CT技术培训专栏:应用篇

2G到3G无线网络进化对回声取消器
和语音质量增强设备的影响

　　图4中给出了在从2G到3G网络的变迁历程中将会遇到的主要转折点。正如在前面所解释的那样，现有的2G起点决定了最终的整体形态。

　　3G的基本问题版本多。有两种正在显现的3G标准。尽管从技术上讲，它们都属于CDMA的范畴，但是在现实中（从实施的观点上看），它们并不相同。如图4所示，cdma-2000（1XMC继之以3XMC）是cdmaOne和cdmaTwo的接替者。类似地，W-CDMA是GSM的接替者。每一种标准都能向后兼容其前辈，而且每一种体系结构都提供了与其他结构的接口。

　　借助GPRS进行的、从GSM向W-CDMA的演化历程将通过另一个阶段，称之为EDGE（针对GSM进化的增强数据率）。EDGE是为了"数字-高级移动电话服务"（D-AMPS,TDMA）向W-CDMA的顺利演变而设计的。EDGE采用了一种不同的模块化方案（8-PSK，每一个比特有8种状态，而不是2种），能够将原始数据的速率从21.4 kbps增加到64.2 kbps（三倍）。对于EDGE，语音流量也是潜在的有效负载，在某些技术文献中，将EDGE视为一种3G方法（相当于W-CDMA和cdma-2000）。

　　从cdmaOne到cdma-2000的演化经历cdmaTwo，1XMC，然后是3XMC。在1XMC技术中，将每一个IS-95的沃尔什码使用了两次，使得其容量为cdmaTwo的两倍。完成转变后，3XMC成为了cdma-2000 IMT-2000的有机组成部分，涵盖了大部分3G标准。

　　4.2 作为3G王牌应用的语音服务和VQE

　　引领3G网络中语音通信演化的主导因素在于同步进行的商业考虑，后者部分独立于构成3G体系结构的信息包技术细节。全球通信服务提供商正在从事大规模的企业合并进程，从而导致了数量更少的巨型公司。类似地，移动通信公司也在经历着合并历程，这使得长途（国际）有线链路被纳入到大型无线通信公司所提供的部分服务范围内。

　　这种进程使得MSC体系结构发生了变化，归属位置。从本质上讲，GMSC是一种网络集线器，将多个MSC相互连接在一起。GMSC具有HLR（登记器）和/或VLR（拜访位置登记器）功能，因此，当通过国际HLR ③路由本地呼叫时，消除了不必要的帐单。将HLR/VLR部署在GMSC中后，就能对这种因网络拓扑的生硬解释，由消费者帐单导致的"旅行者陷阱"现象④ 进行更好的控制。

　　在流量密集的场合，GMSC很可能会变成一种宽带网络集线器。它所引发的一个结果是，VQE和EC设备将从"MSC对PSTN"链路转向"GMSC对PSTN"链路，⑤以适应由长途连接而增加的回声尾长作为进化的部分，在MSC内信息包处理器和/或声码器设备上集成EC功能并非很关键，而且甚至会显得多余。信息包交换语音（VoIP和VoATM）被视为3G的一个主要吸引点。VOP（建立在信息包之上的语音）的传输路径，将与指定给数据和视频应用的相同。它将（在大多数情况下）通过Internet传到PSTN，另一个VOP终端，或无线终端上（请参见图3）。显然，这是未来的目标，而且在相当一段时间内，电路交换语音仍将是占统治地位的语音应用（与信息包交换语音相比）。其主要原因在于：与2G保持向后兼容的需要，以及3G带宽将主要集中在人口稠密的中心地带这一事实。这种情况使得人口稀疏的乡村和郊区仍会保留基础设施（2G和/或2.5G）⑥。总之，3G网络必须与2G基础设施共存，当移动用户穿越不同的地理区域时，也将经历不同的网络类型。

　　4.3 2G/3G网络拓扑

　　在图5中，按照VQE和EEC设备的位置，描绘出了3G的网络拓扑。这是一种综合性的视图，融合了2G和3G的核心部分。作为该体系结构中的两个主要标准组件，BSC和MSC将在相当长的时间内共存。3G BSC会扩充其功能，使之变成能支持信息包和线路交换语音流量的RNC（无线电网络控制器），而MSC将继续扮演其管理和路由电路交换通信流量的角色。MSC仍将执行很多在2G网络中它所负责的功能。另外，GMSC中提供的电路交换层将减少目前由传统MSC承担的负载（在大多数情况下）。它还能为PSTN接合点处更高层次的通信量聚集（如宽带设施终端）提供支持。

　　在这种拓扑布局下，在RNC处，将信息包通信从线路通信分离了出来，然后通过Internet将其导向最终目的地（如标准的"两线"电话、桌面计算机、或无线电话）。在GMSC中引入HLR/VLR将消除（减少）前面所述的"旅行者陷阱"现象（请参见4.2）。

　　传统的VQE和EEC设备将继续留在电路交换中，以及3G基础设施的2G部分内。共有四种不同的VQE组件，将其指定为类型1、2、3、4，如图5所示。在下面几个段落中，简要介绍了每一种类型。

　　"类型1"VQE设备通常用于支持GSM 2G基础设施。这类设备被部署在GSM A-Interface上。在3G体系结构中，"类型1"VQE组件用于提供声学回声控制、降噪、以及相同行星系统⑦内"移动对移动"呼叫的同等优化。不需要使用"类型1"VQE设备来支持混合回波消除。在3G环境下，BSC的功能将越来越接近MSC，并被共同当作MCC（移动通信控制中心），如图5所示。可以将"类型1"VQE设备置于MCC内。

　　"类型2"VQE设备提供了电气混合回波消除（EEC）功能。正如前面所指出的那样，HLR/VLR和EEC功能将逐渐远离MSC，并最终被重新定位于GMSC中（靠近PSTN）。在无线基础设施的演化过程中，重新安排这些组件的原因有几个。其最重要的优点在于它能降低成本并提高密度。宽带VQE设备（即具有STS-1、OC-3或STM-1接口的设备）的可用性为这两种优势提供了基础成本降低归因于：因高密度VQE设备带来的直接节省，以及因减少空间、集中电缆、消除不必要的多路复用设备而产生间接节省（更大）。此外，VQE功能与混合线路（位于集中位置内）的接近性确保了每一个"PSTN对移动"呼叫均会通过VQE设备。宽带"类型2"VQE设备的新位置可能不会涵盖"移动对移动"呼叫（或位于相同的MSC内或位于多个MSC⑧之间）。显而易见，理想的体系结构在GMSC处仅会定位EEC功能（而不是完整的VQE）。与此类似，对于"移动对移动"连接来说，应当将不具有EEC功能的VQE设备安放在内部MSC处［或是位于GSM配置的A-Interface上，或是位于所有其他结构（不排除GSM）的"MSC对GMSC"链路上。

　　"类型3"VQE设备是为了支持VoIP和/或信息包多媒体网关应用而设计的。虽然3G语音服务承诺，能比2G语音服务⑨提供更高的保真度（由于拓展的带宽），但它也可能面临与2G服务相同的问题（噪音、电平不匹配、以及声学回声）。此外，对视频信号的通用转换需要新的网关功能，能够将不同协议所支持的应用链接起来。将信息包多媒体网关（PMG）与VQE功能结合在一个终端设备中，由此即构成了"类型3"VQE设备（参见图5）。

　　"类型4"VQE设备适用于现有的GSM应用或非GSM应用（cdmaOne）。"类型4"VQE设备的功能与安装在A-Interface上的"类型1"VQE设备的功能相同，不支持混合EEC⑩。

　　虽然很多长途和国际服务提供商正在推广VOP技术，将其视为"电信的未来"，不过，要让人相信它能实现由市场营销建立所许下的商业承诺，理由并不多。用新的技术取代已有的长途般或长途性质业务，并无明显的正当理由，尤其是，很多消费者将服务视为最终目标（虽然难以实际交付）。与此同时，建立在3G技术上的VOP有潜力改善目前由GSM和cdmaOne无线系统提供的16 kbps或8 kbps语音编码能力。在这种情况下，由于建立在3G技术上的VOP能够改善语音质量，它有可能最终获得商业上的成功。

　　建立在3G技术上的VOP是一种能取代目前2G电路交换语音体系结构的选择。然而，灵活性要求的是，能与2G、2.5G和3G应用完全兼容的多模式自动交换便携式电话。移动用户会在2G、2.5G和3G地区漫游，因此他们的便携式电话必须能够在使用过程中以无缝方式切换工作模式。显然，2G、2.5G和电路交换语音应用将与纯粹的3G共存，需要它们彼此之间的兼容性，这样才能被用户接受。

　　为了支持成熟的体系结构，需要特定的基础设施和VQE系统，它们将不断增长，与快速发展的新技术相适应，这些新技术将被用于提供信息包交换服务的基础设施的实施当中。在3G环境下，提供了VQE功能的设备由四种类型组成，如4.3中所述。2G和3G设备的主要差别体现在应用重心上："移动对移动"、"移动对PSTN"、以及"Internet对PSTN"。不同的应用环境将决定嵌入在VQE硬件设备中的功能。据预测，"类型2"和"类型3"（或许还有"类型4"）VQE设备将使用宽带接口（STM-1或OC-3）⑾，而"类型1"VQE设备仍将停留在T1/E1设施的接口水平上。

　　总之，在无线网络应用领域，市场对VQE和EEC系统的需求将不断增强，并将达到与"建立在3G上的VoIP"（VoIP over 3G）的预期增长相对应的水平。

　　NMS通信⑿公司从事技术领先系统和组件的开发、营销和支持业务，为通信行业的最新语音服务提供了多种无线和有线解决方案。NMS与其他技术、组件和集成厂家，以及众多应用提供商建立了多种战略合作关系，通过提供开发环境下独一无二的技术，向客户提供了价值。NMS公司为下一代通信解决方案，语音、视频和数据的结合，以及Web与电话的连接提供了坚实的基础，通过它们，NMS公司帮助其客户将对明天高价值应用和服务的希望转化成了今天的收入机会。NMS公司是世界顶尖的通信设备供应商、解决方案开发商、和服务提供商，使用NMS公司的产品和服务，他们就能以较低的成本，更快地将他们的应用和服务推向市场。

　　请访问我们的站点：www.nmscommunications.com

　　下面，按字母顺序，列出了本文中所使用的缩略语和术语：

③	目前，当一名法国用户（他的移动电话是在巴黎注册的）到英国旅行，并在伦敦进行本地呼叫时，会发生两项国际呼叫收费。第一项收费来自"从移动电话到位于巴黎的HLR"呼叫，第2项收费来自"从巴黎到伦敦"呼叫。这种现象就是所谓的"旅行者陷阱"。（引"四－4.2"）
④	"旅行者陷阱"是我的原创术语，我发明它是因为找不到贴切的术语，A.Perry博士。（引"四－4.2"）
⑤	不会撤销安装在GSM A-Interface上的VQE设备。在同一个MSC系统中，它将继续为"移动对移动"呼叫提供VQE支持。（引"四－4.2"）
⑥	宽带语音、数据或视频通信很可能会通过信息包来传输。这种方法很有吸引力，这是因为能够在很多用户之间共享"厚管道"（虚拟）。当大量用户参与其中时，资源共享将变得经济可行。因此，人口稠密的中心地带将是3G宽带通讯的最经济的孵化场所，而乡村地带和人口稀疏地区仍将停留在2G线路交换模式中。（引"四－4.2"）
⑦	一个行星系统是构成MSC和BSC的一个子网（行星），它们均由给定GMSC中相同的HLR/VLR功能（太阳）进行管理。（引"四－4.3"）
⑧	在某些应用场合，可能会将多个MSC直接连接起来，不涉及GMSC。（引"四－4.3"）
⑨	部分3G语音通信将通过分配给所有其他媒介的信息包流进行传输。使用这种体系结构，可以在虚拟语音线路上提供更高的带宽。（引"四－4.3"）
⑩	"类型1"和"类型4"VQE设备彼此互斥。GSM可以使用"类型1"或"类型4"VQE设备（但不能同时使用两者），而cdmaOne只能使用"类型4"VQE设备。（引"四－4.3"）
⑾	这些宽带设施将位于通信高度集中的地区。（引"五"）
⑿	NMS通信是NMS通信公司的商标。所有的产品或公司引用是相应企业的商标或注册商标。（引"关于NMS通信公司"）

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1XMC	1X多信道
2G	第2代（无线网络）
2.5G	2,5代（增强的2G无线网络）
3G	第3代（无线网络）
3GPP	第3代（无线标准）合作计划
3XMC	3X多信道
8-PSK	8（态）阶段移动频键控（调制）
A-interface	空中接口
AEC	声学回声控制
AGC	自动增益控制
ATM	异步转移模式
BSC	基站控制器
BTS	发射基站或基站
CDMA	码分多址
cdmaOne	cdmaOne无线技术
cdmaTwo	cdmaTwo无线技术（增强的cdmaOne）
D-AMPS	数字-高级移动电话服务
DSL	数字用户线
EDGE	针对GSM进化的增强数据率
EEC	电回声抑制
FDM	频分多路复用
GMSC	网关MSC
GPRS	通用无线数据业务
GSM	全球移动系统
GSGSN	网关SGSN
HLR	归属位置登记器
HSCSD	高速电路交换数据
IMT-2000	国际移动电信-2000（W-CDMA标准）
IP	Internet协议
MSC	移动交换中心
NC	噪声补偿
NR	降噪
PCU	信息包控制单元
PDC	个人数字蜂窝（电话）
PMG	信息包媒体网关
PSTN	公共交换电话网络
RNC	无线网络控制器
SGSN	服务GPRS支持节点
TDMA	时分多址
TFO	级联式自由操作
UMTS	全球移动电话系统
VLR	拜访位置登记器
VoATM	建立在ATM上的语音（服务）
VoIP	建立在IP上的语音（服务）
VOP	建立在信息包上的语音（服务）
VQE	语音质量增强
W-CDMA	宽带CDMA