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摘要 本文分析了3G移動通信系統(tǒng)的業(yè)務特征和網(wǎng)絡發(fā)展趨勢，研究了3G網(wǎng)絡中核心網(wǎng)絡和傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡的融合技術。探討了媒體網(wǎng)關處理設備在WCDMA中的作用及性能，對其支持核心網(wǎng)絡和傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡的融合作了分析研究。
關鍵詞 3G移動通信技術 媒體網(wǎng)關 核心網(wǎng)絡 固定網(wǎng)絡 IP網(wǎng)絡
一、移動通信概述
移動通信綜合利用了有線、無線的傳輸方式，為人們提供一種快速便捷的通訊手段。最初的移動通信系統(tǒng)為模擬移動通信系統(tǒng)，包括AMPS、ETACS、NTACS、NMT和NTT等幾種制式，采用模擬調(diào)制，盡管與現(xiàn)在的通信系統(tǒng)相比有很大缺陷，如頻譜利用率低、業(yè)務種類有限、無高速數(shù)據(jù)業(yè)務、保密性差，易被竊聽和盜號、設備成本高、體積大等，但是為人們的信息傳遞帶來了極大的方便。
為了解決模擬系統(tǒng)中存在的這些根本性技術缺陷，數(shù)字移動通信技術應運而生，并且發(fā)展起來，這就是第二代移動通信系統(tǒng)，典型代表是美國的DAMPS系統(tǒng)、IS-95和歐洲的GSM系統(tǒng)，同第一代相比，在很多方面得到很大的改進和提高。
隨著Internet的發(fā)展和IP技術的不斷成熟，人們對數(shù)據(jù)業(yè)務的需求量正在日益高速增加，但是固定的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡無法保證人們隨時隨地接收各種數(shù)據(jù)，同時第二代移動通信網(wǎng)絡只能夠傳輸語音和提供低速的數(shù)據(jù)業(yè)務。從1996年開始，為了解決中速數(shù)據(jù)傳輸問題，又出現(xiàn)了2.5代的移動通信系統(tǒng)，如GPRS和IS-95B。
為了滿足人們對數(shù)據(jù)業(yè)務的需求，移動通信網(wǎng)絡已經(jīng)從話音業(yè)務發(fā)展到數(shù)據(jù)業(yè)務，從數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展到多媒體業(yè)務，實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和圖像的綜合傳輸，包括基于用戶的需求而開發(fā)的第三方增值業(yè)務，這些已經(jīng)成為目前最迫切的需求。同時多承載的網(wǎng)絡體系將逐步演化成全IP網(wǎng)絡，有效的提供業(yè)務和保護投資。
二、2G與3G通信技術
目前的移動通信網(wǎng)絡主要是以GSM和IS95的二代網(wǎng)絡為主，同時基于這兩種結(jié)構(gòu)的2.5代移動網(wǎng)絡GPRS和CDMA已經(jīng)開始區(qū)域性商用化。但是由于2.5代網(wǎng)絡只能提供中速的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，遠遠不能滿足人們對數(shù)據(jù)業(yè)務的需求，目前基于這兩種體系的第三代網(wǎng)絡WCDMA和CDMA2000正在進行區(qū)域化試用，即將投入運行，這將為用戶提供綜合的數(shù)據(jù)、語音和多媒體業(yè)務服務。此外還包括由我國提出的TD-SCDMA體制，屬于目前的三種重要標準之一�；贑DMA的移動傳輸技術和基于IP/ATM分組的承載技術是第三代移動通信技術今后網(wǎng)絡發(fā)展的方向。
第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)(3G)標準(WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA等)的發(fā)展增強和改進了2.5G的無線接入網(wǎng)和移動核心網(wǎng)，并在其基礎上逐步演進為可以兼容電路交換和數(shù)據(jù)分組交換、支持峰值速率2Mbit/s多媒體業(yè)務的傳輸系統(tǒng)，但3G系統(tǒng)仍無法滿足未來移動用戶對高速、寬帶數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務不斷增長和更高服務質(zhì)量(QoS)的要求。
三、WCDMA技術R4及R5
WCDMA根據(jù)協(xié)議的標準化和發(fā)展的過程又分為R99和R00兩個版本，R00根據(jù)標準的統(tǒng)一化進程，又分為R4和R5兩個版本，R99和R00之間的最大區(qū)別在于核心網(wǎng)絡中的接口和設備形態(tài)，其中R99核心網(wǎng)CS域MSC設備之間采用TDM或者ATM連接，主要采用TDM連接，目前已經(jīng)有穩(wěn)定的協(xié)議和標準，設備供應商已經(jīng)有基于R99的WCDMA產(chǎn)品推出。
R4版本的核心網(wǎng)CS域設備首次實現(xiàn)了呼叫控制與承載分離，將MSC分離為負責呼叫控制的MSC Sever和媒體流承載/轉(zhuǎn)換的MGW設備，其中與接入網(wǎng)側(cè)設備采用ATM承載，核心網(wǎng)絡不同設備之間采用IP/ATM/TDM連接，采用呼叫控制與承載分離的最大特點在于：
(1)對于運營商來說，由于核心網(wǎng)業(yè)務節(jié)點的各主要組成部件(硬件、呼叫控制與業(yè)務邏輯及增值業(yè)務等)的分離，各部件降低了實現(xiàn)復雜度和維護難度，同時各部件不必為同一個運營商所有，相互間有標準信令接口的交互支持，使得用戶可以選擇多家供應商的設備，保證構(gòu)建質(zhì)量最佳的網(wǎng)絡，同時也促進了電信市場的競爭與繁榮；
(2)對于設備供應商來說，不需要為每一種可能的業(yè)務承載方式(IP、ATM、FR、TDM等)都重新開發(fā)相應核心網(wǎng)業(yè)務節(jié)點，因為同一MSC server可與依據(jù)不同運營商需求設計特殊的傳輸網(wǎng)絡配合完成移動業(yè)務管理；
(3)根據(jù)實際需求，運營商可以在復雜組網(wǎng)中更加靈活地部署業(yè)務控制節(jié)點和承載傳輸設備，可使多個MGW共享同一個MSC server，從而優(yōu)化全網(wǎng)投資；
(4)核心網(wǎng)的媒體網(wǎng)關可同時服務于電路域、分組域及IP多媒體域的業(yè)務承載需求，進一步節(jié)省運營商投資。
R5的WCDMA網(wǎng)絡則是基于全IP進行構(gòu)建，所有的業(yè)務基于IP網(wǎng)絡傳輸，有效降低網(wǎng)絡的建設和維護成本，同時增加IMS(IP Multiple Media Sub—system，IP多媒體子系統(tǒng))等。
R4版本的WCDMA網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如下圖1所示：
圖1 R4網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
整個網(wǎng)絡主要包括UE(User Equipment，用戶設備)、RAN(Radio Access Network，無線接入網(wǎng)絡)和CN(Core Network，核心網(wǎng)絡)，其中UE主要為用戶手持設備，接入網(wǎng)絡包括節(jié)點NodeB、節(jié)點控制設備RNC等，完成用戶數(shù)據(jù)和語音業(yè)務的接入服務，同時將呼叫控制和媒體分離，在核心網(wǎng)絡中，主要分CS(circuit switch，電路交換域)域和PS(packet switch，分組交換域)域，CS主要完成移動業(yè)務中的語音業(yè)務，而PS域完成高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(Internet服務)，另外還包括BS(broadcast switch)，HLR(Home Location Register，歸屬位置寄存器)、CG(charging gateway，計費網(wǎng)關)等設備，這里不再加以說明。
CS域包括MGW和MSC Server兩個物理實體，共同完成3G核心網(wǎng)絡CS域的交換功能，根據(jù)在網(wǎng)絡中的位置和功能不同，又分為關口局和端局兩種，
四、媒體網(wǎng)關設備
通用的媒體網(wǎng)關處理設備，主要應該能用于WCDMA R4版本的核心網(wǎng)絡CS域，通用媒體網(wǎng)關作為語音業(yè)務、多媒體業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務的承載設備，完成不同網(wǎng)絡之間的承載轉(zhuǎn)換、語音、多媒體信息和數(shù)據(jù)處理功能，提供移動網(wǎng)絡語音業(yè)務和電路相關業(yè)務的傳輸和交換功能，實現(xiàn)3G無線接入網(wǎng)絡電路域的業(yè)務流到公共分組交換網(wǎng)絡(H.323網(wǎng)絡等)、公共電路交換網(wǎng)絡(PSTN、ISDN)及其它移動網(wǎng)絡(GSM、CDMA、CDMA2000等)的業(yè)務流的轉(zhuǎn)換，提供IP交換功能，可為無線網(wǎng)絡向下一代全IP網(wǎng)絡的發(fā)展打下基礎。為根據(jù)MGW在網(wǎng)絡中不同的位置和功能，可以將其定位為無線網(wǎng)絡端局設備和關口局設備，在3G R5系統(tǒng)中作為綜合關口局設備與IM域和PSTN網(wǎng)絡實現(xiàn)互通、同時也可以作為固網(wǎng)MGW設備與MGC配合，實現(xiàn)固網(wǎng)和移動網(wǎng)絡的融合等。
媒體網(wǎng)關處理設備應該支持標準的H.248協(xié)議實現(xiàn)媒體資源控制和管理功能，支持基于H.248消息包來實現(xiàn)R2等隨路信令的映射處理，支持標準SIGTRAN協(xié)議實現(xiàn)的SS7、ISDN和V5協(xié)議適配功能。設備可以分為業(yè)務交換模塊、用戶接入模塊兩大部分。結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。
圖2 媒體網(wǎng)關設備功能示意圖
其中SSM(Server switching Module業(yè)務交換模塊)換模塊是整個設備的核心單元，提供業(yè)務流格式處理和交換功能。業(yè)務交換模塊SSM支持TDM/IP中繼接口，在軟交換設備控制下可以作為NGN中的TG應用，與軟交換設備聯(lián)合組網(wǎng)可以作為PSTN改造的匯接/長途/關口局應用。
UAM(User Access Module用戶接入模塊)提供用戶直接接入功能，用戶接入模塊在業(yè)務交換模塊的配合下完成多種方式的用戶接入功能。用戶接入模塊與業(yè)務交換模塊聯(lián)合組網(wǎng)，可以作為NGN中的AG應用組網(wǎng)，也可以作為NGN架構(gòu)下的端局交換機應用。
用戶接入模塊通過業(yè)務交換模塊提供上行匯接出口，實現(xiàn)業(yè)務匯聚和網(wǎng)絡互通。用戶接入模塊可以與業(yè)務交換模塊放在同一個機房內(nèi)，也可以拉遠放在離用戶比較近的地方。業(yè)務交換模塊和用戶接入模塊之間采用TDM連接，采用內(nèi)部協(xié)議進行通信。
五、結(jié)束語
隨著網(wǎng)絡的演變，通過軟件升級，電路域和分組域的業(yè)務流處理功能可以統(tǒng)一由通用媒體網(wǎng)關來實現(xiàn)。移動網(wǎng)絡和固定網(wǎng)絡的融合是下一代網(wǎng)絡(NGN)發(fā)展的趨勢，在今后的網(wǎng)絡建設中，固定網(wǎng)絡和移動網(wǎng)絡的核心網(wǎng)絡部分將首先實現(xiàn)合一，通用媒體網(wǎng)關設備可以與軟交換設作為固定網(wǎng)絡和移動網(wǎng)絡的網(wǎng)關設備，提供統(tǒng)一的接入和傳輸平臺。
