3G teknolojisinin gelişimi, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği'nin IMT-2000 standardı tarafından resmen tanımlanmıştır, mobil iletişimdeki önemli bir değişim işaret etti.Öncelikle ses ve düşük hızlı veriler için optimize edildi (GSM, CDMA), 3G, geleneksel devre dışı alanın yanında bir paket-sifikasyonlu temelini tanıttı, aynı zamanda mobil genişbanlarda da yaygın olarak destek veren milyarlarca dolarlık mobil ağ altyapısı için de temelleri belirledi.

Mimari Genel Bakış: Üç Büyük Domain

WCDMA'ya dayanan 3G ağı, özellikle de Universal Mobile Telekomünikasyon Sistemi (UMTS) üç ana alana bölünmüştür:

  • [[0|Kullanıcı Ekipmanı (UE): ), mobil telefon, akıllı telefon veya hava arayüzü üzerinden iletişim kuran veri kartı.
  • [FONT:0)UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network): [Dönetici: 1) Node Bs ve Radio Network Controllers içeren radyo alt sistem.
  • [FONT:0]Core Network (CN):), geçiş, routing ve hizmet tesliminden sorumlu arka kemiği, daha fazla anahtar için (CS) alana bölünmüştür.

Bu alanlar standart arayüzlerle etkileşime girer, 3. Nesil Ortaklığı Projesi (3GPP) tarafından tanımlanır. Aşağıdaki bölümler her bileşeni ayrıntılı olarak tersine çevirir, rolünü açıklar ve genel olarak sorunsuz deneyime nasıl katkıda bulunur.

Radyo Access Network (UTRAN)

UTRAN, 3G ağının en görünür kısmıdır - cevap, antenler ve cep sitesindeki ekipman. Tüm radyoyla ilgili görevleri ele alır, kaynak tahsisini yönetmek için sinyalleri iletmeden.

Base İstasyonu (Node B)

Node B, WCDMA'nın yayılma-spectrum teknolojisini desteklemek için fiziksel radyo transceiver'dir. Node B, 2G Base Transceiver İstasyonu'nun (BTS) eşdeğerdir, ancak WCDMA'nin yayılma-spectrum teknolojisini desteklemek için önemli ölçüde daha fazla işlem gücüdür.

  • [FONT=0)RF Transmission and Reception:[Dönetici:[Dönetici:0) Diğer gruplar (850, 1900) var. Birden çok taşıyıcı ve sektöre destek (tipik olarak 3 ila 6).
  • [FONT:0)Channel Coding ve Decoding:) Turbo kodlamayı yüksek hızlı veriler için yapar ve ses için tebrik kodlaması sağlar, fading radyo kanalı üzerinde sağlam hata düzeltme sağlar.
  • [FONT:0)Power Control:[Dönetici:[Dönetici: 1 ), 1500 Hz'de yakın-farklı problemin azaltılması için hızlı kapalı-loop gücü kontrolü yerine getiriyor - bir ABD'nin diğerlerinden boğulmasını engelleyen kritik WCDMA özelliği.
  • [FONT=0)Soft Handover Destek:[Dönetici:[Dönetici:0)Soft Handover Destek:[Dönetici:[Dönetici: 0,4] Yumuşak bir elover sırasında birden fazla hücre ile koordinatlar, aynı anda RNC aracılığıyla birkaç Node Bs'den veri gönderiyor ve alıyor.
  • [FONT:0]Measurement Reporting:[Dönetici:[Dönetici:0) Sinyal kalitesi ölçümler (Ec/Io, RSCP, yol kaybı) ve onları devre dışı bırakma ve kaynak kararları için RNC'ye gönderir.

A Node B, RNC'ye Iub arayüzü aracılığıyla bağlanır, bu da E1/T1 hatları, mikrodalga bağlantıları veya fiber optikler gibi çeşitli ulaşım teknolojileri kullanabilir. Node B ayrıca kanal işleme birimleri (eski olarak kanal elementleri olarak adlandırılır) bu da, yayılma ve despreading için çoklu Walsh kodları yönetebilir.

Radyo Ağ Sorumluluğu (RNC)

RNC UTRAN için akıllı kontrolörü, 2G Base Station Controller'a yaklaşık olarak analog olarak daha güçlü. Çok sayıda Node Bs (tipik olarak on ila yüzlerce) yönetiyor ve üst düzey radyo kaynakları yönetimi yapıyor: sorumlulukları şunlardır:

  • [FONT:0] Radyo Kaynak Kontrolü (RRC): ), Konsüller, bakımlar ve UEs ve ağ arasındaki bağlantıları yürütmek. RNC RRC eyaletleri (Idle, Cell FACH, Hücre DCH, URA PCH) batarya hayatını ve kaynak kullanımını optimize etmek için.
  • [FONT=0]Handover Management:[[Dönetici: Kontroller hem yumuşak / yumuşak el elemleri kendi kapsama alanı içinde ve RNC sınırlarında zor elovers.
  • [FONT Control and Congestion Control: Yeni bir çağrı veya veri oturumunun yük, müdahale ve QoS gereksinimlerine dayanarak kabul edilebilir mi karar verir.
  • [FONT:0)Ciphering ve Dürüstlük Koruma:), kullanıcı veri güvenliğini sağlamak için şifreleme ve mesaj doğrulamayı gerçekleştirir, 3GPP tarafından tanımlanan algoritmaları kullanarak.
  • [FONT:0)Outer Loop Power Control:[Dönetici:[Dönetici: 0) Hedef sinyal kalitesi (SIR hedef) hızlı iç döngü için ayarlar, blok hata oranına (BLER) göre ayarlayın, minimum müdahaleyi korumak için.

RNCs arayüzü Iur arayüzü aracılığıyla birbirleriyle, inter-RNC hareketliliğine izin vermek ve Iu arayüzü aracılığıyla çekirdek ağına bağlanmak (Iu-CS for circuit-switched traffic to the MSC, Iu-PS for package-switched traffic to the SGSN).

Core Network: Devre Değiştirilmiş Domain

Devreye alınan (CS) domain geleneksel ses aramalarını ele alıyor, video aramaları (her ne kadar 3G video çağrıları asla kitlesel kabul elde etmedi), ve yeniden çağrı gibi ek hizmetler.

Mobile Switching Center (MSC) ve Ziyaretçi Yeri Kayıt (VLR)

MSC, ses trafiği için birincil geçiş olarak hizmet eder. Bu, şu anda MSC'nin hizmetinde bulunan kullanıcılar için geçici abone verileri (konuş alanı, TMSI, ek hizmet profilleri) ile entegre edilir.

  • [FONT=0)Call Control:[Dönetici:[Dönetici:0) ISUP (ISDN Kullanıcı Bölüm) ve BICC (Bearer Independent Call Control) IP/E1 üzerinden sürüm ve sürümlemeyi yönetin.
  • [FONT=0)Mobility Management:[Dönetici:[Dönetici:0) Süreçler Konum Updates, TMSI gerçek konum ve bakım talepleri.
  • [FONT:0]İşçi: [Dönetici: [Dönetici: 0,4][/FONT) ve diğer PLMNs ağ geçidi MSCs aracılığıyla.
  • [FONT:0]Authentication:[Dönetici:[Dönetici:[Döneme: 1)

MSC/VLR, daha sonra serbest mimarilerde ATM (AAL2) veya IP taşımalarını kullanan Iu-CS arayüzü üzerinden RNC ile iletişim kurar.

Home Location Register (HLR)

HLR, mağazaların kalıcı abone bilgileri içeren merkezi veritabanıdır:

  • Uluslararası Mobile Abone Kimlik (IMSI)
  • Abone telefon numarası (s) (MSISDN).
  • Abonelik hizmetleri ve QoS profilleri.
  • Mevcut konum ( hizmet MSC/VLR ve SGSN)
  • Kimlik verileri ( abonenin gizli anahtar Ki’den türetilmiş)

Bir UE bir çağrıya eklendiğinde, MSC, HLR'nin bilgi almak ve abonenin statüsünü doğrulamak için sorgulamaktadır. HLR, roaming için önemli bir ağ elemanıdır - küresel erişilebilirlik HLR güncelleştirmelerine bağlıdır.

Kimlik Merkezi (AuC)

AuC, abonenin kimliğini doğrulamak için hizmet eden ve karşılıklı kimlik doğrulama isteği için HLR ile yakın çalışır, AuC, ağ ve UE'nin gerçekleştirilmesini sağlar.

Ekipman Kimlik Kayıt (EIR)

EIR depoları IMEI (Uluslararası Mobile Equipment Identity) üç listedeki sayılar: Beyaz (tamam), Gray (monitör), ve Black (blocked) Her operatör canlı 3G ağında bir EIR dağıtmazken, EIR'yi tespit etmek için bir araç olarak hizmet eder.

Core Network: Packet-Rayed Domain

Paket-switched (PS) domain, 3G'nin 2G'den kırılması ile gerçek olarak tanımlandırılan şeydir. İnternet erişimi, akış, e-posta ve herhangi bir IN tabanlı veri hizmeti, IP'yi ulaşım protokolü end-to-end olarak kullanarak.

GPRS Support Node (SGSN)

SGSN, veri paketlerini servis alanında UEs'ten ve UEs'den teslim etmekten sorumludur. PS domain hareketlilik ve oturum yönetimi için yerel bir demir olarak hareket eder:

  • [FONT=0)GPRS Hareketliliği Yönetimi (GMM): Tuts Add/detach, routing alanı güncellemeler ve PS seansları için gezi.
  • [FONT=0)Session Management (SM):[Döneticiler, modizeler ve Packet Data Protokolü (PDP) bağlamları - ABD ve dış PDN (örneğin internet) arasında oturumlar.
  • [FONT=0)Paket Routing ve Forwarding: RNC (via Iu-PS) ve GGSN arasındaki kullanıcı IP paketleri.
  • [FONT:0) Veri Koleksiyonu: [Dönetici: [Döneticileri) Her iki hacim tabanlı ve zaman temelli fatura için Gathers kullanım kayıtları (CDRs)
  • [FONT:0]QoS İcrası:[Dönemli QoS sınıfı (Conversational, Streaming, Interactive, background) Iu-PS ayılayıcı parametrelerine.

HLR ile birlikte, Gr arayüzü aracılığıyla abone verileri almak ve CS /PS paging ve konum güncellemeleri için Gs arayüzü aracılığıyla MSC ile arayüz.

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

GGSN, mobil ağdan dış paket veri ağlarına ağlara ağ geçidi olarak hareket eder (İnternet, şirket içi vb.). UE'nin bakış açısından, GGSN varsayılan ağ yönlendiricisi olarak görünür.

  • [FONT=0)IP Adres Allocation:[Dönetici: PDP bağlamı aktivasyon sırasında UEs'e dinamik veya statik IP adresleri imzalar.
  • [FONT=0) Access Point Name (APN) Çözümü: ), ABD'nin doğru dış ağa (örneğin, "internet" rotaları, genel IP'ye "corpamp.com" rotaları ile VPN ağ geçidine aktarıldı.
  • [FONT:0)Packet Filtreleme ve Güvenlik: Uygun özellikleri şarj eden, NAT yapabilir ve politika kurallarını uygulayabilir.
  • [FONT:0]Traffic Policing ve Shaping: Inforces per-subscriber veya per-APN genişlik sınırları.
  • [[Döneticileri ile ilgili çalışmalar: [Dönetici: 0,0) IP routing protokolleri (BGP/OSPF) ile dış ağlara bağlantı kurun.

GGSN operatör ağının herhangi bir yerinde bulunabilir; kullanıcıya yakın olması gerekmez. SGSN ve GGSN, Gn / Gp arayüzü iç içe (veya PLMNs'in karşısındaki).

Şarj Gateway ve Billing Systems

Ağ altyapısının her zaman "komponent" olarak kabul edilmedikçe, paket-switched çekirdeği şarj edici bir Gateway fonksiyonuna (CGF) veya Online Şarj Sistemine (OCS) göre, CDR'leri SGSN ve GGSN'den alan daha yüksek suçlamalar.

Transmission Systems: The Backhaul and Interconnectionion

Tüm bu bileşenler güvenilir, yüksek kapasiteli iletim ağları ile bağlantılı olmalıdır. 3G dağıtımlarında, Node Bs'ten RNC'ye geri dönüş ağı genellikle TDM devreleri (E1/T1), bazen birden çok yönlü ATM ile artırılmıştır. Trafik büyüdükçe, fiber, mikrodalga bağlantılarına göç etti ve daha sonra IP/MPLS.

  • [FONT:0)Cell Site Access:[[Dönetici: · 1 ) Orta Doğulu bölgelerden düşük oransal E1, kentsel makro hücreler için çok sayıda E1 veya hızlı Ethernet.
  • [FONT:0)RNC Interconnection (Iur): ), genellikle RNC sınırlarında yumuşak el değiştirmenin sağlanması için özel fiber veya kiralama hatları üzerinde.
  • [FONT=0)Core Network Links (Iu-CS, Iu-PS): [DÜ-1) Yüksek kapasiteli bağlantılar (STM-1/OC-3 veya Gigabit Ethernet) RNC'leri MSC'lere ve SGSN'lere bağlayan. Bunlar genellikle merkezi bir ofiste toplanmaktadır.
  • [FONT=0]Core Network Interconnection:[Dönetici:[Dönetici: · 1 ) MSC ve PSTN, SGSN/GGSN ve internet back Bone, SS7/SIGTRAN'ı kullanıcı verileri için sinyal ve IP/Ethernet kullanarak.

Synchronization, arkakomultan Ethernet'in başka bir kritik yönüdür. 3G Node Bs, hassas frekans senkronizasyonu gerektirir (0.05 ppm for WCDMA) - hücre sitesinden veya senkronizasyondan elde edilen GPS alıcılarından elde edilen veya senkronizasyondan elde edilen 588v2 Hassasiyet Zaman Protokolüdür.

Ağ ve Akıllı Ağ (IN)

Kullanıcı verileri uçağı her şeyi kontrol eden sofistike bir sinyal ağıdır. 3G'de, SS7 protokolleri (MAP, ISUP) geleneksel TDM bağlantıları veya IP tabanlı SIGTRAN (M3UA, SUA) anahtar sinyalleştirici varlıklar şunları içerir:

  • [FONT:0)Signaling Transfer Noktası (STP): ), MSCs, HLRs ve SGSNs arasında SS7 mesaj.
  • [FONT:0]Hizmet Kontrol Noktası (SCP): Hosts Akıllı Ağ hizmetleri önceden ödenmiş faturalama, sayı portability database sorguları ve sanal özel ağ (VPN) mantığı 3G'de, CAMEL (eski Mobil ağ geliştirme için uygulamalar) platformun standarttır, operatöre özel hizmetlere yol açıyor.

Hizmet kalitesi (QoS) ve Bearer Yönetimi

3G altyapısının en karmaşık yönlerinden biri QoS çerçevesidir. 3GPP dört trafik dersi tanımlar: Konuşma (k), Akış (video), Etkileşim (web tarama), ve arka plan (email) Her bir ayık (radyo erişim ayılayıcısı, Lord) belirli özellikleri vardır: maksimum miktar oran, garanti edilebilir miktar hızlar, transfer gecikme ve trafik işlemleri radyo arayüzü aracılığıyla bunları radyo arayüzü aracılığıyla uygularken, temel ağ onları arka plan üzerinde uygular.

Evrim: HSPA ve Beyond

Bu makale başlangıçta tanımlanmış olan 3G altyapısına odaklanırsa, 3G'nin yüksek hızlı bir şekilde sabitlenme ile 3.5G'ye hızlı bir şekilde geliştiğini dikkat etmek önemlidir (HSDPA) ve daha sonra HSUPA (muhtemelen HSPA + daha fazla MIMO, yüksek sipariş modülasyon (64QAM downlink) ve çift-kandırıtlı işletim için gerekli olan altyapıya sahip olan tüm GRE (Yenileme algoritmaları) ve temel ağ (daha yüksek hızlara destek sağlar).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

3G ağ altyapısı, ana ağ elemanlarına (MSC, SGSN, GGSN, HLR, AuC) yol arama ve veriye bağlı olarak, her şeyi bir araya getiren radyo ağlarından (RNC) daha ayrıntılı olarak, özellikle de IMT-2000 kullanım alanlarıyla ilgili olarak, sabit kullanıcılar için Mbps'nin gerekliliklerini yerine getirmek için 3GPP'ye bağlı olarak, dörtGK'ye bağlı olarak, dört temel kontrol edilen bir şekilde kontrol edilen yüksek çözünürlükte (C) kontrol edilen ve kontrol edilen yüksek çözünürlükte, kontrol edilen 3GC'ye ait olan kontroller için, özellikle de kontroller için.