3G系统中IMS技术

3G系统中IMS技术（共8篇）

3G系统中IMS技术 篇1

摘要：第三代 (3G) 移动通信系统无论在技术上还是业务应用上对于运营商来说都是一个全新的课题, 3G系统与现有的2G系统有着根本的不同。本文对第三代移动通信系统的新型调制技术和智能天线技术进行了研究。

关键词：调制技术,智能天线,第三代移动通信系统

3G移动通信系统是国际电信联盟制订的提供移动综合电信业务的通信系统。3G将把移动无线接入技术以及蜂窝移动通信的业务功能提高到一个前所未有的水平。本质上, 3G系统采用CDMA和分组交换技术, 3G系统将支持更多的用户, 实现更高的传输速率。

1 新型调制技术

调制技术在决定通信系统频谱利用率方面起着关键作用, 历来是人们关注的研究热点。除了一些常规的调制方式如FSK、BPSK、QPSK、DQPSK、OQPSK、MSK、GMSK、π/4-OPSK和QAM等已获得广泛的应用外, 人们正在致力于研究一些更能适应复杂的通信环境和多变的业务需求的调制方式, 如多载波调制和可变速率调制。

1.1 多载波调制

多载波调制的原理是把要传输的数据流分解成若干个子数据流, 每个子数据流具有较低的码元速率, 然后用这些子数据流去并行调制若干个载波。由于在多载波调制的子悟道中码元速率低、码元周期长, 因而对传输信道中的时延扩展和选择性衰落不敏感, 或者说在满足一定的条件下, 多载波调制具有抗多径扩展和选择性衰落的能力。当然, 多载波调制所用的各个子载波必须满足一定精度和稳定度的要求。

多载波调制的方法如下:1) 多载波正交振幅调制 (MC-QAM) 。把待传输的数据流分解成多路低速率的子数据流, 每一路数据流被编码成多进制QAM码元, 再插入同步/引导码元, 分别去调制各个子信道的载波, 这些子载波综合在一起就形成了MC-QAM信号;2) 正交频分复用和码分多址结合 (OFDM-CDMA) 。OFDM是利用频率正交来区分不同子信道的载波, 因而相邻子信道所占用的频段可以相互交叠, 而不会相互干扰, 因而可提高通信系统的频谱利用率。

正交频分复用可以用不同的方法和码分多址相结合。方法一:首先, 待传输的数据先进行直接序列扩展 (伪码长m位) ;然后, 每个码序列经过串/并变换, 其子码分别进入M个支路并和其中的正交于载波频率进行调制;最后, M个支路合并, 即可形成OFDM-CDMA信号;方法二:待传输的数据先进行串/并变换, 分成N条并行的低速数据流;然后, 每条子数据流分别对同一个码序列和N个不同的正交载波频率进行调制;最后, 综合成OFDM-CDMA信号。OFDM-CDMA调制技术综合利用了OFDM和DS-CDMA二者的优点, 是高速数字移动通信系统中的一种优选调制方案。

1.2 可变速率调制

因为移动信道的传播性能经常会随时间和传播地点而随机变化, 所以移动通信系统必须具有自适应改变其传输速率的能力, 以便能灵活地为多种业务提供合适的传输速率, 而且能在保证传输质量的前提下, 根据传播条件实时地调整其传输速率, 以充分发挥所用频谱的效率。实现可变速率调制的方法有以下几种:

1) 可变速率正交振幅调制 (VR-QAM) 。QAM是一种振幅和相位联合键控技术。电平数越多, 每码元携带的信息比特数就越多。可变速率 (QAM) 是根据信道质量的好坏, 自适应地增多或减少QAM的电平数, 从而在保持一定传输质量的情况下, 可以尽量提高通信系统的信息传输速率。实现VR-QAM的关键是实时判断信道条件的好坏, 以改变QAM的电平数。

2) 可变扩频增益码分多址 (VSG-CDMA) 。这种技术靠动态改变扩频增益和发射功率以实现不同业务速率的传输。在传输高速业务时降低扩频增益, 为保证传输质量可适当降低其发射功率, 以减少多址干扰。

3) 多码码分多址 (MC-CDMA) 。待传输的业务数据流经串讲变换后.分成多个 (1, 2, …, M) 支路。支路的数目随业务数据流的不同速率而变。当业务数据速率小于等于基本速率时, 串/并变换器只输出一个支路;当业务数据速率大于基本速率而小于2倍基本速率时, 串讲变换器输出两个支路;依此类推, 最多可达M个支路, 即最大业务速率可达基本速率的M倍。

2 智能天线

智能天线是—种自适应阵列天线, 由多天线阵、相干收发信机和现代数字信号处理 (DSP) 算法组成。智能天线可有效地产生多射束图。这些射束的每一个都指向特定的UT, 而这些射束闻也能适应跟随任何移动的UT。发射机把高增益无线波束对准通信中的接收机, 这样既可以增大通信距离 (若距离不变, 可节约发射功率) , 又可以减少对其他方向上接收机的干扰。

在接收方, 这种特性即空间选择接收, 能大大地增加接收灵敏度, 减少来自不同位置同信道的UT的同信道干扰, 增加容量。它也能有效地合并多径成分来抵制多径衰落。在发射方, 对空间智能选择形成射束的发射, 能降低对其他同信道UT的干扰, 增加容量, 并极大地降低输出功率。

智能天线系统的每个阵元所接收的信号先进行幅相加权, 其权值是由控制器通过不同的自适应算法来调整的。之后, 被加以的信号进行合成, 形成阵列输出, 也就是形成若干个自适应波束, 同时自动跟踪若干个用户。智能天线所形成的波束能实现空间滤波, 它使期望信号的方向具有高增益, 而使干扰方向实现近似零陷, 以达到抵制和减少干扰的目的。天线阵元的数目付与天线配置的方式对智能天线的性能有着直接的影响。在CDMA通信系统中, 能按CDMA编码形式形成相应的天线波束, 不同的用户编码形成不同用户的天线窄带波束, 从而大大提高CDMA通信系统容量。这是CDMA通信使用智能天线技术的最大优点。

目前, 已经提出将智能天线用于移动通信系统以提高系统容量, 满足日益增多的移动用户的需求。此外, 智能天线还能通过提高频谱利用率, 扩大覆盖范围, 使用多波束跟踪移动用户, 可以补偿孔径失真, 降低延迟扩展、多径衰落、共道干扰、系统复杂性、误码率和中断概率等来改善系统的性能。

参考文献

[1]蔡康, 李洪, 朱英军, 等.3G网络建设与运营[M].北京:人民邮电出版计, 2007.

[2]张刚.智能天线在3G中的应用[J].吉林师范大学学报:自然科学版, 2005 (3) .

3G系统中IMS技术 篇2

【关键词】智能手机；物联网；3G技术；双向认证

随着智能手机的普及和物联网技术的高速发展，手机无疑是物联网时代的基础平台之一。3G技术的高数据传输速率给我们带来乐趣的同时也为我们生活带来很多方便，也为基于手机终端的物联网技术提供了很好的发展空间，以手机作为物联网的终端平台将是一种必然的发展趋势。

1.基于3G技术的手机物联网应用系统的理论基础

物联网技术作为一个新兴的综合性技术，具有互联网的特点，智能化特征；同时联合了通信技术、射频技术、无线技术等。

1.1 嵌入式处理技术

嵌入式应用系统的开发属于跨平台开发，即开发平台使用的处理器和开发对象的处理器往往是不同的类型，因此需要交叉的软件集成开发环境，即进行代码编写、编译、连接、调试的环境。嵌入式系统运行需要特定的目标环境，该环境面向特定的应用领域，要实现预期的功能'还需要软硬件协同设计。这种方法的特点是：在设计时从系统功能的实现考虑'把软硬件同时考虑进去，既可最大限度的利用有效资源，缩短开发周期，又能取得更好的设计效果。

1.2 客户端相关技术

Java ME是Java Micro Edition的简称，它支持Java SE标准核心类库的一个子集，增加了一些支持嵌入式系统的扩充类库，定位在嵌入式系统的应用上，如手机、PDA等电子产品上。当前时代移动通信产品遍地开花，产品的软硬件环境也各式各样，仅手机操作系统就有Symbian、Palm OS、Linux、Windows Mobile等多个，致使系统移植成为一个瓶颈。Java可以帮助解决这个问题，因为Java具有“一次编写、随处运行”的特点。在任何一个支持Java的手机上都可以运行用J2ME开发的程序，并且支持J2ME的运营商和手机厂商比较多。此外，J2ME还有庞大的开发工具、数量众多的开发社区等资源支持，这些都是J2ME的优势。

1.3 身份认证技术

一次完整的认证过程不但只是对合法用户的识别，还要做好前期准备和后期审计工作。认证前的工作是给用户赋予权限，使合法用户具有某些权力。认证过程中，密钥的安全是非常重要的，因此一定要做好保密工作，可以釆用加密变换的方法传输数据，加密方法可以选择对称加密法或者公钥加密法。除此之外，时效性也是一个值得注意的问题，失效性是杜绝重放攻击的有效方法。

2.基于3G技术的手机物联网应用系统设计

本文中设计的系统是以手机作为用户终端，集互联网技术、监控技术、传感器技术、定位技术、自动报警为一体的多功能监控系统，它可应用于智能家居、货物跟踪、超市监管等领域。

2.1 系统整体设计

整个系统主要分为三个大模块：前端信息采集模块、服务器模块、客户端模块，三个模块分工合作，各尽其能。

2.1.1 前端采集模块设计

前端采集模块主要负责信息的采集：摄像头对视频信息采集，传感器对周围环境信息的采集，定位模块对位置信息采集等。之后，把采集得到的信息按一定的数据格式封装后通过3G无线网络发送到服务器。前端处理器采用三星S3C2440ARM9开发板，板子上有串口、USB接口、USBHOST接口等，可以外接多个功能模块。选择USB摄像头，使其与ARM9开发板相连，负责图像信息的采集。将GPS设备ARM9开发板的USB HOST相连，负责位置信息的采集。温度传感器、湿度传感器以及危险气体传感器并不是被ARM处理器控制，而是由STC12C5204单片机直接进行控制，单片机通过COM口与ARM9开发板交互信息。为了保证信息传输的指令，无线收发模块选择3G网卡，设定服务器的IP地址后，采用TCP协议向服务器发送数据。

2.1.2 服务器功能设计

服务器分为监控管理、用户管理、数据管理等几个模块。服务器要负责接收前端采集到的数据，将数据处理、显示。除此之外，还要负责响应客户端请求。监控管理负责接收并处理前端采集到的信息（温度、湿度、危险气体、GPS定位），接收到这些信息以后可以在服务器显示出来。与手机客户端的数据信息交互也主要在这个模块实现，根据手机客户端请求，向客户端发送需求信息。用户管理又可以分为用户注册、用户认证、权限管理、用户删除等功能。用户注册包括用户基本信息注册和手机客户端注册，客户端注册是为了实现用户与手机客户端的绑定。注册过程要把用户的注册信息存入数据库，用户注销负责把申请注销的用户信息全部清理并收回权限。

2.1.3 手机客户端设计

系统采用手机作为客户端，安装了客户端软件的手机，通过登录服务器的方式查看实时信息，鉴于手机具有随身携带的优点，因此用户可以随时了解到所关心的信息。手机客户端主要实现用户登录-输入设备号-查看信息。用户成功登录前，需要通过手机客户端与服务器进行双向认证，彼此认证通过后即可输入所要査询设备的设备号进行信息査询。

2.2 双向身份认证方法设计

为了增强系统的安全性，本文在S/Key技术的基础上，提出了一种基于动态口令的双向身份认证方法，不但实现了服务器对客户端的身份认证，而且实现了客户端对服务器的有效认证。双向认证方法的基础是通过对动态口令的验证，达到验证用户身份的目的。在此基础上，采用手机序列号（手机序列号是Imei码的俗称，Imei码由GSM全球移动通信协会统一分配，是由15位数字组成的“电子串号”，它与每台移动电话机一一对应，而且该码是全世界唯一的）和手机号生成客户识别码（我们称之为PN码）实现手机客户端软件与用户的绑定，做到手机与用户的一一对应，达到了服务器对用户的二次认证的目的。

双向认证方法在本系统中主要应用在客户端与服务器之间，用户通过手机客户端首先发起服务请求，服务器收到请求以后向客户端发出挑战信息，客户端根据挑战信息对服务器进行身份认证，对服务器认证通过后则进一步向服务器发送请求认证信息，服务器进行对客户端的认证，若认证通过则一次完整的认证过程结束。服务器对用户的认证需要验证客户端标识码（PN码）和动态口令。验证过程中，服务器首先根据用户ID检索出该用户的手机号码和Imei码，并使用与客户端相同的方法计算PN码，然后用计算出的PN码对收到的信息（用PN码作为加密密钥的加密后动态口令值）进行解密，如果解密不成功说明有错误，否则进一步验证解密出的动态口令。

3.结束语

本文以手机作为应用平台，以3G网络作为传输媒介，设计了一个多功能的物联网应用系统，虽然在硬件上本系统能够实现一些基本的数据采集以及定位跟踪，并不能满足所有的需求，开发面向具体环境具体应用的系统是下一步要做的主要工作。

参考文献

[1]石立峰.手机与物联网[J].中国产业，2010（11）.

[2]王文轩.基于3G手机短信（SMS）的家电物联网系统[J].物联网技术，2011（10）.

3G系统中IMS技术 篇3

关键词：移动网络,核心网转型,3G拓展,IMS融合

1 移动网络核心技术的转型必然性分析

1.1 移动网络技术分析

信息与网络技术结合趋势已经成为了网络技术发展的方向, 移动网络也是如此, 原有的窄带技术已经不能满足日趋提高的服务需求, 宽带、智能、多媒体的需求已经成为了移动业务发展的需求, 人们对此的需要使得移动网络技术必须进行改进与突破。因此在原有的2.5G技术的基础上3G技术成为了技术新宠。为了实现技术突破支持新一代网络技术的发展, 以2G/3G融合、IP技术为基础的IMS移动交换网络成为了移动网络技术开发的核心。

1.2 核心技术转型的必然

(1) 多业务能力。传统的移动网络只能提供较为单一的移动数据服务, 当提出一种新的服务项目就需要建立一个新的网络。随着业务需求的不断增加, 网络不能因为需求而无限制增加, 由此带来的是诸多问题, 如资源浪费、重复设置, 从而使得电信网络的运营成本增加。此时移动网络技术需要一个多功能平台, 不仅仅可以实现统一管理, 也可以为多种服务模式服务, 并实现无缝连接。

(2) 服务网络融合。从传统技术出发的业务提供形式要求网络技术垂直化, 即上层与下层的衔接必须是紧密结构, 业务开发与网络技术、结构息息相关, 要保证网络业务的差异化就必须利用不同的技术措施来支撑, 因此不同业务的相互关联是否困难, 而当前市场所需要的是高度融合化的网络服务, 因此以往的开发模式与建网技术已经不能适应市场, 因此需要一个具有融合能力的网络结构。

(3) 适应独立业务。市场经济下, 业务需求的增速度是网络建设不能完全适应的, 这与网络结构与运营模式相关, 是一对矛盾。此时就需要更多的运营商进入市场为服务提供更多的资源, 此时移动网络的开放性就成为了阻碍此种需求的障碍, 以往较为死板的经营方式已经不能适应此种需求, 所以网络核心技术必须进行拓展和转型才能适应市场需求, 提高竞争力。

2 移动核心网络转型的标准逐步完善

(1) 3GPP标准完善。在3GPP组织所指定的WCDMA相关的标准中不难看出, 其不断适应市场和技术需求, 从R99到R9有多个阶段构成, 从兼容传统的技术之外还向网络IP进行转变, 并最终为IP网络框架服务。直至3GPP R7中给出了SAE的网络架构, 及支持3GPP系统也支持相关的非3GPP系统接入, 从而将传统的移动网络与非移动网络兼容到一个扁平的SAE网络结构中, 从而实现对接入系统的用户进行移动管理并与接入网络进行无缝连接和操作, 在减少数据损失的同时支持移动IP, 这是网络融合的重要标志。

(2) 3GPP2的完善。3GPP2的发展主要分为四个阶段, 从Phase0开始就逐步进入了网络技术转变, IP引入了核心技术;而Phase1是更进一步的网络拓展, 将IP技术的核心不断发展而构成了一种强化的网络核心, 其突出的特征是拓展了分组能力, 接入与分组化的网络控制可以进行分离, 信息指令可以采用专门的通道进行传递;Phase2时, 网络IP得到了更加深层的开发, 在此技术支持下信息指令完成了可拓展开发, 并实现了IP传输, 核心网络与外接网络可以相互独立。此时传统的MS与LMSD成为了IP网络中的技术终端, 同时多媒体技术也可以引入其中。网络的接口中CDMA标准仍为主导。最后Phase3阶段, IP技术已经完全成为了网络核心技术, 其移动接口已经完成了IP过渡, IMS成为了技术终端。

(3) 移动网络拓展完善。技术的完善是网络核心转变的重点, 利用NGN完成标准化组网的时候, 主要是突出了无线网络与固定网络的完全融合, 让从事运营服务的客户完成公共网络与固定网络的数据服务, 以此来完成整个网络核心的转型, 顺利的实现固定网络与移动网络运营客户的结合, 并符合业务结构调整的需要。可以看出固定业务与移动业务的进一步融合与相互促进已经成为了业务发展的重要方向。

3 3G核心网络转型的模式分析

在原有的2G网络核心技术基础上, 未来移动网络的发展趋势将通过移动网络技术规划、建设软交换技术等完成飞跃。进一步将应用业务与承载分离, 其中MSC服务器将承担网络控制, 而多媒体网络则承担MGW话路的接入, MSC服务器和MGW在技术更新下都将具备3G能力, 做到将2G、3G融合在同一个承载网络中, 并利用IP技术完成数据传输。3G核心网络的转型可以采用多种模式, 下面就位置划分的模式进行分析如下:

(1) 汇接模式, 这种模式功能与固定网络与多媒体网络所应用的模式基本相似, 主要是保证移动网络与固定网络的IP可以实现通用。可以利用软交换技术建立一种过渡网络模式, 可以负担语音服务并同时可以安装移动通信用IP作为软交换的汇接网络平台;计费与计算等则可以利用以往的模式这样就可以降低代理客户的运营成本。

(2) 关口模式, 所谓的关口模式就是利用软交换的移动概念, HLR采用固定计算接口定位区域内的移动客户, 完成对服务性业务拓展。采用GMSC服务器将传统的移动网络MGW和多媒体网络相互关联, 完成控制与移动管理。这样GMSC服务器就成为了控制MGW和多媒体的呼叫连接, 完成对网络侧的通信管理。采用固定网络与移动网络关口模式可以降低代理客户在网络3G化改造中的费用支出, 利用公共软件硬件来完成改造, 同时降低附属设备的投入, 预计其总体改造成本将降低四成以上。

(3) 端模式, 此种模式中MSC Server的技术可以兼顾传统的通信技术与新型的CDMA技术, 并这两个系统MSC的通信控制功能和移动管理, 通常可以与VLR进行融合。MSCSrever可以控制MGW和多媒体之间的呼叫管理, 同时负责对网络侧呼叫的管理, 这样在发展的过程中, 为整个网络的可拓展性打下了一个较为稳定的管理基础。

4 3G与IMS格局的适应分析

4.1 利用软交换支持3G拓展

在原有的2G移动核心网络的基础上引入软交换的技术, 即利用软交换网络和非软交换的2G网络技术混合组网构成新的网络核心。为了方便快捷的实现此种网络构建, 此种方式不会对现有的网络结构进行改变。此区域性的软交换系统采用的是NGN平台, 控制层和承载成构成了软交换的框架, 其优势如下:

(1) 多元化协议模式, 即兼有2G与3G的功能, 支持网络技术中的GSM、3GPR等协议栈, 在控制层面利用服务器与承载功能完成对2G网络的支持并同时支持3G网络技术, MSC服务器/MGW网元提供服务, 通过软件设计还可以实现拓展, 支持3GPP R5/R6, 以此保护运营商的投资。

(2) 支持大区域的虚拟组网。MSC服务器在建网时可以设置在大区域的一个中心位置, 这些中心位置在现有网络的区域构成, 每个区域分配到一个虚拟的MSC代码, 将MGW拓展到当地而并入网络, 采用集中控制的就近接入方式组成一个大的区域网络, 提供的业务与原有的本地网络服务没有差异, 同样可以支持原有的多区号、漫游和限制、计费服务等, 对其他网元而言, 就相当于多个传统网络合并而形成容量大而局所少的模式, 以此提高了运行的质量和新业务拓展能力。

(3) 可以支持双重网络容灾。一个或者多个MGW同时连接到两个MSC服务器上, 而两个服务器互为备份, 正常的情况下负荷是分推的, 也可以采用完全主机与备份的方式服务。不论何种形式当一个服务器出现故障的时候另一个则立即接管相应的业务量, 也可进行手动操控, 这样就提高了大容量系统的容灾能力, 保障了系统的安全。

4.2 IMS接入

(1) 起始阶段, 网络应进行拓展, 即在独立性上利用CSCF、MRFC等IMS的核心技术措施与设备, 建立在PS上的设备与非实时性应用都可以满足使用功能, CS域则相应保留原有的优势业务, 如语音、视频等, 当然也可适当增加增值业务来弥补业务增加所带来的不足。网络构架方面IMS与CS是相互独立的, IMS框架是为了适应将来网络的进一步发展。

(2) IMS与CS互通阶段。整个网络发展的中间阶段是要实现IMS与CS的平滑的互通, 在CSI模式基础上, CS域用户会不断地适应多媒体业务的优势;非实时性数学承载在PS域, 实时语音、视频业务等由CS域承担;IMS则通过网络框架来降低成本, 将现原有的MSC拓展设计为MGCF, 将原有的MGW升级为1M-MGW;逐步完成多种无线、固定网络接入, 从而实现平滑互通。

(3) IMS融合, 网络拓展到最后, 就应当利用统一的IMS业务层为客户提供服务, 对原有的电路域、分组域、IMS业务进行逻辑控制;原有的移动软交换升级为MGCF所提供的电路域的接入功能;随着空口VoIP QoS问题的客服, 更多的业务在IMS中得到满足, 电路域将逐步被IMS取代, 最终实现真正的网络IMS, 为多种业务拓展提供融合平台。

4 结语

网络技术发展必须与需求接轨, 移动网络也是如此, 大量信息交互对移动网络技术的核心提出了新的技术要求。通过前面的分析不难发现, 移动网络的核心技术转型是需求与技术发展的共同结果, 即在客户端需要更加丰富的多元化服务, 因此技术发展则向着更加人性化的模式拓展。可见软交换的技术结构是目前最有利于网络融合的技术形式, 即可以保证传统网络与新技术的拓展需求, 其层次、控制、承载分离等功能可以帮助各种业务的通网络共同应用, 让多种功能满足业务拓展, 从而推动3G发展的与核心网络转型的重要动力。因此引入软交换技术对网络核心进行转型, 进而为3G与IMS格局提供必要的基础平台就成为了移动网络发展的主要内容, 并在网络和计算机技术的推动下进一步实现多网融合的局面。

参考文献

[1]刘立宇.移动核心网适应3G、IMS的转变分析[J].移动通信, 2008, (Z1) .

[2]张云勇, 朱士钧.移动核心网转型及适应性策略[J].移动技术, 2008 (5) .

[3]杨林.动核心网转型组网方案分析[J].电信工程技术与标准化, 2006 (9) .

[4]程剑斋, 张力军.3G移动核心网向NGN演进过程分析[J].移动通信, 2006 (8) .

[5]郭恒平.浅谈软交换在3G核心网中的应用和引入[J].移动通信, 2006 (7) .

3G系统中IMS技术 篇4

1 智能天线结构原理

智能天线由天线阵, 波束形成单元, 信号合成控制单元三部分组成, 其组成如图1所示。可以认为智能天线是物理阵列天线与智能算法的结合。目前经常使用的物理阵列天线有等间距线性阵列, 等间距均匀圆阵天线 (UCA) 等, 图2显示了均匀圆阵天线的场强分布与天线阵元之间的关系。

智能算法的研究焦点是研究各种稳健性好收敛速度快的自适应算法。自适应算法将直接决定天线的效率与性能。这其中CMA (Cons tant Modulus Algorithm) 恒模算法根据通信信号的恒模性质来判定阵列输出信号的偏差, 从而避免对信号的时序要求, 避免了常用的LMS, RLS算法对参考信号与实际所需信号相关性的要求。图3显示了最小二乘恒模算法 (LS-CMA) 在加性高斯白噪声信道中的收敛特性。

2 恒模算法

数字调制通信信号具有恒模特性, 这一特性已经在许多通信应用中已被用作信号恢复的自适应算法。记W (k) 是阵列的权值矢量, X (k) 为阵列输入矢量, y (k) =[WH (k) X]T是阵列输出矢量。经过推导可以得道使代价函数最小的新权向量W (k+1) , 其迭代公式为:

式中k为迭代步数。代表对的硬限幅运算。上式称之为称为静态最小恒模算法, 因为算法是使用个数据组成的单个数据块{X (k) }迭代的。一旦权向量{W (k+1) }计算出, 滤波输出的新估计值便可得到, 并产生{r (k+1) }的新值。算法重复迭代, 直至收敛。

3 系统仿真

仿真中按照TD-SCDMA系统典型信道设定信号载波频率为, 扩频增益为, 码片速率为。多普勒频移。因为TD-SCDMA系统容量巨大所以每个基站覆盖的面积可比GSM系统大很多, 所以仿真使用宏蜂窝模型。且设置角度扩展最大设为为度, 最大时间延迟为个扩频码片。多径数目分别为5条与条。智能天线算法采用静态最小二乘恒模算法 (LS-CMA) 算法。并采用等增益合并四重分集天线与其进行对比。仿真采样点数为点, 蒙特卡罗实验次数为次。仿真结果如图4所示。

从图中明显可以看出随着多径数目的增加智能天线与全向天线性能都明显降低, 智能能天线性能尤其如此。这是因为在多径数目超过阵元数时, 智能天线无法在所有非期望信号方向形成零陷, 造成接收信号信噪比损失。而在多径数目较少时候智能天线的波束形成可以很好的形成对准期望信号来波方向的波束, 大大提高接收信干噪比。全向天线对信号来波方向不敏感, 但是多径数目的增多意味着期望信号的能量更加分散, 损失也更大造成接收性能下降。综合来看智能天线性能在各种情况下性能都要好于全向天线, 尤其是在多径数目较少时候优势更加明显。在相同的误码率情况下对接收信号的信干噪比要求要低以上。

4 结语

通过对智能天线 (UCA) 在宏蜂窝环境的性能的仿真与对比我们可以看出智能天线作为一种新兴的技术对提高无线通信系统的可靠性有很好的作用。使用智能天线技术可以准确的在用户方向上形成主瓣, 在干扰方向上形成零陷, 从而大大降低系统本身的干扰, 提高系统容量。随着中国3G的发展, 该项技术必定会在将来得到更广泛的应用。

摘要：使用智能天线技术可以准确的在用户方向上形成主瓣, 在干扰方向上形成零陷, 从而大大降低系统本身的干扰, 提高系统容量。随着中国3G的发展, 该项技术必定会在将来得到更广泛的应用。

关键词：TD-SCDMA,智能天线,3G

参考文献

[1]张贤达, 保铮.通信信号处理[M].国防工业出版社, 2005.

[2]John G.Proakis.Digital Communications[M].电子工业出版社, 2007

3G系统中IMS技术 篇5

现代的无线电通信系统仍存在许多局限性,例如,互不兼容的多种通信体制的并存造成互联的困难,不同制式的存在造成信源编码与解码、信道调制与解调、加解密、网络协议、通信组网等方式的差异等。不同频段的使用既造成频率资源的紧张又造成相邻频道间的干扰越来越严重。移动环境的动态范围的非优化,还导致物理层上处理器的不灵活。软件无线电的研究,为解决上述问题提供了技术支持。

2. 软件无线电技术

2.1 软件无线电概念

软件无线电(Software Radio)是在一个开放的公共研究平台上利用不同可编程的软件方法实现所需要的无线电系统,简称SWR。它被视为继模拟和数字技术之后的又一次电子技术革命,是当今计算机技术、超大规模集成电路和数字信号处理技术在无线电通信中应用的产物。随着计算机、通信技术、微电子技术的发展,无线电通信技术经历了以单工通信到双工通信、模拟通信到数字通信、FDMA到TDMA以及CDMA系统通信、固定通信到移动通信的快速发展历程。

2.2 软件无线电的关键技术

2.2.1 基于软件无线电的宽带多频段、多波束天线与智能天线

软件无线电的天线要求有10倍频程以上的工作带宽,一般在1MHz-3GHz左右。根据天线物理尺寸与信号波长的关系,这种宽频段天线按传统的方法是无法实现的。而实用中并没有必要全频段覆盖,只需要覆盖不同频段的几个窗口,因此可以采用组合宽带多频段天线和多波束天线。智能天线不仅在蜂窝移动通信系统中有着极其重要的作用,而且在军事上,特别是快速展开无线网络(RDRN)中发挥着越来越重要的作用。快速展开与移动意味着要在非常有限的时间来进行预先的频率、拓扑结构与一些特定功能的规划[5]。

2.2.2 宽带模/数(A/D)和数/模(D/A)转换技术[2]

根据软件无线电技术要求,将适合的模天线,尽可能地移至射频(RF)前端,减少模拟环节,则可在较高的中频乃至对射频信号直接进行数字化。这就要求A/D器件具有适中的采样频率和很高的工作带宽。一方面,信号的动态范围直接决定了模数转换器(ADC)所必须支持的分辨率;另一方面,在采样率和分辨率之间存在着平衡。一般采样率越高,分辨率越低。在满足采样率的情况下,ADC转换器要实现所要求的分辨率是一个技术难点。常用的解决方案有两种方式:并行采样和带通采样。

2.2.3 高速数字处理技术(DSP)

在软件无线中,具备强大处理能力的数字处理核心是软件无线电技术的关键所在。理想的软件无线电系统要求对整个高频波段进行数字化,而且其后续的中频处理基带、比特流及其它功能都必须用软件来实现。但这些数据流量大,进行滤波、高频等处理运算次数多,这就要求DSP必须采用高效、实时、并行的数字处理器模块或采用集成电路来处理。在单个DSP处理器(DSPs)无法实现的情况下,可采用多个DSP技术,即DSP单元由多个DSPs或FPGAs(现场可编程门阵列处理器)和DSPs等混合体组成。其中,FPGAs具有强大的现场调整功能的能力,DSPs具有高速数据处理能力,两者优势互补。

2.2.4 高速总线

软件无线电中采用总线结构,各功能部件之间的相互关系成为面向总线的单一关系。这样使无线通信产品易于实现模块化、标准化和通用化。例如,摩托罗拉公司为“易通话”计划设计了一个宽带的发送接收单元,它采用PCI总线,具有良好的用户界面。

2.2.5 软件无线电信息安全与网络功能

以往软件无线电技术侧重于模块化和用软件来实现调制解调。目前,信息安全成为其必须考虑的一个方面,特别是军用软件无线电。加密处理计算软件可以被信息安全子系统分配到指定的信道,在明文工作模式时,它只提供简单的总线到总线的连接。在需要时,它可以对数据流提供实时的加密解密。例如,可以采用跳频软件,根据保存在信息安全模块中跳频图案进行频率更新。

3. 软件无线电技术在第三代移动通信(3G)系统中的应用

第三代移动通信系统的主要目标是要将包括卫星在内的所有的网络融合为可以替代众多网络功能的统一系统,它能提供宽带业务实现全球无缝覆盖。

国际电信(ITU)提出的第三代移动通信系统ITM-2000,目前已有多种技术候选方案,而其中最有影响的三种技术方案为W-CDMA、CDMA2000(宽带分码多工存取的无线通信技术)以及中国的TD-SCDMA(分时-同步分码多工存取无线通信技术)。ITM-2000计划将软件无线电技术应用到由中国提出的TD-SCDMA方案中,实现多频多模的可编程。该方案融合了当今国际领先技术——智能天线、同步CD-MA和软件无线电技术。另外两个组织对第三代移动通信系统开展得比较深入,一个是欧共体的ACTS FIRST项目,另一个是美国Rutgers大学。

第三代移动通信系统中,目前普遍看好的是宽带CD-MA(W-CDMA)方案。Rutgers大学的研究侧重于将软件无线电技术应用于W-CDMA接收机。W-CDMA体制能够提供多种质量的多媒体业务,不同的多媒体业务对CDMA接收机的性能要求是不同的。而CDMA接收机的性能与其多用户检测的性能是密切相关的。目前提出的多用户检测算法一般都是通过计算复杂度的增加获取性能的提高。由于软件无线电接收机具有易于改变的特点,它可根据多媒体业务的技术要求动态地调用不同的多用户检测算法。由于目前DSP开发板的处理能力不够,这种接收机在中频和基带部分采用FPGA和DSP开发板实现,射频部分仍采用传统方法实现,目前尚未研制出样机。

我国的TD-SCDMA移动通信技术的发展则提出了利用软件无线电技术完成设计的理念。SCDMA是一种同步的直接扩频CDMA技术。它结合了智能天线、软件无线电及全质量话音压缩编码技术等通信新技术。软件无线电是TD-SCDMA技术的核心技术之一。在SCDMA中软件无线电可实现如下技术功能:

(1)提供一个开放的模块化的系统结构;

(2)智能天线的实现;

(3)同步检测的建立和保持;

(4)用户终端口、D-QPCK(差分正交移相键控)解调器中的载波恢复、频率校准和跟踪;

(5)每码道功率的检测和发射功率控制的实现;

(6)接收通道的电平检测和接收增益控制;

(7)扩频调制与解调,包括Walsh(沃什)码和PN(伪随机)码的产生;

(8)语音编译码;

(9)DTMF(双音多频)、MFC(多频编码)及各种信号的产生和检测;

(10)信道编码、复接和分接;

(11)发射脉冲成形滤波;

(12)SWAP(交换)信令的差错检测;

(13)接收信令的差错检测;

(14)发射通道的数字预失真;

(15)基站收发信机的校准。

基于软件无线电技术并适应未来个人通信的移动系统应有以下技术特点[3]:

(1)在同一硬件平台上,通过软件的更新兼容现有的各种系统和以后将要出现的各种系统(包括各种体制的蜂窝系统、无绳系统、卫星系统和固定的无线系统);

(2)具有自动漫游能力,能在不同系统之间进行智能切换(包括自动检测,参数设备和自动进入);

(3)在公共空中接口的技术支持下,可以下载软件并进行自身软件更新;

(4)有多址接入能力,有较宽的工作频带,应能在不同系统的不同频段下工作;

(5)支持多种业务,如语音、数据、图像和传真等,并能根据业务流量、信道质量等,自动选择合适的传输信道;

(6)自动选择通信模式,建立通信链路,采用合适的通信协议和信号格式实现远端通信。

利用软件无线电技术,可以在平台上实现TD-SCDMA的智能天线结构,获得波达方向(DOA)估计等空间特征矢量,计算射频通道权重完成天线阵列的波束赋形,从而大大增加系统的有效容量,更有效地完成通信任务。

实际上TD-SCDMA软件无线电的第一阶段将实现数字无线电,如图1所示。数字通信的基本特征是把数字信号作为载体传送信息,它传输的信号是“离散”或“数字”的。数字通信系统是一种传输数字信号的系统。或者说,它是利用数字信号来传输信息的通信系统,其基本原理框图如图2所示[4]。

由基本原理框图过渡到理想的软件无线电结构框图如图3所示[1]。

当然图3的实现需要多方面技术支持,有赖于智能天线技术、DSP处理速度、信道信源的编码优化等技术的不断发展。可以看出软件无线电技术在第三代通信(3G)TD-SCDMA系统中的应用是非常广泛的。而且,只有软件无线电技术才能解决第三代(3G)系统中的多频多模及网络互通问题。

4. 结束语

在欧共体的ACTS FIRST项目中已将软件无线电技术应用于设计多频/多模(可兼容GSM、DCS1800、WCDMA及现有的大多数模拟体制)可编程手机。它能自动检测接收信号,接入不同的网络,而且能满足不同接续时间的要求。软件无线技术可用不同软件实现不同无线电设备的各种功能,可任意改变信道接收方式或调制方式,利用不同软件来适应不同标准,构建多模手机和多功能基站,具有高度的灵活性。

参考文献

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[2]朱晓敏,陆佩忠.集群软件无线电系统中实时信号处理调度研究[J].软件学报,2009,3:766-778.

[3]张雷,邓江平,王建宇.GPS软件接收机的模块设计与信号处理[J].计算机工程,2009,31(1):198-200.

[4]李雅萍,杨尚森,李阳.CORBA技术在SCA系统中的应用[J].计算机工程与设计,2008,29(16):4200-4203.

3G系统中IMS技术 篇6

1 3G的技术优势

从目前已确立的3G标准分析, 其网络特征主要体现在无线接口技术上。蜂窝移动通信系统的无线技术包括小区复用、多址/双工方式、应用频段、调制技术、射频信道参数、信道编码及纠错技术、帧结构、物理信道结构和复用模式等诸多方面。3G无线技术并非完全抛弃了2G, 而是充分借鉴了2G网络运营经验, 在技术上兼顾了2G的成熟应用技术, 未来3G系统所采用无线技术应具有高频谱利用率、高业务质量、适应多业务环境, 并具有较好的网络灵活性和全覆盖能力。3G在无线技术上具有以下几方面优势:

1) 采用高频段频谱资源为实现全球漫游目标, 按ITU规划IMT-2000将统一采用2G频段, 可用带宽高达230MHz, 分配给陆地网络170MHz, 卫星网络60MHz, 这网络为3G容量发展, 实现全球多业务环境提供了广阔的频谱空间, 同时可更好地满足宽带业务。

2) 采用宽带射频信道, 支持高速率业务充分考虑承载多媒体业务的需要, 3G网络射频载波信道根据业务要求, 可选用5/10/20M等信道带宽, 同时进一步提高了码片速率, 系统抗多径衰落能力也大大提高。

3) 实现多业务、多速率传送在宽带信道中, 可以灵活应用时间复用、码复用技术, 单独控制每种业务的功率和质量, 通过选取不同的扩频因子, 将具有不同Qo S要求的各种速率业务映射到宽带信道上, 实现多业务、多速率传送。

4) 快速功率控制3G主流技术均在下行信道中采用了快速闭环功率控制技术, 用以改善下行传输信道性能, 提高了系统抗多径衰落能力, 快速功率控制的应用对改善系统性能有好处。

5) 采用自适应天线及软件无线电技术3G基站采用带有可编程电子相位关系的自适应天线阵列, 可以进行发信波束赋形, 自适应地调整功率, 减小系统自干扰, 提高接收灵敏度, 增大系统容量, 软件无线电技术在基站及终端产品中的应用, 对提高系统灵活性、降低成本至关重要。

2 3G技术在通信系统中的应用

由于3G网络拥有更高的数据传输速率和数据业务支撑能力, 3G运营商不仅可以向用户提供高质量的语音业务, 而且还能够提供高速率的流媒体业务。从全球来看, 随着3G技术商用进程的加快, 日本和韩国以及欧美地区的一些移动运营商已相继推出了基于移动流媒体技术的视频业务, 移动流媒体业务已成为3G网络的核心业务和热点业务。从实际应用的情况来看, 移动流媒体可提供点播、直播、下载播放三种业务形式。其中, 点播应用主要包括电影片花、精彩片断、MTV等;直播包括电视节目、视频监控、重大赛事、音乐现场会等;下载播放适合于那些非在线、对音视频质量要求较高的多媒体节目。

随着人们对手机、电脑等移动高速上网需求的增长, 移动宽带很可能短时间内成为3G的主流应用。“互联网手机”概念就是充分利用目前CDMA网络峰值传输速率能达到153.6KBps的优势, 为用户打造高速率、全域覆盖、使用便捷的手机互联网体验, 满足用户互联网商务、娱乐、生活、信息咨询等需求。3G手机通常被人们称为“个人通信终端”, 它具有一个较大的彩色显示屏, 多为触摸式的。使用3G手机, 除了可以完成2G手机的通讯功能外, 还可以完成手机与电脑之间的通信, 把手机上的图片传送到一台电脑上, 或者从电脑中来下载某些信息, 还可以用3G手机直接上网, 查收Email等。随着3G业务的迅速发展, 运营商的大力投入, 已经有很多用户利用手机进行视频会议, 甚至使数码相机成为多余。

3 3G在通信中的发展趋势

3 G的目标是实现全球统一标准、统一频段、全球无缝漫游。

国际电信联盟ITU提出的IMT-2000标准, 真正开始提供多类型、高质量的多媒体业务, 实现与计算机网络的无缝覆盖, 能使用小型便携式的终端, 在任何时候、任何地点实现任何种类的通信。

1) 视频业务将成为3G标志性业务3G网络的优秀控制机制和更高的带宽, 能够促进视频业务的迅速发展。因此, 移动视频业务成为了

3 G的招牌业务, 3 G视频业务的发展有非常广阔的前景。

2) 移动互联网将成为主流业务。在目前全球信息技术通信技术大融合的背景下, 移动网与互联网的融合是顺应历史潮流大量的互联网业务向移动网转移, 很多的互联网业务都已经在移动网上成功的应用, 并取得了很好的效果。随着3G网络的不断发展, 移动互联网在将来会和现代的互联网一样普遍, 这种能够随身携带的互联网将成为3G业务的主流。

3) 个性化趋势个性化趋势的发展近年来非常明显, 移动通信业务的传统业务经过多年的发展已经成熟。移动电话的普及使得人们的个性化需求更加丰富。在移动业务中不断的增加个性因素, 对移动网络的发展起到推动的作用。3G网络、3G终端和互联网技术的迅速发展, 为个性化发展提供了有力的条件。

4) 融合化趋势通信业务融合是使用户能够在任何的时间地点都能接入网络的一种网络服务, 移动固定网络融合最凸显的效果就是同一业务能够被移动、固定的各种终端所访问。

虽然目前3G还处于起步阶段, 但其发展前景十分看好。随着通信网络和技术的不断发展, 3G技术环境下电信增值业务进入了高速发展, 业务范围持续扩大, 经营主体趋向多元, 3G的应用也会逐步地走向成熟和丰富。

参考文献

[1]曹秀玲, 对3G通信产业链的分析[D].北京交通大学, 2009.

[2]邱明, 3G背景下的中国移动产业链合作策略研究[D].厦门大学, 2009.

[3]罗凌, 焦元媛, 陆冰.第三代移动通信技术与业务.北京:人民邮电出版社, 2005.

[4]常庆, 唐守廉, 世界通信技术发展趋势漫谈[J].信息网络, 2005.

3G系统中IMS技术 篇7

2 0世纪末互联网兴起,传统的信息传播和商品交易模式发生了翻天覆地的变化,大大改变了现代人的生活和工作方式。基于互联网技术的发展,水利信息化工作也在逐步推进。近年来,水利部高度重视水利信息化建设,加大投资力度,重点规划和推动信息化工作。国家防汛抗旱指挥系统工程于1992年开始分析和论证,通过《全国水利信息化规划(金水工程规划)》并在“十一五”期间基本建成水利信息网,实现了水利部直属单位、7个流域机构及全国各省(区、市)水行政主管部门等各级单位的专网互联,在日常和防汛工作中起了重要的支撑作用。

为了进一步提高防汛会商的时效性和指挥部署的实时性,实施了国家防汛抗旱指挥系统一期工程(以下简称一期工程)建设,完成了7个流域机构及各省(区、市)防汛抗旱异地视频会议调度指挥系统,加强了防汛网络系统的应用能力。在一期工程的基础上,借助3G无线网络与互联网技术,实现IP监控和视频会议系统融合的应用,水雨情、工情、旱情、灾情的视频和语音信号上传到指挥中心以支持领导现场调度决策,已经成为当前工作和研究的重点和方向。

1 3G技术的发展

目前,国际上最具代表性的3G技术标准有3种,它们分别是T D-S C D M A、W C D M A和C D M A 2 0 0 0。其中T D-S C D M A属于时分双工(TDD)模式,是由中国提出的自主3G技术标准;WCDMA和CDMA2000属于频分双工(FDD)模式。在最近几年里,移动通信技术成为了当前发展最快、市场潜力最大的一项产业。迄今为止全球移动通信用户总数已超过15亿,国内移动通信用户的总数也有近3.6亿。随着人们对移动性和信息时效性需求的进一步上升,越来越多的人希望在移动的过程中,高速地接入互联网,获取实时的信息。在这一需求的强劲支持下,移动通信技术与互联网相结合已成为必然。

3G技术依托移动通信网络提供的高带宽无线网络接入能力(下行最高速率7.2 Mbps;上行最高速率5.76 Mbps),可支持视频、图片等高带宽要求的多种应用,可满足通过视频、音频和图片等多种形式进行信息交互的要求。2009年中国国内3大运营商陆续开始3G网络建设,推动3G应用和推广。3G到来之前,多媒体的大流量数据传输一直是诸多行业的应用瓶颈。在3G技术解决了对高速数据业务的支撑问题后,金融、保险、安防监控、环保等行业,视频应用等多媒体业务实现了技术性突破,具备了巨大的市场空间和应用前景。

例如在城市公共区域安装的视频监控系统通过统一接入平台集中管理,管理人员可以用3G手机随时进行监控和预警处理;在视频监控无法到达的地区,则可以通过安防人员的3G手机及时获取现场视频并进行回传,有效解决了信息死角的问题,信息传递的速度和处理的效率也大大提升。

随着3G技术在多媒体方面应用的不断完善,各级公共事业部门可在多种网络(PSTN、GSM、3G、Internet、Wi-Fi、集群通信网、卫星通信网、微波通信网),通过多种媒介(语音、视频、传真、数据),借助多种设备(固定电话、手机、PC、智能移动终端),采用多种协议(No.7、ISDN、SIP、H.323、H.324M、RTSP),随时随地进行通信信息交流,以实现应急与指挥调度的统一通信。

2 3G技术网络接入方式

水利部于2003年正式印发了《全国水利信息化规划(金水工程规划)》,并在全国水利信息化实际工作中全面实施;与此同时,防汛专网也已经覆盖了全国水利系统,从而为移动通信技术接入(3G)创造了良好的基础条件。

2.1 APN方式接入

A P N即“接入点名称”,用来标识G P R S的业务种类,当无线终端(手机)需要接入到GPRS/WCDMA网络时,GPRS/WCDMA和用户网络之间将建立1条专线GRE隧道,APN名称即被用来标识每个用户接入GPRS/WCDMA网络点。当普通用户访问公网时,APN名称被设定为3GNET(1个手机号码具备捆绑UNIWAP,UNINET,3GWAP,3GNET等10个APN域名的能力)。使用单位可以通过服务商,与运营商商定1个专用的APN名称。例如:接入ABC企业的APN名称为ABC.BJAPN。企业开通APN方式接入功能后,在联通的GGSN和企业的接入路由器之间建立起1条专用的GRE数据传输隧道,只有企业容许的合法用户才能通过该隧道接入到企业内网,而其他用户的访问将被拒绝。

APN接入方式提供专线或互联网接入的方式建立数据专用通道。用户一般采用E1专线或FE专线接入联通行业应用平台,从而保证了物理通道的安全性。企业用户侧的网络接入设备的IP地址由北京联通统一规划,企业可以为内网设备自由选择IP段。采用APN方式的企业用户可以选择统一的用户名密码,也可选择为企业内部每个终端配置不同的用户名、密码,或者空密码,这3种认证方式都可以完成身份的鉴别。

APN业务使用的基本条件有:专线或互联网方式接入、1个静态公网IP地址、1台支持GRE隧道协议的网络接入设备(路由器)。APN方式接入示意图如图1所示。

2.2 VPDN方式接入

VPDN方式接入是中国联通提供的一种网络接入服务,通过3G终端或3G手机以拨号接入方式上网,实现网络数据的封包和加密并在公网上传输私有数据,达到私有网络的安全级别,组成专网,从而利用WCDMA网络来构筑企业的私有网络。

VPDN用户通过无线数据专网接入方案,实现无线终端和集团用户企业内网的业务服务器之间的数据通信。为集团用户提供子用户接入的鉴权认证和管理功能,确保只有满足集团用户要求的无线终端才能访问集团客户的企业内网。

VPDN业务使用的基本条件有:专线或互联网方式接入、1个静态公网IP地址、至少1台支持L2TP 2层隧道协议的网络接入设备(路由器)、1套自建的AAA认证系统。(如果用户侧无AAA认证服务器,可以使用联通提供的共享AAA认证服务器)。VPND方式接入示意图如图2所示。

3 APN和VPDN业务比较

APN目前分为2大类:CMWAP(通过GPRS访问WAP业务)、CMNET(除了WAP以外的服务目前都用CMNET,比如连接因特网等)。在通过手机上网时必须配置的1个参数,它决定了您的手机通过哪种接入方式来访问网络。VPDN是基于拨号用户的虚拟专用拨号网业务,利用IP网络的承载功能,结合相应的认证和授权机制,可以建立安全的虚拟专用网络。APN和VPDN业务比较如表1所示。

4 3G技术网络信息平台应用系统建设

4.1 系统建设原则

1)网络系统应以专网(互联网专线)、内部网络为基础,考虑到信息安全性,在数据传送的整个过程采用不同的认证方式和加密策略,保证网络和信息的安全可靠。

2)实用可靠性。外业工作因其地域位置的随机性导致其网络环境不可预知,应确保外业人员与指挥中心可通过多种网络方式互联。选用3G和2G等制式通信均能畅通使用的设备;技术应经过实际运行被证明是先进、成熟可靠的;人机界面应友好,易于操作。

3)经济性原则。为了确保整个系统能够稳定工作,系统构建应充分利用现有的资源,综合考虑经济实用的技术和设备,自下而上、先内后外,坚持先进、兼容传统,实现系统集成和互联、资源整合、信息共享,建成一个经济实用、功能强大、质量优异、操作方便、接口丰富的应用系统。

4)系统设备的选择应结合其用途,综合考虑其功能、质量和价格等因素。而系统的安全可靠运行是整个系统建设的基础。

5)标准化原则。采用开放式架构、标准化接口和协议,具有良好的兼容性和可扩展性,确保系统的投资在未来的建设中能得到充分利用。

6)音视频交互功能。基于标准SIP协议,通过视频会议网关实现协议转换与用户现有视频会议系统(MCU)对接。

7)信息采集功能。基于GPS定位、流媒体、GIS、传感和移动通信3G等多种技术手段,实现外业现场影像、声音和检测数据回传至指挥中心。

8)指挥调度功能。全方位立体式的调度中心,调度手段从语音到视频、从专业终端到手机终端多种调度方式集成。

9)统一调度,联动执行。支持统一调度,实现协同工作。

4.2 系统功能介绍

系统主要分为前端设备和指挥中心平台2大部分。前端设备是外业人员上报、查询数据,与指挥中心交互信息的工具,可以是专用终端,也可是WCDMA等制式的3G手机。指挥中心系统部署在各级单位指挥中心,具备视频会议、视频监控、位置监控和数据下发等功能,网络系统具有支持WCDMA等制式3G网络通信的接入能力。

4.2.1 前端设备功能

前端设备分为WCDMA等制式3 G手机和专用终端2类。2终端硬件功能的不同分别适用于不同的应用场合。

1)手机终端采用支持WCDMA的Windows Mobile操作系统的智能手机,为满足视频、定位、图片、多网络接入和电子地图等多种应用需求,手机需内置GPS(支持经纬度、保障位置信息上报功能)、摄像头和支持WIFI、Micro SD扩展卡(保障外业现场视频图像上报至指挥中心),并支持双向语音、视频回传、登陆认证等功能(客户端必须输入登陆账号、静态和动态密码经系统认证后方可使用)。必要时手机上安装加密卡,对传输的数据进行加密。

2)专用终端功能集音视频编解码、G P S、数据接口等功能于一体,既可连接专业摄像头和摄像机,向指挥中心提供高质量图像,还能支持WCDMA网络,WLAN网络、微波、卫星接入,根据外业现场网络情况灵活选择的网络接入方式。专用终端可作为视频会议终端,结合摄像头、音频设备、笔记本及视频会议客户端软件发起或参与视频会议。

4.2.2 中心系统平台

指挥中心核心部分主要由多媒体网关(嵌入式的LINUS服务器)、视频会议网关,以及视频、认证、短信、屏幕墙控制、GIS、录像、IP-SAN、AAA、加密、数据库、管理和事件等服务器组成。

1)视频会议网关:与现有视频会议系统MCU对接,基于标准的SIP协议实现流管理、流转发。

2)视频服务器:负责向WCDMA等制式3G手机终端转发平台图像时将图像编码格式转换为适合手机终端解码的格式。

3)认证服务器:负责外业人员使用WCDMA等制式3G手机终端登录时的合法性认证。

4)短信网关:与北京联通短信平台通讯的接口设备,负责发送接收手机终端和平台间的短信。

5)屏幕墙控制服务器:提供AV/VGA接口,可与现有监控系统矩阵对接,控制、调度在屏幕墙上显示的图像。

6)GIS服务器:支撑电子地图应用,承载地理信息数据。

7)录像服务器:负责管理图像存储策略,用户对存储策略进行管理,对存储内容进行管理。

8)IP-SAN:根据存储策略保存录像文件数据。

9)AAA服务器:负责前端设备接入网的安全认证和IP地址分配。

10)加密服务器:负责WCDMA等制式3G手机终端上传数据的解密和平台向手机终端下发数据的加密。

11)数据库服务器:存储除录像文件以外的各种系统数据。

12)管理服务器:负责账户、账户权限、设备等管理及Web服务等业务,同时是1个SIP服务器,系统容量没有限制。

13)事件服务器:负责系统操作日志、事件、报警事件、数据处理逻辑等管理。

为防止因手机被盗用或丢失可能引起的数据外泄情况,系统平台支持2种数据保护措施:a)通过系统平台设备维护功能向手机发送短信指令,激活客户端软件数据保护功能,删除手机上的数据并卸载客户端软件;b)当手机使用的号码被更换时手机有可能已遗失,客户端软件向系统平台发送短信,告知系统管理员该部手机被更换了手机号,并将使用的新号码通知系统管理员,同时客户端软件自动删除手机上的数据并卸载客户端程序

5 结语

3G系统中IMS技术 篇8

血站采供血管理系统是专门用于血站血液采集、运输、制备、检测、发血等一系列针对血液管理的软件。其中血液的采集主要以移动采血为主, 移动采血的流程如下图1, 从图中可以看出整个采血过程我们需要从血站采供血管理系统中得到献血市民的以往献血记录并且登记本次采血信息[1]。

传统血站采供血管理系统的移动采血模式:传统血站采供管理系统的移动采血模式采取脱机模式, 定期把献血市民的献血信息更新到笔记本上, 采血护士利用笔记本上本地的数据库进行查询、登记, 每天回到单位联网后把数据导入到血站血站采供管理系统的数据库中。这种信息不共享的弊端主要为在笔记本数据没有和服务器同步之前, 同一个人可以在短时间内在不同的献血点献血造成频采。

2 3G技术介绍

3 G技术即第3代行动通讯技术。是将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。

目前已经进行商业应用的2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术, 由于3G是个相当浩大的工程, 所牵扯的层面多且复杂, 要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上, 因此出现了个介于2G和3G之间的2.5G。HSCSD、GPRS、WAP、EDGE、蓝牙 (Bluetoot) 、EPOC等技术都是2.5G技术。其中GPRS由于具备立即联机的特性, 对于使用者而言, 可说是随时都在上线的状态。GPRS技术也让服务业者能够依据数据传输量来收费, 而不是单纯的以联机时间计费。这项技术与GSM网络配合, 传输速度可以达到115kbps。EDGE完全以目前的GSM标准为架构, 不但能够将GPRS的功能发挥到极限, 还可以透过目前的无线网络提供宽频多媒体的服务[2]。EDGE的传输速度可以达到384kbps。

3 3G技术在常州市中心血站移动采血中的应用

3.1 通信服务商

目前常州的3G通信服务商主要有三家:中国电信、中国联通、中国移动。三家采用的3G技术分别为CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。移动采血的特点是采血点在整个常州范围内四处流动, 所以我们着重从信号覆盖、价格、数据安全、速度等方面进行了比较, 见表1。

我们的移动采血业务的数据流量不大, 所以对速度要求不高, 但对数据安全这一点非常重视, 虽然中国移动的3G覆盖点不多, 但移动的2G覆盖点最多, 在3G信号没有时可以自动转成2G信号。在数据安全方面, 移动的专线可以针对数据做VPN, 对客户端的管理就比较方便安全, 所以综合考虑我们最终选择了移动通信。

3.2 数据安全

3.2.1 VPN技术

利用3G信号实现街头采血的笔记本与单位内部的服务器远程连接, 不得不考虑数据安全问题。通常我们可以采用VPN的方式来保证数据的安全, VPN方式的特点是: (1) VPN技术在网络中利用加密技术建立专用隧道传输数据, 可以防止数据被泄露、修改; (2) 成本低, 不需要租用专用线路就能实现数据安全; (3) 灵活度高, 方便管理。

3.2.2 VPN的方式

实现VPN首先需要租用一条公网专线, 我们租用了移动的10M光缆, 实现的VPN方式主要有两种: (1) 购买专用VPN设备。该方式一次性投入, 控制权在自己手里, 但缺点首先是增加了单位内部的管理工作量, 其次客户端无法控制与公网的连接, 这是一个极大的安全隐患。 (2) 租用由运营商提供的VPN。该方式正是我们采取的方式, 我们租用了移动的VPN专线, 费用比普通专线价格稍高, 但优点是我们不需要采购任何设备, 由移动为我们建立加密隧道传输数据, 客户端插入移动3G上网卡直接通过加密隧道接入服务器, 客户端不能进行任何上网行为 (浏览网页、聊天等) , 如果再屏蔽掉外接设备如U盘、光驱的使用, 那我们的客户端是绝对安全的[3]。

4 应用效果

本站通过采用租用中国移动的VPN专线实现了街头无线实时访问服务器, 经过一段时间的应用, 发现在市区信号比较好, 使用正常, 在极个别乡镇、大学的信号盲区只能使用2G信号, 会存在信号不稳定, 断网情况, 所以建议可以采取一些应急方案, 比如下载数据库到本地进行脱机操作, 方便现场进行查询, 录入数据可以回到站内再进行, 现场进行手工写献血证。

5 结束语

无偿献血工作对计算机信息系统的依赖程度越来越高, 采用新的技术有利于提高无偿献血工作的效率, 保证血液的质量, 流动采血车的无线实时联网的方式将会在一段时间内成为各血站的一个使用趋势, 不管采取何种方式来实现, 数据的安全性和无线信号的稳定性是关键所在。

摘要：血站采供血管理系统中采集血液以流动采血为主, 信息实时共享是关键, 3G、VPN技术在血站管理系统中的应用给血站的信息化管理带来了全新的变革。本文介绍和讨论了该技术在常州市中心血站中的应用情况。

关键词：3G技术 (3rd-Generation) ,血站采供血管理系统,VPN

参考文献

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