第三代移动通信系统

第三代移动通信系统以强大的通信能力，融合语音、视频和数据，向人们提供丰富的多媒体业务，满足市场日益增长的移动通信需求。

第三代移动通信系统的无线传输速率从最低要求固定2Mb/s，低速384Kb/秒，高速114Kb/s发展到WCDMA高速下行分组接入（HSDPA）的理论值14.2Mb/s和CDMA2000单载频EV-DV的3.09Mb/s，大大增强了3G的无线传输能力，扩展了应用范围。它的核心网络从电路交换和分组交换两个分离的网络发展到基于IP的多媒体的统一网络，3GPP称之为IP多媒体子系统（IMS），3GPP2称之为IP多媒体域（MMD）。其业务平台也从一个"竖井"结构转向一个开放的分布结构，大大增强了业务建立能力，减少了业务开发时间和成本。

第三代移动通信系统的发展越来越体现了一个协调、开放和统一的"家族"概念。第三代移动通信系统可以分为四个层次，即接入层、传输层、控制层和业务应用层。

接入层包括多种无线传输技术，如WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000等，以及对应的无线接入基站和基站控制器。它们构成了无线接入网络，负责无线传输、无线资源管理、移动性管理等功能。第三代移动通信能与无线局域网进行有效地互通，提供统一用户认证、统一的业务和应用，以及不同接入网络间的漫游和移动能力。

传输层包括了从原有分组交换网络和电路交换网络演进的结构，如电路交换的MSC、分组交换的GPRS，和控制与承载分离结构中的承载部分，如支持IP多媒体的媒体网关和多媒体资源处理器等。本层主要完成基于语音的或基于数据的通信流的交换，不同形式的媒体转换和传输。

控制层是由以IMS为核心的所有控制部分所组成。IMS独立于接入技术，是3G"家族"公用的。IMS基于IP技术，支持语音、视频、文字、数据等业务以及这些业务的组合，支持IPv6和QoS，支持开放的业务接口。该层还包括如MSC服务器，信令网关等设备。

应用业务层由用户数据，业务能力抽象功能，智能业务功能和各类应用服务器所组成。它向运营商、业务和内容提供商及其第三方业务开发者提供统一的，标准化的接口和业务环境，用某些独立于下面的网络和设备的方式提供应用、业务和内容。

AGWAccessGateWay

ASApplicationServer

BGCFBreakoutGatewayControl Function

BSCBaseStationController

BRBorderRouter

CS-MGWCircuitSwitchedMedia Gateway

CSCFCallSessionControl Function

CSECAMELServiceEnvironment

GGSNGatewayGPRSSupport Node

HAHomeAgent

HSSHomeSubscriberServer

IMSIPMultimediaSubsystem

IMS-SSFIMSServiceSwitch Function

ISCIMSServiceControl interface

MGCFMediaGatewayControl Function

MGWMediaGatewayMRFC Multimedia Resource Function Controller

MRFPMultimediaResourceFunction Processor

MSCMobileSwitchingCentre

OSAOpenServiceArchitecture

PCFPacketControlFunction

P-CSCFProxyCSCF

PDFPolicyDecisionFunction

PDSNPacketDataService Node

RNCRadioNetworkController

SLFSubscriptionLocatorFunction

SCSServiceCapabilityServer

SGSNServingGPRSSupport Node

SGWSignalingGateway

SIPSessionInitialProtocol

UPDUserProfileDatabase

WAG/PDGWLANAccessGateway/Packet Data Gateway

应用举例

多媒体子系统

3G的多媒体系统主要包括CSCF、MGCF、MGW、MRFC、MRFP、BGCF、SCS和AS。它不仅为移动用户提供基于IP的多媒体业务，还可以向固定用户提供业务。

CSCF管理多媒体会话并和用户业务接口。CSCF负责资源分配，会话状态和用户业务的次序，查询用户鉴权和业务数据并执行会话处理任务。CSCF可分为P-CSCF,和归属网络CSCF。P-CSCF是用户在IMS中的第一个联系点，是归属网络CSCF的代理。为了实现负荷分担，隐藏内部网络结构或分配尽量靠近用户的S-CSCF，在归属网络中的CSCF可进一步分为I-CSCF和S-CSCF。I-CSCF是网络的入口，负责分配为用户服务的S-CSCF，而S-CSCF是实际处理会话状态的设备。

MGC[FS:Page]F通过标准接口提供控制媒体网关的能力。它控制媒体信道连接控制的呼叫状态，资源的分配和解除以及资源的变更。

MGW是为承载话务提供分组交换网络和电路交换网络间的接口。

MRFC控制媒体流资源的分配、解除和变更，解释来自应用服务器和S-CSCF的信息并控制对应的MRFP。MRFP控制分组承载接口，混合进入的多路媒体流，处理语音编码转换、语音识别、媒体分析等媒体流，管理会议共享资源的接入。

AS包括SIPAS、OSAAS和UMTS环境中基于CAMEL的IMS-SSF。它们被放在归宿或第三方网络中，向用户提供增值IP多媒体业务。AS为组合的分布结构。所有的AS可以放在一个主机中，一个AS可以放在一群主机中。SIPAS直接与网络设备接口并提供业务内容和业务控制。OSA AS通过OSA SCS提供的OSA API与网络设备接口。这类AS可以不依赖于下面的网络技术，使用开放标准的API来提供所有的应用。

BGCF为了把呼叫接到PSTN，它选择向PSTN出口的网络并在该网络中选择MGCF。BGCF和MGCF可以在任何归属、拜访和第三方的网络中。

无线接入系统

RNC和BSC分别提供一个或多个NodeB和BTS的控制和管理功能。它们主要负责无线资源管理和移动性管理功能，其中包括无线链路的分配、建立与释放，无线小区和基站间的切换。它们还完成系统信息广播、无线信道控制，语音和数据业务的用户数据传输和接入控制等功能。NodeB和BTS是3G系统的基站（即无线收发信机），支持WCDMA/TD-SCDMA和CDMA2000。它们包括无线收发信机和基带处理部件，主要完成空中接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。

分组数据系统

3G的分组网络分为3GPP的通用分组无线业务（GPRS）和3GPP2的分组数据子系统（PDS）。前者主要由SGSN和GGSN组成，后者主要由AGW、BR和HA组成。

GPRS为分组业务提供无线系统和固定网络之间的接口。它主要完成网络接入控制、分组选路和传输、移动性管理、QoS管理和策略执行等功能。SGSN是为移动终端服务的节点，它保持移动终端位置的轨迹并完成安全和接入控制功能。GGSN与SGSN间使用隧道连接。

PDS采用MIP技术，是支持多媒体的和传统的移动数据业务的网络。AGW包括PDSN以及其他一些所需要的功能，提供了对各种接入网络的公共接口。它提供移动IP登记和鉴权，支持外部代理（FA）和分组数据传输，切换、AAA客户端、QoS管理和策略执行等功能。归属代理（HA）主要完成用户当前附着点的登记和用户IP包的前转两大功能。

边界路由器（BR）将3G的IP核心网络与其他业务提供商、企业网络或互联网等对等网络相互连接。它完成IP包的选路、外部网关路由协议等功能并对进出流量进行策略控制。

PDF是为基于业务的IP承载资源本地控制实现策略判决点功能。PDF按照从P-CSCF获得的资源分配信息进行策略判决，提供自己网络中资源的管理。

电路交换系统

移动交换中心（MSC）MSC负责它所管辖范围内的交换和信令，除了常规的固定交换机功能，它还完成位置登记、切换等移动特有的功能。MSC可以软交换的方式来实现，分为两部分，一部分为MSC服务器，另一部分为媒体网关。MSC服务器专门处理信令和控制，主要完成呼叫控制和移动控制功能。媒体网关处理用户数据，终结来自交换型电路网络的承载信道和来自分组网络的媒体流并进行媒体的转换，提供承载控制、编译码、回声消除、会议桥等功能。两者合起来完成MSC的全部功能。网关MSC(GMSC)是两个网络间专门用于查询被叫移动终端位置并完成选路功能的MSC。

3G和WLAN互通系统

WLAN接入网关（WAG）位于WLAN和3GPP网络之间。在用户漫游的情况下，它位于3GPP的拜访网络中。它为WLAN和3GPP网络间的数据流提供过滤、管制和计费功能。

分组数据网关（PDG）提供WLAN用户到分组交换网络的接入。在接入归宿网络时它位于归属网络，在接入本地网络时它位于拜访网络。AAAProxy位于拜访网络之中。它完成AAA的代理和过滤功能，用于WLAN用户设备接入和业务的鉴权和授权。

其他子系统

3G移动通信系统中还包括：含HLR和AuC的功能的归宿用户服务器（HSS）、可选的独立信令网关（SGW）、签约位置器（SLF）、定位服务子系统、智能业务子系统等。

产品选型

凌华提供从aTCA、PICMG2.16到cPCI各系列的系统、板卡和解决方案，适合3G移动通信系统无线接入，电路、分组及多媒体承载和控制、应用和业务、数据中心等不同层次的需求。

aTCA系列包括系统、处理机板、交换板等产品，如

TCA-85065U5槽系统、

aTCA-801410U14槽系统，

aTCA-6890双Nocona800MHz处理器板

aTCA-3120交换板

PICMG2.16系统平台包括21槽系统的cSPB-2100、8槽系统的cPSB-880和cPSB-800，都符合PICMG2.0、PICMG2.5、PICMG2.9、PICMG2.16规范；以及cPCIS-3300BLS刀片式服务器等

PICMG2.16高性能处理器板包括

cPCI-68401.6GHzPentium?M 处理器，提供千兆以太网口，PMC插槽；

cPCI-6820/10双IntelLV Tualatin处理器，最大支持2GB SDRAM，提供2个千兆网口、PMC插槽；

cPCI-6830双1.26GHzPentiumⅢ处理器，支持3GB RAM；

cPCI-6765ALVPentiu[FS:Page]mⅢ无总线PICMG2.16刀片。

网络处理器板cPCI-6240，基于IntelIXP2400，最大支持512MBSDRAM，4MB QDR SRAM，16MB FLASH。 配合使用凌华的OC3或OC12接口模块PMC8500系列，为SONET ATM 或POS到IP的转换提供了理想的解决方案。