《電子技術(shù)應(yīng)用》
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第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中多媒體的結(jié)構(gòu)

2008-12-31
作者:張傳福 吳偉陵

  摘? 要: 隨著移動(dòng)通信和數(shù)據(jù)通信" title="數(shù)據(jù)通信">數(shù)據(jù)通信的不斷發(fā)展,,通信系統(tǒng)和Internet的日益融合,,對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)" title="移動(dòng)通信系統(tǒng)">移動(dòng)通信系統(tǒng)提供多媒體業(yè)務(wù)的需要迅速增長,。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)必須能夠提供多媒體業(yè)務(wù)。本文綜述了多媒體業(yè)務(wù)對(duì)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的要求,,多媒體業(yè)務(wù)的結(jié)構(gòu)及對(duì)移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的影響。

  關(guān)鍵詞: 多媒體? Internet? UMTS? 同步

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  近幾年來出現(xiàn)兩大趨勢,,即移動(dòng)電話和數(shù)據(jù)通信的不斷發(fā)展,。GSM和其它第二代系統(tǒng)已經(jīng)擴(kuò)展到全球30%的國家。數(shù)據(jù)通信,,特別是Internet的使用,,吸引了大量用戶。多媒體是新的通信領(lǐng)域,,在計(jì)算機(jī)環(huán)境下得到飛速的增長,。可以預(yù)見多媒體是未來一個(gè)重要的通信領(lǐng)域,。UMTS是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng),,正在融合這兩大趨勢,即開拓移動(dòng)通信市場,,優(yōu)化移動(dòng)數(shù)據(jù)通信,。UMTS的另一目標(biāo)是提供移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的能力。

1 對(duì)UMTS的要求

  Internet/Intranet和多媒體業(yè)務(wù)對(duì)UMTS非常重要,。Internet的業(yè)務(wù)受多媒體的影響越來越大,,但其業(yè)務(wù)使用分組傳輸,對(duì)QoS沒有保證,,Internet中的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的性能差別很大,。對(duì)多媒體業(yè)務(wù)來說,最重要的是保證它的QoS,,因此對(duì)Internet的高質(zhì)量多媒體應(yīng)用,,資源預(yù)留和保證QoS非常重要。盡管現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)中允許Internet提供可視會(huì)議,,但不保證QoS(如H.323標(biāo)準(zhǔn)),。

1.1 多媒體的傳輸和UMTS業(yè)務(wù)平臺(tái)

??? 多媒體呼叫的傳輸有許多不同的選擇。一些多媒體應(yīng)用(如MPEG4,,H.320,,H.324)將所有的媒體成分復(fù)用到一個(gè)承載上。然而另一種想法(如B-ISDN標(biāo)準(zhǔn))是對(duì)不同的媒體成分使用不同的承載,。這種方法的好處是對(duì)不同的成分使用不同的QoS或承載業(yè)務(wù)屬性,,這可以優(yōu)化無線資源的利用。

  新的多" title="的多">的多媒體,Internet/Intranet應(yīng)用和業(yè)務(wù)將在服務(wù)器,、終端和業(yè)務(wù)平臺(tái)" title="業(yè)務(wù)平臺(tái)">業(yè)務(wù)平臺(tái)上執(zhí)行,,并且將在終端和另一終端、服務(wù)器或業(yè)務(wù)平臺(tái)間需要透明的比特傳輸,。為了能夠方便快速地生成和采用這些新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用,,在UMTS中必須指定一個(gè)應(yīng)用編程接口,一個(gè)業(yè)務(wù)平臺(tái),。此接口應(yīng)能夠通過UMTS承載業(yè)務(wù)控制和管理業(yè)務(wù)透明地傳輸?shù)経MTS終端和用戶,。圖1中的業(yè)務(wù)平臺(tái)應(yīng)能夠靈活地協(xié)商承載業(yè)務(wù)。協(xié)商的能力應(yīng)包括QoS和信息屬性的改變,,增加和去掉呼叫的參與者,,增加和去掉一多媒體呼叫中的連接(媒體成分)及可能同時(shí)有多個(gè)呼叫。

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  在UMTS建立多媒體呼叫時(shí),,必須協(xié)商呼叫階段的QoS,。必須考慮對(duì)應(yīng)用、編譯碼器,、終端,、接入網(wǎng)和發(fā)起及終止方的其它網(wǎng)絡(luò)的要求和能力(比如檢索和分布式業(yè)務(wù))。用戶可能想建立具有特定QoS的通信,,如果某些部分不能滿足需要,,連接就不能建立,或降低所要求的QoS,。

  對(duì)一呼叫可能重新協(xié)商QoS,,它一般用于在呼叫期間增加媒體成分或建立新的呼叫(如使用多個(gè)業(yè)務(wù))。由于不能預(yù)測提供給UMTS用戶的業(yè)務(wù),,最重要的是以通用的方式指定UMTS的承載業(yè)務(wù),。這將使UMTS滿足未來的需要,對(duì)UMTS應(yīng)用的領(lǐng)域沒有限制,。

1.2 軟件的下載和Internet接入

  在UMTS中,,將軟件下載到終端對(duì)方便快速地傳送新業(yè)務(wù)非常重要。非??赡芡ㄟ^Internet下載軟件,。如果考慮現(xiàn)在Internet所使用的軟件下載方式,將可以簡化標(biāo)準(zhǔn)化工作,。當(dāng)然也需要將軟件或業(yè)務(wù)邏輯下載到網(wǎng)絡(luò)單元上,。

  優(yōu)化接入到Internet的方式對(duì)UMTS很重要。通過定義Internet接入可獲得如下好處:優(yōu)化了IP業(yè)務(wù)在UMTS無線接口" title="無線接口">無線接口上的傳輸,,使傳輸?shù)男畔?shù)量最少;優(yōu)化了UMTS無線接口上使用的加密協(xié)議/算法;UMTS和Internet使用的QoS機(jī)制的互操作;給使用Internet應(yīng)用和接入Internet的UMTS用戶提供了IP地址,。

  為了優(yōu)化Internet的接入,,將使用一個(gè)或多個(gè)通用的UMTS承載。在承載的上面可以定義一個(gè)UMTS協(xié)議描述,。這個(gè)協(xié)議描述應(yīng)基于IETF或其它相關(guān)論壇的標(biāo)準(zhǔn),,并且由UMTS使用的一組協(xié)議和參數(shù)組成。對(duì)于Internet業(yè)務(wù),,用戶有可能選擇所使用的加密方式(如:無加密,,端到端加密,在UMTS無線接口上加密等),。為UMTS分組接入模式定義的QoS機(jī)制應(yīng)和為Internet定義的QoS機(jī)制(如RSVP,,RTP)一致,。UMTS用戶應(yīng)有IP地址來使用IP的應(yīng)用,。

1.3 切換

  切換功能即改變通信路徑。它由兩個(gè)不同的功能組成:切換資源預(yù)留(HRR)和切換路徑轉(zhuǎn)換(HPS),。HRR預(yù)留和激活切換所需新的無線和有線資源,。完成HRR后,HPS將完成從舊的通信路徑轉(zhuǎn)換到新的通信路徑,,包括所需的中間路徑合并,。

  對(duì)于UMTS中的多媒體業(yè)務(wù),切換可能要增加額外的要求,,如和GSM中話音業(yè)務(wù)的切換相比,。不同的多媒體業(yè)務(wù)對(duì)它們所使用的承載業(yè)務(wù)的傳輸速率、誤比特率,、時(shí)延等,,增加了不同的要求。因此HRR必須考慮正在進(jìn)行的切換的特定通信路徑及根據(jù)需要預(yù)留的資源,。在切換執(zhí)行時(shí),,如果新蜂窩沒有可用的資源,用戶可以允許QoS降低到一定程度,。如一包括音頻,、數(shù)據(jù)和視頻成分的多媒體呼叫,由于新蜂窩中缺乏資源,,切換后可以只包含音頻,、數(shù)據(jù)成分,或者一500kbit/s呼叫在切換后降低為200kbit/s(對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的切換,,有許多類似的方式),。對(duì)某些類型的呼叫,若控制功能允許在蜂窩中建立新的連接就非常有用,。一種可能是考慮鄰近蜂窩的資源條件,,并且在允許呼叫建立時(shí),,可能在蜂窩間切換。對(duì)于多媒體業(yè)務(wù)從UMTS切換到GSM的情況,,QoS基本上要降低,。在呼叫期間改變QoS需要在終端和中間節(jié)點(diǎn)中有適應(yīng)性強(qiáng)的應(yīng)用和編譯碼器。

  為了不丟失分組,,考慮存儲(chǔ)基于分組的業(yè)務(wù)不同方式也非常重要,。分組可以存儲(chǔ)起來,在切換完成后改變方向傳輸,。另一種方式是在切換期間同時(shí)向新地址和舊地址傳輸分組,。在切換后,移動(dòng)IP協(xié)議可以將分組從舊地址改為新地址,,并且移動(dòng)終端通知發(fā)起者新的地址,。發(fā)起者然后就將分組直接發(fā)送到新地址。

2 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的影響

2.1 承載業(yè)務(wù)的控制和呼叫

  UMTS標(biāo)準(zhǔn)必須支持下述情況:傳輸多媒體,,Internet/Intranet應(yīng)用的通用承載業(yè)務(wù);呼叫的建立和釋放;在呼叫建立時(shí)協(xié)商承載業(yè)務(wù)屬性(QoS),,在呼叫期間可以重現(xiàn)協(xié)商承載業(yè)務(wù)屬性;資源預(yù)留和對(duì)QoS的保證;在呼叫期間增加或減少參與者;有不同QoS的多個(gè)呼叫。

2.2 軟件下載,、切換及業(yè)務(wù)平臺(tái)

  支持將軟件和業(yè)務(wù)邏輯下載到終端和網(wǎng)絡(luò),。可以使用現(xiàn)有的技術(shù),,如Internet中的技術(shù),。應(yīng)支持多媒體,Internet/Intranet應(yīng)用的切換,。盡管它們可能引起QoS的改變,。UMTS的業(yè)務(wù)平臺(tái)應(yīng)能夠使用多媒體,Internet和Intranet應(yīng)用,。JAVA虛擬器的參數(shù)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化,。

2.3 Internet協(xié)議

  為了優(yōu)化Internet接入,UMTS標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提供下列方式:優(yōu)化IP業(yè)務(wù)在UMTS無線接口上的傳輸來減少所傳輸?shù)男畔?shù)量;能夠關(guān)閉UMTS無線接口上的加密方式;UMTS和Internet中使用的QoS機(jī)制的互操作;為使用Internet應(yīng)用和接入Internet的UMTS用戶提供IP地址,。

UMTS對(duì)使用多媒體,、Internet和Intranet的計(jì)費(fèi)應(yīng)記錄業(yè)務(wù)的數(shù)量,使用的時(shí)間和業(yè)務(wù)的類型等,。

3 多媒體的結(jié)構(gòu)

  圖2和圖3分別是分組交換域和電路交換域的多媒體結(jié)構(gòu),。在UE和多媒體的網(wǎng)守(gatekeeper)/目的地(或可選的多媒體網(wǎng)守)及網(wǎng)關(guān)(gateway)間,多媒體的C平面和U平面在PDP上下文(context)/承載上透明地運(yùn)行,。多媒體的U平面在UE和多媒體網(wǎng)關(guān)/目的地間運(yùn)行,。對(duì)分組交換域,多媒體網(wǎng)關(guān)將多媒體U平面映射到外部網(wǎng)絡(luò)的U平面,,如Internet,、PSTN,。在某些情況下,如UMTS到UMTS的呼叫,,就不需要映射,。對(duì)電路交換域,可選的多媒體U平面終止于多媒體網(wǎng)關(guān),,它和外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互,。

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  多媒體的控制協(xié)議在UE和多媒體網(wǎng)守/目的地間運(yùn)行。多媒體網(wǎng)守的作用是在目的網(wǎng)絡(luò)/固定網(wǎng)絡(luò)上建立多媒體C平面連接,。

  業(yè)務(wù)能力服務(wù)器功能上不同于多媒體網(wǎng)守,。它的作用是生成多媒體業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)能力服務(wù)器和多媒體管理器間的接口的標(biāo)準(zhǔn)化有待于進(jìn)一步研究,。為了能夠在多媒體業(yè)務(wù)和提供這些業(yè)務(wù)的平臺(tái)間交互作用,,業(yè)務(wù)能力服務(wù)器和HLR及CSE(Camel Service Environment)間可能需要接口。在這種情況下,,圖中的接口X和Y需要標(biāo)準(zhǔn)化,。MT通信的處理有待于進(jìn)一步研究,。

業(yè)務(wù)可在兩個(gè)級(jí)別上傳送:

  承載級(jí)的業(yè)務(wù)相應(yīng)于UMTS的承載業(yè)務(wù),。通過SGSN/MSC,HLR和CSE傳送,。承載級(jí)業(yè)務(wù)的例子是預(yù)付,。

多媒體級(jí)業(yè)務(wù)通過多媒體網(wǎng)守和業(yè)務(wù)能力服務(wù)器傳送,業(yè)務(wù)能力服務(wù)器有可能包括HLR和CSE,。多媒體級(jí)業(yè)務(wù)的例子是可視會(huì)議,,呼叫前轉(zhuǎn)和預(yù)付。

  業(yè)務(wù)能力服務(wù)器和多媒體網(wǎng)守可以在UMTS PLMN內(nèi),,也可在UMTS PLMN外,。業(yè)務(wù)能力服務(wù)器和多媒體網(wǎng)守的具體位置有待于進(jìn)一步研究。

  有兩種典型的呼叫方式支持多媒體業(yè)務(wù),,分別是H.324和H.323,。一般假設(shè)呼叫是在IMT-2000網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等多媒體終端間進(jìn)行。兩種呼叫方式的多媒體信令協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸是在IMT-2000用戶平面端到端間完成的,,并對(duì)IMT-200的核心網(wǎng)透明,。IMT-2000網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營者利用通過它的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)關(guān),gatekeeper或應(yīng)用服務(wù)器)向終端用戶提供業(yè)務(wù)來控制多媒體業(yè)務(wù),。其它的呼叫方式,,如IMT-2000到ISDN/PSTN及IMT-2000到IP網(wǎng)絡(luò),與此類似,。

  我國電信對(duì)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的希望是:全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),、頻率利用率高,、覆蓋效率好、建網(wǎng)要經(jīng)濟(jì),、要有足夠的靈活性,、良好的EMC性能、容易從第二代過渡,。要想建設(shè)好第三代移動(dòng)通信系統(tǒng),,就要考慮到人們對(duì)多媒體業(yè)務(wù)日益增長的需求,考慮到移動(dòng)通信系統(tǒng)和Internet網(wǎng)的結(jié)合,,才能使第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)滿足未來的需要,,使其獲得成功。

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