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第三代移動(dòng)通信系統

2005/12/28

　　第三代移動(dòng)通信系統以強大的通信能力，融合語(yǔ)音、視頻和數據，向人們提供豐富的多媒體業(yè)務(wù)，滿(mǎn)足市場(chǎng)日益增長(cháng)的移動(dòng)通信需求。

　　第三代移動(dòng)通信系統的無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)傳輸能力，擴展了應用范圍。它的核心網(wǎng)絡(luò )從電路交換和分組交換兩個(gè)分離的網(wǎng)絡(luò )發(fā)展到基于IP的多媒體的統一網(wǎng)絡(luò )，3GPP稱(chēng)之為IP多媒體子系統（IMS），3GPP2稱(chēng)之為IP多媒體域（MMD）。其業(yè)務(wù)平臺也從一個(gè)"豎井"結構轉向一個(gè)開(kāi)放的分布結構，大大增強了業(yè)務(wù)建立能力，減少了業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。

　　第三代移動(dòng)通信系統的發(fā)展越來(lái)越體現了一個(gè)協(xié)調、開(kāi)放和統一的"家族"概念。第三代移動(dòng)通信系統可以分為四個(gè)層次，即接入層、傳輸層、控制層和業(yè)務(wù)應用層。

　　接入層包括多種無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，如WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000等，以及對應的無(wú)線(xiàn)接入基站和基站控制器。它們構成了無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )，負責無(wú)線(xiàn)傳輸、無(wú)線(xiàn)資源管理、移動(dòng)性管理等功能。第三代移動(dòng)通信能與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)進(jìn)行有效地互通，提供統一用戶(hù)認證、統一的業(yè)務(wù)和應用，以及不同接入網(wǎng)絡(luò )間的漫游和移動(dòng)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(jìn)的結構，如電路交換的MSC、分組交換的GPRS，和控制與承載分離結構中的承載部分，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(yǔ)音的或基于數據的通信流的交換，不同形式的媒體轉換和傳輸。

　　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(yǔ)音、視頻、文字、數據等業(yè)務(wù)以及這些業(yè)務(wù)的組合，支持IPv6和QoS，支持開(kāi)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)等設備。

　　應用業(yè)務(wù)層由用戶(hù)數據，業(yè)務(wù)能力抽象功能，智能業(yè)務(wù)功能和各類(lèi)應用服務(wù)器所組成。它向運營(yíng)商、業(yè)務(wù)和內容提供商及其第三方業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)者提供統一的，標準化的接口和業(yè)務(wù)環(huán)境，用某些獨立于下面的網(wǎng)絡(luò )和設備的方式提供應用、業(yè)務(wù)和內容。

AGW Access GateWay
AS Application Server
BGCF Breakout Gateway Control Function
BSC Base Station Controller
BR Border Router
CS-MGW Circuit Switched Media Gateway
CSCF Call Session Control Function
CSE CAMEL Service Environment
GGSN Gateway GPRS Support Node
HA Home Agent
HSS Home Subscriber Server
IMS IP Multimedia Subsystem
IMS-SSF IMS Service Switch Function
ISC IMS Service Control interface
MGCF Media Gateway Control Function
MGW Media Gateway

MRFC Multimedia Resource Function Controller
MRFP Multimedia Resource Function Processor
MSC Mobile Switching Centre
OSA Open Service Architecture
PCF Packet Control Function
P-CSCF Proxy CSCF
PDF Policy Decision Function
PDSN Packet Data Service Node
RNC Radio Network Controller
SLF Subscription Locator Function
SCS Service Capability Server
SGSN Serving GPRS Support Node
SGW Signaling Gateway
SIP Session Initial Protocol
UPD User Profile Database
WAG/PDG WLAN Access Gateway/Packet Data Gateway

應用舉例

多媒體子系統
　　3G的多媒體系統主要包括CSCF、MGCF、MGW、MRFC、MRFP、BGCF、SCS和AS。它不僅為移動(dòng)用戶(hù)提供基于IP的多媒體業(yè)務(wù)，還可以向固定用戶(hù)提供業(yè)務(wù)。

　　CSCF管理多媒體會(huì )話(huà)并和用戶(hù)業(yè)務(wù)接口。CSCF負責資源分配，會(huì )話(huà)狀態(tài)和用戶(hù)業(yè)務(wù)的次序，查詢(xún)用戶(hù)鑒權和業(yè)務(wù)數據并執行會(huì )話(huà)處理任務(wù)。CSCF可分為P-CSCF, 和歸屬網(wǎng)絡(luò )CSCF。P-CSCF是用戶(hù)在IMS中的第一個(gè)聯(lián)系點(diǎn)，是歸屬網(wǎng)絡(luò )CSCF的代理。為了實(shí)現負荷分擔，隱藏內部網(wǎng)絡(luò )結構或分配盡量靠近用戶(hù)的S-CSCF，在歸屬網(wǎng)絡(luò )中的CSCF可進(jìn)一步分為I-CSCF和S-CSCF。 I-CSCF是網(wǎng)絡(luò )的入口，負責分配為用戶(hù)服務(wù)的S-CSCF，而S-CSCF是實(shí)際處理會(huì )話(huà)狀態(tài)的設備。

　　MGCF通過(guò)標準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(huà)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(lái)自應用服務(wù)器和S-CSCF的信息并控制對應的MRFP。MRFP控制分組承載接口，混合進(jìn)入的多路媒體流，處理語(yǔ)音編碼轉換、語(yǔ)音識別、媒體分析等媒體流，管理會(huì )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(hù)提供增值IP多媒體業(yè)務(wù)。AS為組合的分布結構。所有的AS可以放在一個(gè)主機中，一個(gè)AS可以放在一群主機中。SIP AS直接與網(wǎng)絡(luò )設備接口并提供業(yè)務(wù)內容和業(yè)務(wù)控制。OSA AS通過(guò)OSA SCS提供的OSA API與網(wǎng)絡(luò )設備接口。這類(lèi)AS可以不依賴(lài)于下面的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，使用開(kāi)放標準的API來(lái)提供所有的應用。

　　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(fǎng)和第三方的網(wǎng)絡(luò )中。

無(wú)線(xiàn)接入系統

　　RNC和BSC分別提供一個(gè)或多個(gè)NodeB和BTS的控制和管理功能。它們主要負責無(wú)線(xiàn)資源管理和移動(dòng)性管理功能，其中包括無(wú)線(xiàn)鏈路的分配、建立與釋放，無(wú)線(xiàn)小區和基站間的切換。它們還完成系統信息廣播、無(wú)線(xiàn)信道控制，語(yǔ)音和數據業(yè)務(wù)的用戶(hù)數據傳輸和接入控制等功能。NodeB和BTS是3G系統的基站（即無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機），支持WCDMA/TD-SCDMA和CDMA2000。它們包括無(wú)線(xiàn)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、調制、信道編碼及解擴、解調、信道解碼，還包括基帶信號和射頻信號的相互轉換等功能。

分組數據系統
　　3G的分組網(wǎng)絡(luò )分為3GPP的通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)（GPRS）和3GPP2的分組數據子系統（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(wú)線(xiàn)系統和固定網(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(dòng)性管理、QoS管理和策略執行等功能。SGSN是為移動(dòng)終端服務(wù)的節點(diǎn)，它保持移動(dòng)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的移動(dòng)數據業(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(dòng)IP登記和鑒權，支持外部代理（FA）和分組數據傳輸，切換、AAA客戶(hù)端、QoS管理和策略執行等功能。歸屬代理（HA）主要完成用戶(hù)當前附著(zhù)點(diǎn)的登記和用戶(hù)IP包的前轉兩大功能。

　　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(jìn)出流量進(jìn)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(shí)現策略判決點(diǎn)功能。PDF按照從P-CSCF獲得的資源分配信息進(jìn)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
　　移動(dòng)交換中心（MSC）MSC負責它所管轄范圍內的交換和信令，除了常規的固定交換機功能，它還完成位置登記、切換等移動(dòng)特有的功能。MSC可以軟交換的方式來(lái)實(shí)現，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(zhuān)門(mén)處理信令和控制，主要完成呼叫控制和移動(dòng)控制功能。媒體網(wǎng)關(guān)處理用戶(hù)數據，終結來(lái)自交換型電路網(wǎng)絡(luò )的承載信道和來(lái)自分組網(wǎng)絡(luò )的媒體流并進(jìn)行媒體的轉換，提供承載控制、編譯碼、回聲消除、會(huì )議橋等功能。兩者合起來(lái)完成MSC的全部功能。網(wǎng)關(guān)MSC(GMSC)是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )間專(zhuān)門(mén)用于查詢(xún)被叫移動(dòng)終端位置并完成選路功能的MSC。

3G和WLAN互通系統
　　WLAN接入網(wǎng)關(guān)（WAG）位于WLAN和3GPP網(wǎng)絡(luò )之間。在用戶(hù)漫游的情況下，它位于3GPP的拜訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò )中。它為WLAN和3GPP網(wǎng)絡(luò )間的數據流提供過(guò)濾、管制和計費功能。

　　分組數據網(wǎng)關(guān)（PDG）提供WLAN用戶(hù)到分組交換網(wǎng)絡(luò )的接入。在接入歸宿網(wǎng)絡(luò )時(shí)它位于歸屬網(wǎng)絡(luò )，在接入本地網(wǎng)絡(luò )時(shí)它位于拜訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò )。AAA Proxy位于拜訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò )之中。它完成AAA的代理和過(guò)濾功能，用于WLAN用戶(hù)設備接入和業(yè)務(wù)的鑒權和授權。

其他子系統
　　3G移動(dòng)通信系統中還包括：含HLR和AuC的功能的歸宿用戶(hù)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、智能業(yè)務(wù)子系統等。

產(chǎn)品選型
　　凌華提供從aTCA、PICMG 2.16到cPCI各系列的系統、板卡和解決方案，適合3G移動(dòng)通信系統無(wú)線(xiàn)接入，電路、分組及多媒體承載和控制、應用和業(yè)務(wù)、數據中心等不同層次的需求。

aTCA系列包括系統、處理機板、交換板等產(chǎn)品，如
TCA-8506 5U 5槽系統、
aTCA-8014 10U 14槽系統，
aTCA-6890雙Nocona 800MHz處理器板
aTCA-3120交換板

PICMG 2.16系統平臺

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(gè)千兆網(wǎng)口、PMC插槽；

cPCI-6830

cPCI-6765A

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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