第三代移動通信系統(tǒng)
2005/12/28
第三代移動通信系統(tǒng)以強大的通信能力，融合語音、視頻和數(shù)據(jù)，向人們提供豐富的多媒體業(yè)務(wù)，滿足市場日益增長的移動通信需求。
第三代移動通信系統(tǒng)的無線傳輸速率從最低要求固定2Mb/s，低速384Kb/秒，高速114Kb/s發(fā)展到WCDMA高速下行分組接入（HSDPA）的理論值14.2Mb/s和CDMA2000單載頻EV-DV的3.09Mb/s，大大增強了3G的無線傳輸能力，擴展了應(yīng)用范圍。它的核心網(wǎng)絡(luò)從電路交換和分組交換兩個分離的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到基于IP的多媒體的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，3GPP稱之為IP多媒體子系統(tǒng)（IMS），3GPP2稱之為IP多媒體域（MMD）。其業(yè)務(wù)平臺也從一個"豎井"結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向一個開放的分布結(jié)構(gòu)，大大增強了業(yè)務(wù)建立能力，減少了業(yè)務(wù)開發(fā)時間和成本。
第三代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展越來越體現(xiàn)了一個協(xié)調(diào)、開放和統(tǒng)一的"家族"概念。第三代移動通信系統(tǒng)可以分為四個層次，即接入層、傳輸層、控制層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。
接入層包括多種無線傳輸技術(shù)，如WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000等，以及對應(yīng)的無線接入基站和基站控制器。它們構(gòu)成了無線接入網(wǎng)絡(luò)，負責(zé)無線傳輸、無線資源管理、移動性管理等功能。第三代移動通信能與無線局域網(wǎng)進行有效地互通，提供統(tǒng)一用戶認(rèn)證、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，以及不同接入網(wǎng)絡(luò)間的漫游和移動能力。
傳輸層包括了從原有分組交換網(wǎng)絡(luò)和電路交換網(wǎng)絡(luò)演進的結(jié)構(gòu)，如電路交換的MSC、分組交換的GPRS，和控制與承載分離結(jié)構(gòu)中的承載部分，如支持IP多媒體的媒體網(wǎng)關(guān)和多媒體資源處理器等。本層主要完成基于語音的或基于數(shù)據(jù)的通信流的交換，不同形式的媒體轉(zhuǎn)換和傳輸。
控制層是由以IMS為核心的所有控制部分所組成。IMS獨立于接入技術(shù)，是3G"家族"公用的。IMS基于IP技術(shù)，支持語音、視頻、文字、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)以及這些業(yè)務(wù)的組合，支持IPv6和QoS，支持開放的業(yè)務(wù)接口。該層還包括如MSC服務(wù)器，信令網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。
應(yīng)用業(yè)務(wù)層由用戶數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)能力抽象功能，智能業(yè)務(wù)功能和各類應(yīng)用服務(wù)器所組成。它向運營商、業(yè)務(wù)和內(nèi)容提供商及其第三方業(yè)務(wù)開發(fā)者提供統(tǒng)一的，標(biāo)準(zhǔn)化的接口和業(yè)務(wù)環(huán)境，用某些獨立于下面的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的方式提供應(yīng)用、業(yè)務(wù)和內(nèi)容。
應(yīng)用舉例
多媒體子系統(tǒng)
3G的多媒體系統(tǒng)主要包括CSCF、MGCF、MGW、MRFC、MRFP、BGCF、SCS和AS。它不僅為移動用戶提供基于IP的多媒體業(yè)務(wù)，還可以向固定用戶提供業(yè)務(wù)。
CSCF管理多媒體會話并和用戶業(yè)務(wù)接口。CSCF負責(zé)資源分配，會話狀態(tài)和用戶業(yè)務(wù)的次序，查詢用戶鑒權(quán)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并執(zhí)行會話處理任務(wù)。CSCF可分為P-CSCF,
和歸屬網(wǎng)絡(luò)CSCF。P-CSCF是用戶在IMS中的第一個聯(lián)系點，是歸屬網(wǎng)絡(luò)CSCF的代理。為了實現(xiàn)負荷分擔(dān)，隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或分配盡量靠近用戶的S-CSCF，在歸屬網(wǎng)絡(luò)中的CSCF可進一步分為I-CSCF和S-CSCF。
I-CSCF是網(wǎng)絡(luò)的入口，負責(zé)分配為用戶服務(wù)的S-CSCF，而S-CSCF是實際處理會話狀態(tài)的設(shè)備。
MGCF通過標(biāo)準(zhǔn)接口提供控制媒體網(wǎng)關(guān)的能力。它控制媒體信道連接控制的呼叫狀態(tài)，資源的分配和解除以及資源的變更。
MGW是為承載話務(wù)提供分組交換網(wǎng)絡(luò)和電路交換網(wǎng)絡(luò)間的接口。
MRFC控制媒體流資源的分配、解除和變更，解釋來自應(yīng)用服務(wù)器和S-CSCF的信息并控制對應(yīng)的MRFP。MRFP控制分組承載接口，混合進入的多路媒體流，處理語音編碼轉(zhuǎn)換、語音識別、媒體分析等媒體流，管理會議共享資源的接入。
AS包括SIP AS、OSA AS和UMTS環(huán)境中基于CAMEL的IMS-SSF。它們被放在歸宿或第三方網(wǎng)絡(luò)中，向用戶提供增值IP多媒體業(yè)務(wù)。AS為組合的分布結(jié)構(gòu)。所有的AS可以放在一個主機中，一個AS可以放在一群主機中。SIP
AS直接與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口并提供業(yè)務(wù)內(nèi)容和業(yè)務(wù)控制。OSA AS通過OSA SCS提供的OSA API與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口。這類AS可以不依賴于下面的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使用開放標(biāo)準(zhǔn)的API來提供所有的應(yīng)用。
BGCF為了把呼叫接到PSTN，它選擇向PSTN出口的網(wǎng)絡(luò)并在該網(wǎng)絡(luò)中選擇MGCF。BGCF和MGCF可以在任何歸屬、拜訪和第三方的網(wǎng)絡(luò)中。
無線接入系統(tǒng)
RNC和BSC分別提供一個或多個NodeB和BTS的控制和管理功能。它們主要負責(zé)無線資源管理和移動性管理功能，其中包括無線鏈路的分配、建立與釋放，無線小區(qū)和基站間的切換。它們還完成系統(tǒng)信息廣播、無線信道控制，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶數(shù)據(jù)傳輸和接入控制等功能。NodeB和BTS是3G系統(tǒng)的基站（即無線收發(fā)信機），支持WCDMA/TD-SCDMA和CDMA2000。它們包括無線收發(fā)信機和基帶處理部件，主要完成空中接口物理層協(xié)議的處理。它的主要功能是擴頻、調(diào)制、信道編碼及解擴、解調(diào)、信道解碼，還包括基帶信號和射頻信號的相互轉(zhuǎn)換等功能。
分組數(shù)據(jù)系統(tǒng)
3G的分組網(wǎng)絡(luò)分為3GPP的通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）和3GPP2的分組數(shù)據(jù)子系統(tǒng)（PDS）。前者主要由SGSN和GGSN組成，后者主要由AGW、BR和HA組成。
GPRS為分組業(yè)務(wù)提供無線系統(tǒng)和固定網(wǎng)絡(luò)之間的接口。它主要完成網(wǎng)絡(luò)接入控制、分組選路和傳輸、移動性管理、QoS管理和策略執(zhí)行等功能。SGSN是為移動終端服務(wù)的節(jié)點，它保持移動終端位置的軌跡并完成安全和接入控制功能。GGSN與SGSN間使用隧道連接。
PDS采用MIP技術(shù)，是支持多媒體的和傳統(tǒng)的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。AGW包括PDSN以及其他一些所需要的功能，提供了對各種接入網(wǎng)絡(luò)的公共接口。它提供移動IP登記和鑒權(quán)，支持外部代理（FA）和分組數(shù)據(jù)傳輸，切換、AAA客戶端、QoS管理和策略執(zhí)行等功能。歸屬代理（HA）主要完成用戶當(dāng)前附著點的登記和用戶IP包的前轉(zhuǎn)兩大功能。
邊界路由器（BR）將3G的IP核心網(wǎng)絡(luò)與其他業(yè)務(wù)提供商、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等對等網(wǎng)絡(luò)相互連接。它完成IP包的選路、外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議等功能并對進出流量進行策略控制。
PDF是為基于業(yè)務(wù)的IP承載資源本地控制實現(xiàn)策略判決點功能。PDF按照從P-CSCF獲得的資源分配信息進行策略判決，提供自己網(wǎng)絡(luò)中資源的管理。
電路交換系統(tǒng)
移動交換中心（MSC）MSC負責(zé)它所管轄范圍內(nèi)的交換和信令，除了常規(guī)的固定交換機功能，它還完成位置登記、切換等移動特有的功能。MSC可以軟交換的方式來實現(xiàn)，分為兩部分，一部分為MSC服務(wù)器，另一部分為媒體網(wǎng)關(guān)。MSC
服務(wù)器專門處理信令和控制，主要完成呼叫控制和移動控制功能。媒體網(wǎng)關(guān)處理用戶數(shù)據(jù)，終結(jié)來自交換型電路網(wǎng)絡(luò)的承載信道和來自分組網(wǎng)絡(luò)的媒體流并進行媒體的轉(zhuǎn)換，提供承載控制、編譯碼、回聲消除、會議橋等功能。兩者合起來完成MSC的全部功能。網(wǎng)關(guān)MSC(GMSC)是兩個網(wǎng)絡(luò)間專門用于查詢被叫移動終端位置并完成選路功能的MSC。
3G和WLAN互通系統(tǒng)
WLAN接入網(wǎng)關(guān)（WAG）位于WLAN和3GPP網(wǎng)絡(luò)之間。在用戶漫游的情況下，它位于3GPP的拜訪網(wǎng)絡(luò)中。它為WLAN和3GPP網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)流提供過濾、管制和計費功能。
分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（PDG）提供WLAN用戶到分組交換網(wǎng)絡(luò)的接入。在接入歸宿網(wǎng)絡(luò)時它位于歸屬網(wǎng)絡(luò)，在接入本地網(wǎng)絡(luò)時它位于拜訪網(wǎng)絡(luò)。AAA
Proxy位于拜訪網(wǎng)絡(luò)之中。它完成AAA的代理和過濾功能，用于WLAN用戶設(shè)備接入和業(yè)務(wù)的鑒權(quán)和授權(quán)。
其他子系統(tǒng)
3G移動通信系統(tǒng)中還包括：含HLR和AuC的功能的歸宿用戶服務(wù)器（HSS）、可選的獨立信令網(wǎng)關(guān)（SGW）、簽約位置器（SLF）、定位服務(wù)子系統(tǒng)、智能業(yè)務(wù)子系統(tǒng)等。
產(chǎn)品選型
凌華提供從aTCA、PICMG 2.16到cPCI各系列的系統(tǒng)、板卡和解決方案，適合3G移動通信系統(tǒng)無線接入，電路、分組及多媒體承載和控制、應(yīng)用和業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)中心等不同層次的需求。
- aTCA系列包括系統(tǒng)、處理機板、交換板等產(chǎn)品，如
TCA-8506 5U 5槽系統(tǒng)、
aTCA-8014 10U 14槽系統(tǒng)，
aTCA-6890雙Nocona 800MHz處理器板
aTCA-3120交換板
- PICMG 2.16系統(tǒng)平臺
包括21槽系統(tǒng)的cSPB-2100、8槽系統(tǒng)的cPSB-880和cPSB-800，都符合PICMG2.0、PICMG2.5、PICMG2.9、PICMG2.16規(guī)范；以及cPCIS
-3300BLS刀片式服務(wù)器等
- PICMG 2.16高性能處理器板包括
cPCI-6840 1.6GHz Pentium? M 處理器，提供千兆以太網(wǎng)口，PMC插槽；
cPCI-6820/10 雙 Intel LV Tualatin處理器，最大支持2GB SDRAM，提供2個千兆網(wǎng)口、PMC插槽；
cPCI-6830 雙1.26GHz Pentium Ⅲ處理器，支持3GB RAM；
cPCI-6765A LV Pentium Ⅲ無總線PICMG2.16刀片。
- 網(wǎng)絡(luò)處理器板 cPCI-6240，基于Intel IXP2400，最大支持512MB SDRAM，4MB QDR
SRAM，16MB FLASH。 配合使用凌華的OC3或OC12接口模塊PMC8500系列，為SONET ATM 或POS到IP的轉(zhuǎn)換提供了理想的解決方案。
凌華科技公司供稿 CTI論壇編輯
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