【通信技术】3g网络基础和应用知识教材.pdf
?!3G?!#$%?从技术的角度定义3G系统，3G的系统由终端设备，无线接入网络，核心网络组成。而实际当中营运商应从商业的角度去划分3G系统的组成并适当的进行资源的调配。充分考虑到运营商建设3G系统的投资回报，3G系统可分为以下4大部分：?!#$%&?移动运营商的无线接入网络的建设直接决定了3G网络的服务质量。而3G移动终端的性能价格比一直是决定用户接受程度的一个关键因素。3G?!#$%&?完成对各种语音数据多媒体等业务的处理和交换，并实现与现有运营商的业务网络的实现互联。3G?RAN/CN?!#$?:为3G系统提供高效率、低成本、高可用的、易维护、可管理的基于 IP技术的底层传送网络。3G?!#$%&?现有资源应用、新应用的拓展、移动特色的资费策略、应用的服务范围等等，是决定运营商3G市场份额的决定因素。?3G?!#$%&(?Cisco自1997年便开始了面向移动数据通信系统产品的研发，并参与制定了大量的 3GPP、3GPP2 的标准规范。并于国内外领先的3G 无线系统的供应商进行广泛合作，已经可针对3G的核心网络、无线RAN的分组传输网络进行全面深入的研究，并提出相应的3G网络系统设备，包括针对 3G基础网络结构和面向 3G业务识别和管理部分。针对3G基础网络架构，思科所提供的是基于3G行业标准的通用平台，包括无线分组网关设备、语音网关、信令网关、软交换、无线RAN的分组交换及传输网络、核心的IP交换及传输网络等各个方面；关于3G网络基础的部分如图 1所示。?3G?!?3G?!?Cisco is Empowering 3G Mobile Systems17?!SP Solution?3G?!#?!#无线通信方式是通讯网络的最灵活的接入方式，而数据通信产业和无线通信产业的技术融合是最终实现“Any to Any”的通信的关键所在。互联网及数据通信产业的发展加快了无线通信产业的演进，使无线通信产业在技术上能更好的满足对数据业务(主要是 IP 业务)快速增长的需求。而3G正是在这样的期盼中备受关注，并向我们走来。3G是第三代移动通信系统的通称。与现有的移动语音网络技术相比，3G技术的主要优点是利用先进的空中接口技术（包括对频谱的高效利用）、核心网全面的IP包交换及控制技术，能极大地增加系统容量、提高端到端通信质量和提供更高的数据传输速率，包括实现实时语音视频、高速多媒体和移动Internet 访问及相关业务。国际电联确定的全球统一的无线接口标准-IMT-2000 对 3G及其含义进行了定义和说明。我们可以简单的把3G系统分成无线接入网、核心网络两大部分。在IMT2000定义中则定义了几种方法或技术平台作为无线接入网络的技术，包括DSWCDMA/UMTS，多载波CDMA2000 1x/3x，TD-SCDMA，单载波TDMAEDGE/IS-136等等多种无线接入技术平台，而它们在无线接入网络部分是根本不同的（无法兼容的）。因此在考虑3G网络的建设时，移动运营商就必须根据国家所定义的规范、现有移动通信网络的制式、可拥有的频谱资源等因素选择其中一种无线接入技术平台。但无论移动运营商选择3GPP、3GPP2所定义何种无线接入技术标准，在很大的程度上它们的核心网络CN都是可以共用的，并且必将朝着面向全IP的方向演进和发展：语音、数据、多媒体等业务形式的承载是基于IP 的；端到端的业务呼叫模型是基于IP 的；RAN和 CN 设备组网、业务传送是基于IP的；RAN及CN核心的网络交换和呼叫控制信令也将是基于IP的；另外毫无疑问的是，面向3G系统开发的所有网络应用也是基于IP的。而且从用户应用的角度看，终端用户并不关心运用商所采用的空中接口技术类型，而是他们到底可以用3G终端做什么样的应用，因为他们所感知到的将是运营商通过3G系统所能提供的基于IP的各种应用。所以从业务种类及应用的角度来看，最终的3G系统可以看作是一套采用高速无线接入手段的、端到端的基于IP的多媒体应用系统。运营商能否从3G投资中尽快获得回报，主要将取决于这套“IP应用系统”的设计、实施的质量，业务的开发拓展和营运的模式。123A18针对面向 3G 的业务识别及管理的部分，充分考虑运营商的现有业务资源、服务方式、内容资源、计费策略，独立与任何的网络接入方式，并结合企业及个人用户的应用需求，为移动运营商所定做的CMX业务系统平台藉以实现移动业务控制，服务选择，移动VPN以及内容计费、后付费、预付费等必备的业务支撑功能模块。在针对UMTS演进过程中,提供基于兼容的、面向不同阶段(R99/R4/R5)的网络阶段，提供支持无缝演进的优化的分组网络传送方案，并充分保证 RAN网络从基于 ATM 的 R99 UTRAN向全 IP/MPLS 的网络过渡；在针对CDMA2000的RAN系统部分，充分考虑其演进路径（1xRTT-1xEV-DO阶段 或直接到1xEV-DV）,思科提供行业验证的基于IP交换路由的RAN传输系统。出于运营商对RAN传输网络的可靠性要求，在传送网络设计中充分考虑设备级的可靠性要求和网络级的高可用性；出于运营商经济性的考虑，充分考虑移动运营商的现有的网络资源，而采用相应的技术以充分提高分组传输网络的带宽有效性。3?3G?!IP?!?无论是3GPP还是3GPP2，它们所定义的核心网络最终必将是全分布式的、全IP多媒体网络体系结构。无论采用何种无线网络技术，它们的技术演进方向将是：在移动终端信息交流的源与目的之间，话音和数据自始至终都是以同一种方式进行处理的，而IP 则是这个统一化的技术平台。思科在考虑3G的核心网络建设时，针对不同无线网络技术以及它们发展的不同阶段，提出同一的面向未来网络演进的全IP网络架构，可提供的3G的网络组件包括3G系统的呼叫控制部分，媒体网关MGW，信令网关 SGW、无线分组网关设备以及 IP 核心交换传输网络。这种核心网络方案在充分考虑网络系统安全的基础上，将具备标签交换MPLS，服务质量QoS，流量管理TM，流量工程TE以及虚拟专用网VPN的功能，以便在同一网络平台上为 3G 网络的不同业务子网（如语音、数据、多媒体、信令子网等等）、不同的服务质量要求的应用提供相应的服务质量级别。同时，在网元级、网络级分别实现控制界面、数据界面的不间断转发（SSO/NSF）机制，以充分保证电信 IP 网络的高可靠可用性要求。根据网络的容量、用户规模和运营收益，运营商可对现有的IP网络进行改造或新建。结合思科在大型IP骨干网的应用经验，以及IOS先进的组播、安全和MPLS VPN能力，6PE/6VPE功能确保3G IP核心网高效稳定的运行。4?3G?!#$%&?SIGTRAN?信令网络是移动、固定语音网络及实现相互通讯的支撑网络，专门用于在SS7网络组件间传送 呼叫信令、网络控制和数据消息。而且随着移动用户大量增加、TCAP应用的不断增长，例如SMS和与漫游相关的注册流量，目前使用基于电路交换的信令网正显示出它的不足：承载SS7效率低而且成本高，不具备应付突发的能力。信令转接点/信令网关 ITP将充分利用IP的高灵活性、扩展性及服务质量保证能力，为信令网络提供SS7oIP的全面解决方案。对于传统的SS7网络（TDM网络模式下），可作为STP来使用；在SS7oIP 网络模式下，ITP 基于IETF的SIGTRAN行业标准，可作为信令网关来使用。基于思科的ITP，不仅支持传统的、新一代的信令网络，并支持混合传统/新一代信令网络，运营商可以完全控制他们现有的信令网络向新一代的信令网络平滑演进，并确保网络的演进与业务发展目标进行紧密的结合。5?IPv6?3G?3GPP、3GPP2规范的方向均确定IPv6是网络承载、业务应用的发展方向。这样必然要求运营商在3G网络的建设初期，对3G系统的端到端的?1?!Telecom World No.6?2下面将对以上3G 系统的解决方案及网络功能模块进行简要说明。1?!#$%?GGSN?PDSN?Cisco公司的无线分组网关(GGSN/PDSN)解决方案能够使移动运营商为各种类型市场段的移动用户提供增强的移动数据服务。Cisco无线分组网关设备采用相同的硬件平台而通过不同的软件功能集来实现 GGSN 或PDSN的功能，不仅支持3GPP（GGSN遵循）、3GPP2（PDSN遵循）的标准功能集，而且具备行业验证的、丰富的 Cisco IOS 增值的软件功能（Security,MPLS,MPLS VPN,QoS等等）。组合了它强有力的路由能力，Cisco的GGSN、PDSN解决方案可提供与Cisco在电信互联网和数据通讯领域所体现出的同等的质量、可靠性和扩展性。2?!#RAN?!#$?无线接入网络RAN的分组传输网络 包括从把信息流从BTS（或Node B）送到汇聚节点和BSCs（或RNCs），在BSCs（或RNCs）之间，以及在相关的MSC 之间的网络传输部分。B-1CDMA2000?!#$%&PDSN一个标准的 CDMA2000 的网络包括终端设备，移动终端，基站(basetransceiver stations(BTSs),基站控制器(base station controllers(BSCs),分组数据服务节点(PDSN Packet Data Serving Node),和其他CDMA网络设备。PDSN 是 BSC 侧的 Packet Control Function(PCF)和分组网的接口设备。PDSN在CDMA2000无线接入网络(RAN)和IP分组网络之间提供网关业务。19?!SP SolutionA所有网元对IPv6的支持能力或平滑演进的实现方式、应用模式进行充分考虑。包括双栈UE连接到IPv4、IPv6的网络中，IPv4的UE通过IPv6网络连接到 IPv4的节点上，IPv6 的UE通过IPv4网络连接到 IPv6的节点上，或者 IPv4/IPv6 UE连接到 IPv6/IPV4 的节点上等应用模式。需要指出的是，在面向3G组网时，3G分组网关设备及为RAN、CN的IP承载网络方案均充分保证对未来IPv6应用提供解决方案。包括分组网GGSN/PDSN的双栈支持（终结PDP、PPP并提供两种IPv4、IPv6网络的连接），以及 IP承载网络的各种 IPv4 承载IPv6 应用、IPv6 承载IPv4应用，或纯 IPv6 组网。6?!#$%CMX?运营商营运的3G移动通信网络能否从市场取得回报，将主要取决于3G系统的应用：应用形式、种类和内容，资费方式及相应市场手段。如何更好的结合、利用现有移动业务资源和数据内容资源并开发新的3G网络应用系统将是移动运营商面临的新的课题。Cisco Mobile eXchange(CMX)是Cisco为2.5G和3G移动运营商网络提供充分发挥移动数据业务潜能的一个组成部分，其作用是填补无线接入网络和通过IP网络提供的所有“互联网”业务-互联网接入、专用门户、公司内联网、具体服务内容-之间的市场空间。CMX将为移动运营商提供丰富的网络控制、移动VPN、业务选择、内容存储、内容转换等功能，并将紧密结合移动运营商的业务支持系统提供各种可选的后付费、预付费、内容计费等计费方式。其中SSG/CSG 为移动运营商提供可管理的、灵活、综合的基于内容和业务类型计费和管理平台。运营商可以根据自己的销售策略和用户的喜好定制服务。有助于在移动无线领域实现全面的互联网业务架构，提供容量和性能方面的可扩展性以及支持独立于移动运营商的接入网络，如：UMTS/CDMA20001X 和 WLAN等，并使运营商能够与多家ISP 互连;移动内容传送网络将给予移动运营商可以提供任意丰富内容的灵活性。包括了从第二层和第三层网络以及QoS，从到当前的分布与交付以及内容路由和交换功能。能以可靠而透明的方式添加万维网托管(WebHosting)和丰富流式媒体(rich streaming media)等关键电子商务应用。这一应用主要是移动应用托管平台，也是面向并理解应用的互联网技术。此外，公众无线网络解决方案（PWLAN），是可管理的公众无线局域网，可作为 3G 业务的无线的延伸和补充。利用 CMX 系统也将通过移动 IP的技术提供数据、多媒体业务在3G网内的无间断漫游，并可实现3G网络与有线网络、2.5G及WLAN网络系统的无间断漫游。CMX系统基于Cisco 业已证明的硬件并利用思科在开发IP业务方面的领导地位，为移动服务供应商提供重要的增值功能，从而增加收入并减少客户流失。目前Cisco已与国内外主要的3G供应商开展紧密的合作关系，共同对3G系统的试验和商用网络系统的实施开展了大量的工作，积累了丰富的经验。我们相信，基于先进优化的3G基础网络结构体系和2.5G/3G的增值业务服务平台，并结合 Cisco在光传输、交换路由、网络安全、鉴权认证、内容存贮等众多方面领先的技术，移动运营商可以充分优化他们的网络并提供高质量的移动语音和数据服务，并且从运营管理的有效性、对等IP网络架构的扩展性、网络的投资回报等方面得到好处，从而更好的为移动用户提供服务。?!#$%?!?GGSN?PDSN?1?3本图例中，移动台支持简单IP和移动IP接入。当移动台接入时，先通过无线接口接入 BTS,BTS 接入 BSC。BSC 通过自己的组件 PCF(PacketControl Function)通过A10/A11接口连接PDSN.A10接口传输用户数据，A11接口传送控制信息，此接口也称作R-P(RAN-to-PDSN)接口。IP网络在PDSN和外部网络间是穿过PDSN的Pi接口，作为呼叫建立步骤的一部分，A10 会话(GRE通道)可在 CBSC/PCF和PDSN之间建立起来，A10 会话的建立是利用 CBSC/PCF 和 PDSN 之间的 A11 接口的相应步骤进行建立的。
