
根據本發明，安裝在升高地點的基地無線站天線的功率增加，固定端站的檢測能力也增加，這時固定端站是耦合到被引向基地無線站的高功率檢測定向天線，使得在平坦的地面每個網孔的範圍可能增大到半徑約60Km(六十公裡)，實際上增大到現有技術的網孔型無線電話系統中最大網孔半徑的四倍。
這樣，通過轉換現有技術的網孔型無線電話系統的基本原理，每個網孔的範圍可以延伸到自然地理的邊界而不出現兩個相鄰網孔的頻率組之間的任何幹擾問題。
另外而且與通用的網孔型無線電話系統的情況相反，基地無線站天線功率的增加不包含任何幹擾問題，因為除了在農村地區通常看到的話務負荷低之外，網孔的範圍和分布消除了這類的問題。
下面參見示於作為例子的附圖中的非限制性的實施例更詳細地敘述本發明，其中
圖1表示集中配置的本發明的網孔型無線電話系統的示意圖;和圖2表示非集中配置的本發明的網孔型無線電話系統的示意圖。
現在更詳細地參照附圖，在圖1和2中示出根據本發明的具有一個延伸的網孔的網孔型無線電話系統。該系統基本上包括一個變換與控制單元CCC，多個基地無線站ERB和多個固定終站ETF。
變換與控制單元CCC是一個數字電子通信設備，它使用分布處理與存貯程序控制操作技術來控制基地無線站ERB和固定端站ETF，以便提供一個有效的通信系統。
變換與控制單元CCC最好是技術發展水平中已知的類型，它能夠變換話音和數據電路，並進行模擬-數字(A/D)和數字-模擬(D/A)變換，因此下面不再詳細敘述。變換與控制單元CCC的目的是提供在根據本發明具有一個延伸的網孔的網孔型無線電話系統中的基地無線站和通過RNT電纜的全國電話網之間的接口。上述接口可以是本地的和話務相關的。
這樣，通過變換與控制單元CCC能夠在固定端站ETF和全國的及國際範圍的電話中心站之間提供自動的互連。
變換與控制單元CCC基本上包括一個主控制單元CCP和一個變換單元CC。主控制單元CCP的功能是建立操作者與該系統之間的接口，為此目的給整個系統裝備一個數據存儲單元，通過供人-機通信的協義允許執行系統管理和維護功能。另一方面，變換單元CC的目的是控制呼叫處理，監視基地無線站ERB設備和執行在主控制單元CCP中的外圍設備或在變換單元CC本身的本地終端接口開始的管理和維護功能。
另外，變換單元CC負責所呼叫的連接和拆除過程，包括信令，監視，變換和無線頻率信道的分配。
確定單個網孔的基地無線站ERB通過四線模擬或數字信通連接到變換與控制單元CCC，網孔之間的通信通過無線頻率，PCM波束或光纖，根據每個項目的技術要求進行。但是在這樣的通信系統中，有話音和數據流用特定的數據鏈路發送和接收控制，監視和情報消息。
每個基地無線站ERB的主要功能是與本地用戶相互接口和/或本地用戶與全國電話網RNT用戶接口。
為此目的，基地無線站ERB最好包括至少兩架(rack)，指定為無線頻率和普通的架，它們接到裝在恰當高度的兩個全方向天線，它們可完全復蓋基地無線站ERB周圍平均半徑60Km(六十公裡)，這樣構成一個延伸的網孔。
基地無線站ERB與固定端站ETF的通信是通過無線頻率信道進行的，它使用發送和接收控制數據與話音信號的標準協議，這樣的通信通過工作在800MHz範圍內的無線系統中的頻率調製進行的。換句話說，基地無線站ERB和給定的固定端站ETF之間的通信是通過控制與話音信號進行的。
控制信號供給基地無線站ERB控制器和每個網孔的固定端站ETF之間的數據，其功能是發送信息給固定端站並監視它們的寄存器，包括消息寄存器參數和發送到固定端站的頻率;控制開始的和完成的呼叫;和確定接收呼叫的固定端站的可用性。
話音信道提供固定端站ETF和變換單元CC之間的音頻接口。雖然話音信道發送音頻監視音TSA和信令音TS。
話音信道是提供音頻鏈路和信號變換以支持呼叫;監視無線頻率信號強度;監視固定端站用於設備接入用戶;和在呼叫期間切斷音頻監視音TSA。
固定端站ETF包括低功率收發信機，它耦合到被引向基地無線站的定向天線，還裝備用戶終端，它是固定的，對於本發明的網孔型電話系統特別有意義。
根據本發明的具有延伸網孔的網孔型電話系統的工作將參見三種類型的呼叫敘述如下一個呼叫從固定站ETF到全國電話網RNT;一個呼叫從全國電話網RTNN到固定端站ETF;和一個呼叫從一個固定站ETF到另一個固定站ETF。
在從固定端站ETF到全國電話網RTN的呼叫中，當固定端站ETF用戶開始呼叫時，基地無線站ERB通過控制信道接收和識別該請求，發送該請求與要求完成該呼叫的所有其它信息到變換單元CC，即用戶的電話號碼，用戶的順序號和所撥的號碼。
然後變換單元CC選擇一條該呼叫使用的空閒信道和向基地無線站ERB發信號去命令固定端站ETF使用所選的信道。另外，變換單元CC進行所撥號碼的確認以保證該用戶可以進行呼叫和確定要求的路由以及呼叫類型。
通過數字變換建立連接，變換單元CCU完成固定端站ETF和基地無線站ERB與全國電話網RTN的話音鏈路。
另一方法，為了提供低費用路由，根據圖2所示的非集中化系統，該呼叫可以由變換單元CC從網孔型電話系統發送到另一個網孔型電話系統中的另一個變換單元CC到達全國電話網RTN。
當該呼叫完成時，斷開變換單元CC的任一方釋放了該呼叫所用的全部資源。然後相應於上述呼叫的記錄發送主控制單元CCP隨後用於產生標稱磁帶和話務分析。
當呼叫是從全國電話網RNT到固定端站ETF的，全國電話網RTN進入變換與控制單元CCC中的一條中繼線，並且通過數字開關把相應的信息數字發送到固定端站ETF的用戶。
變換與控制單元CCC進行確認與數字翻譯並命令相應所在地區的基地無線站ERB通過控制信道啟動所選的固定端站ETF，以便使它能與全國電話網RTN連接。
基地無線站ERB通過控制信道定位該固定端站ETF，當後者應答該呼叫時，變換單元CC被基地無線站ERB命令去選擇該呼叫使用的空閒話音信道。通知固定端吖ETF關於由基地無線站ERB選擇的信道的情況，當固定端站ETF已準備接收該呼叫時，變換單元CC連接相應的數字開關。
這樣命令基地無線站ERB通知該用戶，而且固定端站ETF中的電話機開始振鈴。當固定端站的用戶應答呼叫時，全國電話網RTN中的話音鏈路已接通。
還有，當呼叫完成時，斷開變換單元CC的任一個釋放該呼叫中所用的全部資源，並產生相應於上述呼叫的記錄，這個記錄被發送到主控制單元CCP在隨後用於產生標稱磁帶和話務分析。
當呼叫是從一個固定端站ETF到另一個固定端站時，當固定用戶開始呼叫時，它如上所述被處理直到數字翻譯步驟為止。這時，變換單元CC通過其數據存貯單元確定該呼叫是否被引向另一個固定端站ETF。
如果這另一個固定端站ETF是由同一個變換單元CC服務的，則該呼叫以常規的方法處理。相反地，如果該用戶用由另一個變換單元CC服務的，則空閒中繼線被指定給該呼叫，然後作為一個固定端站ETF到一個固定端站ETF型的呼叫處理。
被叫用戶被定位，並通過應答該呼叫，指定一條話音信道以建立兩站之間的話音鏈路。上述話音鏈路的建立是從相應於始發該呼叫的固定端站ETF開始到目標的固定端站ETF的基地無線站ERB中的變換單元CC。
當呼叫完成時，斷開變換單元CC的任一方釋放該呼叫使用的全部資源，而且在始發的基地無線站ERB中產生相應於上述呼叫的記錄，發送到主控制單元CCP隨後用於產生標稱磁帶和話務分析。
在這一系統中，呼叫可以通過固定端站ETF進行，在數據存貯單元中有空間可用於每個用戶進行呼叫的記錄。
根據本發明具有延伸網孔的網孔型電話系統的一個重要特性是通過網孔分扇區和/或分區，它的擴展的可能性。
這樣，通過一個預定的項目，可以構置初始復蓋一個給定地區所要求的網孔，精確地確定網孔的位置和數目，以及被服務地區要求的基地無線站ERB。為了支持這種話務，給每個網孔分配信道組總是正比於最大的預期話務。
但是，由於用戶的數目，話務負荷和其他的因素包括地理因素，本發明具有延伸網孔的網孔型電話系統允許第二級中的每個網孔分扇區和分區。
在前一種情況下，一個給定的網孔被分為扇區，然後這些扇區由變換與控制單元CCC作為新的網孔對待，而在後一種情況，被分區的網孔具有它的區域，該區域由發送功率的減小而減少，因此剩下的區域由一個新的網孔復蓋，產生幾個微網孔而不是一個宏網孔。
本發明已敘述了，應該懂得，可以進行若干修改和變化，如果這些修改和變化不脫離如所附權利要求中確定的本發明的精神和範圍。
權利要求
1.特別設計用於農村地區的一種具有延伸網孔的網孔型電話系統，其特徵在於包括一個變換與控制單元，接到全國電話網並與幾個網孔進行通信；在每個網孔中的一個接收與再發送基地無線站，所述的基地無線站包括一個塔和一個天線陣列，所述的塔最好是大尺寸的和建築在一個升高的地點，並且具有高功率天線，以便復蓋大的區域；以及多個固定端站，分布在每個所述的基地無線站範圍內，每個固定端站裝備有連接到固定端站的高功率檢測天線，它被引向基地無線站。
2.根據權利要求1的網孔型電話系統，其中每個基地無線站用四線模擬或數字信道連接到變換控制單元，它們之間的通信是通無無線頻率，PCM波束或光纖進行的。
3.根據權利要求1的網孔型電話系統，其中每個固定端站包括連接到定向天線的低功率收發信機，完成一個固定用戶的終端。
4.根據權利要求1的網孔型電話系統，其中基地無線站通過包含控制和音頻信道的無線頻率信道與固定端站通信。
5.根據權利要求1的網孔型電話系統，其中該基地無線站與本地用戶相互接口和/或本地用戶與全國電話網的用戶接口。
6.根據權利要求1的網孔型電話系統，其中該基地無線站通過無線頻率信道與固定端站通信，它使用標準協議發送和接收控制信道和音頻信號。
7.根據權利要求6的網孔型電話系統，其中該基地無線站和固定終站之間的通信是由工作在800MHz範圍內的無線電系統的頻率調製提供的。
8.根據權利要求6的網孔型電話系統，其中每個基地無線站至少包括互連到全方向天線的兩架。
9.根據權利要求8的網孔型電話系統，其中所述的天線安裝在適當的高度，足夠用於復蓋基地無線站周圍約60Km半徑的地區。
10.根據權利要求1的網孔型電話系統，其中變換與控制單元包括一個主控制單元和一個開關單元，前者用於操作者與該系統接口，而後者用於呼叫的處理和呼叫的所有連接與切斷過程。
全文摘要
提供特別設計用於農村地區的一種具有延伸網孔的網孔型電話系統，包括接到全國電話網(RNT)並與幾個網孔通信的一個變換與控制單元(CCC)，每個網孔裝備一個接收和再發送基地無線站(ERB)，包括一個塔和一個天線陣列，所述的塔最好是大尺寸的並且建築在一個升高的地點以及具有高功率天線，以便覆蓋大的區域，和多個固定端站(ETF)，每個所述的固定端站(ETF)裝備有連接到一個收發信機以完成一個用戶終端的高功率檢測定向天線。
文檔編號H04B7/24GK1080443SQ9210465
公開日1994年1月5日 申請日期1992年6月15日 優先權日1992年6月15日
發明者萊昂哈德·科羅瓦茲克 申請人:阿爾卡特爾電信公司