3g移动通信技术论文

3g移动通信技术论文（通用6篇）

篇1：3g移动通信技术论文

中国移动与中国联通在移动通信市场的竞争日趋激烈，竞争领域从原先的话音业务发展到增值业务。伴随着移动增值业务的不断发展，迈向3G（3rd Generation，第三代移动通信）则是两大移动运营商的必然选择。与前两代系统相比，第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务，其传输速率在高速移动环境中支持144kb/s，步行慢速移动环境中支持384kb/s，静止状态下支持2Mb/s。其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。

目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种：WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。CDMA是Code Division Multiple Access（码分多址）的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址（FDMA）的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址（TDMA）的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大为改善，但TDMA的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。

1、WCDMA

全称为Wideband CDMA，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。该标准提出了GSM（2G）—GPRS—EDGE—WCDMA（3G）的演进策略。GPRS是General Packet Radio Service（通用分组无线业务）的简称，EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution（增强数据速率的GSM演进）的简称，这两种技术被称为2.5代移动通信技术。目前中国移动正在采用这一方案向3G过渡，并已将原有的GSM网络升级为GPRS网络。

2、CDMA2000

CDMA2000是由窄带CDMA（CDMA IS95）技术发展而来的宽带CDMA技术，由美国主推，该标准提出了从CDMA IS95（2G）—CDMA20001x—CDMA20003x（3G）的演进策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。目前中国联通正在采用这一方案向3G过渡，并已建成了CDMA IS95网络。

3、TD-SCDMA

全称为Time Division-Synchronous CDMA（时分同步CDMA），是由我国大唐电信公司提出的3G标准，该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。但目前大唐电信公司还没有基于这一标准的可供商用的产品推出。

三个技术标准的比较

WCDMA、CDMA2000与TD—SCDMA都属于宽带CDMA技术。宽带CDMA进一步拓展了标准的CDMA概念，在一个相对更宽的频带上扩展信号，从而减少由多径和衰减带来的传播问题，具有更大的容量，可以根据不同的需要使用不同的带宽，具有较强的抗衰落能力与抗干扰能力，支持多路同步通话或数据传输，且兼容现有设备。WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA都能在静止状态下提供2Mbit/s的数据传输速率，但三者的一些关键技术仍存在着较大的差别，性能上也有所不同。

1、双工模式

WCDMA与CDMA2000都是采用FDD（频分数字双工）模式，TD-SCDMA采用TDD（时分数字双工）模式。FDD是将上行（发送）和下行（接收）的传输使用分离的两个对称频带的双工模式，需要成对的频率，通过频率来区分上、下行，对于对称业务（如语音）能充分利用上下行的频谱，但对于非对称的分组交换数据业务（如互联网）时，由于上行负载低，频谱利用率则大大降低。TDD是将上行和下行的传输使用同一频带的双工模式，根据时间来区分上、下行并进行切换，物理层的时隙被分为上、下行两部分，不需要成对的频率，上下行链路业务共享同一信道，可以不平均分配，特别适用于非对称的分组交换数据业务（如互联网）。TDD的频谱利用率高，而且成本低廉，但由于采用多时隙的不连续传输方式，基站发射峰值功率与平均功率的比值较高，造成基站功耗较大，基站覆盖半径较小，同时也造成抗衰落和抗多普勒频移的性能较差，当手机处于高速移动的状态下时通信能力较差。WCDMA与CDMA2000能够支持移动终端在时速500公里左右时的正常通信，而TD-SCDMA只能支持移动终端在时速120公里左右时的正常通信。TD-SCDMA在高速公路及铁路等高速移动的环境中处于劣势。

2、码片速率与载波带宽

WCDMA(FDD-DS)采用直接序列扩频方式，其码片速率为3.84Mchip/s。CDMA20001x与CDMA20003x的区别在于载波数量不同，CDMA20001x为单载波，码片速率为1.2288Mchip/s，CDMA20003x为三载波，其码片速率为1.2288×3＝3.6864Mchip/s。TD-SCDMA的码片速率为1.28Mchip/s。码片速率高能有效地利用频率选择性分集以及空间的接收和发射分集，可以有效地解决多径问题和衰落问题，WCDMA在这方面最具优势。

载波带宽方面，WCDMA采用了直接序列扩谱技术，具有5MHz的载波带宽。CDMA20001x采用了1.25MHz的载波带宽，CDMA20003x利用三个1.25MHz载波的合并形成3.75MHz的载波带宽。TD-SCDMA采用三载波设计，每载波具有1.6M的带宽。载波带宽越高，支持的用户数就越多，在通信时发生网塞的可能性就越小。在这方面WCDMA具有比较明显的优势。

TD－SCDMA系统仅采用1.28Mchip/s的码片速率，采用TDD双工模式，因此只需占用单一的1.6M带宽，就可传送2Mbit/s的数据业务。而WCDMA与CDMA2000要传送2Mbit/s的数据业务，均需要两个对称的带宽，分别作为上、下行频段，因而TD-SCDMA对频率资源的利用率是最高的。

3、智能天线技术

智能天线技术是TD-SCDMA采用的关键技术，已由大唐电信申请了专利，目前WCDMA与CDMA2000都还没有采用这项技术。智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。TD－SCDMA智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性（无线环境和传输条件相同）而获得的。智能天线还可以减少小区间及小区内的干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。

4、越区切换技术

WCDMA与CDMA2000都采用了越区“软切换”技术，即当手机发生移动或是目前与手机通信的基站话务繁忙使手机需要与一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系，而是先与新的基站连接后，再中断与原基站的联系，这是经典的CDMA技术。“软切换”是相对于“硬切换”而言的。FDMA和TDMA系统都采用“硬切换”技术，先中断与原基站的联系，再与新的基站进行连接，因而容易产生掉话。由于软切换在瞬间同时连接两个基站，对信道资源占用较大。而TD-SCDMA则是采用了越区“接力切换”技术，智能天线可大致定位用户的方位和距离，基站和基站控制器可根据用户的方位和距离信息，判断用户是否移动到应切换给另一基站的临近区域，如果进入切换区，便由基站控制器通知另一基站做好切换准备，达到接力切换目的。接力切换是一种改进的硬切换技术，可提高切换成功率，与软切换相比可以减少切换时对邻近基站信道资源的占用时间。

在切换的过程中，需要两个基站间的协调操作。WCDMA无需基站间的同步，通过两个基站间的定时差别报告来完成软切换。CDMA2000与TD-SCDMA都需要基站间的严格同步，因而必须借助GPS（Global Positioning System，全球定位系统）等设备来确定手机的位置并计算出到达两个基站的距离。由于GPS依赖于卫星，CDMA2000与TD-SCDMA的网络布署将会受到一些限制，而WCDMA的网络在许多环境下更易于部署，即使在地铁等GPS信号无法到达的地方也能安装基站，实现真正的无缝覆盖。而且GPS是美国的系统，若将移动通信系统建立在GPS可靠工作的基础上，将会受制于美国的GPS政策，有一定的风险。

5、与第二代系统的兼容性

WCDMA由GSM网络过渡而来，虽然可以保留GSM核心网络，但必须重新建立WCDMA的接入网，并且不可能重用GSM基站。CDMA20003x从CDMA IS95、CDMA20001x过渡而来，可以保留原有的CDMA IS95设备。TD-SCDMA系统的的建设只需在已有的GSM网络上增加TD-SCDMA设备即可。三种技术标准中，WCDMA在升级的过程中耗资最大。

移动运营商的3G策略

目前全球已经颁发了73个WCDMA运营牌照，13个CDMA2000运营牌照。我国的3G牌照尚未发放，中国移动、中国联通等运营商将采用何种技术标准目前仍未确定。不久前信息产业部已经对WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA的使用频率进行了规划，预示着这三种标准在我国都将被采用。

在2G与3G之间衍生出了2.5G技术。2.5G技术突破了2G电路交换技术对数据传输速率的制约，引入了分组交换技术，从而使数据传输速率有了质的突破，是一种介于2G与3G之间的过渡技术。目前中国移动已经建成了2.5代的GPRS网络，正朝着WCDMA的方向发展。中国联通在发展了GSM网络后突然转向发展CDMA IS95网络，正朝着CDMA2000的方向发展。虽然CDMA2000在升级的过程中节省投资，但由于中国联通是由GSM网络改而发展CDMA IS95网络，其网络成本投入也相当大。由于中国联通的CDMA网络建设起步较晚，目前尚未建成2.5代的CDMA20001x网络，在与中国移动的2.5代业务竞争上处于劣势。今年10月1日，中国移动正式推出了基于2.5代网络的彩信业务（MMS，多媒体信息服务），该业务能在手机短信中加载声音、图像、视频等多媒体信息，利用GPRS网络能达到约40Kbit/s的传送速度，揭开了移动多媒体时代的序幕，具有彩屏和弦内置数码相机等新功能的手机立刻走俏市场。为应对中国移动的彩信业务，广东联通不久前推出了彩e业务，但中国联通的CDMA IS95网络只能基于电路交换方式提供14.4Kbit/s的传送速度，对多媒体信息的发送形成瓶颈。迅速发展2.5代的CDMA20001x网络已经成为中国联通的当务之急。

我国具有独立知识产权的TD-SCDMA能否在3G技术标准争霸中抢占一席之地倍受关注。TD-SCDMA能有效地节约频谱资源，能够实现从GSM系统的廉价升级，但其通信质量较WCDMA及CDMA2000差。毕竟能否节约频谱资源与投资成本只是政府与运营商们关心的事，作为用户永远是将通信质量作为首选。在我国移动通信市场激烈竞争的格局下，满足用户的需求始终是运营商们努力追求的目标，将来TD-SCDMA可能会在低端3G市场得到应用。目前TD-SCDMA技术尚未被国外的运营商所采纳，如果今后只有我国采用这一标准将对国际漫游提出新的难题。大唐电信至今还没有基于TD-SCDMA技术的成熟产品推出，其研发进度落后于WCDMA与CDMA2000。但不久前我们高兴地看到“TD-SCDMA产业联盟”成立，大唐电信、南方高科、华立、华为、联想、中兴、中国电子、中国普天等8家企业组成了联盟的第一核心，使该技术迈向商用有了强大的技术力量支持。TD-SCDMA是中国在移动通信领域的第一个标准，它的出现是中国百年电信史上零的突破。我们乐见TD-SCDMA能够走向成熟。

目前第二代移动通信系统中，无论是GSM或是CDMA IS95都已经能提供令人基本满意的话音质量与通信稳定性，但其数据传输速率低下，因而第三代移动通信系统最吸引人的地方并不在于话音质量与通信稳定性的提高，而是数据传输速率的大幅提升，这将大大促进移动多媒体业务的发展。然而手机的主要用途毕竟是通话，而不是其它的增值业务。3G的巨大投资能否创造出效益，目前还是个未知数。目前2.5代的业务发展状况可以为我们的3G策略提供一定的帮助。

中国移动的GPRS推出至今，较为成功MMS业务是基于GPRS带宽的多媒体业务，而直接利用GPRS手机与电脑连接上网的用户数始终不多，毕竟具有移动上网需求的人还只是少数。目前2.5代的GPRS或CDMA20001x已经可以提供40Kbit/s左右的数据传输速率，能基本满足声音、图像、简短的视频等多媒体信息传输的带宽要求。移动上网的主要用途是对时间要求非常紧迫的收发E-Mail等公务，而不是下载视频等的娱乐活动，目前的带宽也可以基本满足。GPRS或CDMA20001x的理论传输速率都在150kbit/s左右，今后随着2.5G网络的不断升级，其实际传输速率将逐步接近这一数值，可对移动多媒体及移动上网业务提供更强有力的支撑。

而3G网络在手机静止状态下能够具有2Mbit/s的数据传输速率。就多媒体业务而言，3G较2.5G的优势在于能够提供更加丰富多彩的视频信息；就移动上网而言，能够使手机上网速度基本达到目前有线宽带网的水平。但大幅提高的带宽能否增加足够多的业务量以使3G达到赢利呢？在多媒体应用方面，可以采用手机进行数码录像后迅速将视频发往其它手机，这可以应用于记者采访和婚宴等重要聚会。这是3G的一个赢利点，但用户数毕竟很少。在移动上网方面，可以采用手机上网下载视频或收看在线电影、在线电视直播等。但由于有线宽带网的迅速普及，这类用户廖廖无几。况且移动通信的成本大大高于有线通信，其资费自然不低，价格也将成为制约3G业务发展的不利因素。

综合以上各种因素考虑，我国目前尚不具备发展3G的市场条件。而世界其他国家对发展3G也都采取了十分谨慎的态度。作为WCDMA发展较快的日本已经推迟了3G的发展计划。英国沃达丰集团宣布原计划今天秋季在德国推出的3G服务将推迟约6个月，同时终止了正在英国和欧洲其它地区进行的3G网络基础建设。法国电信旗下的Orange公司正在与瑞典官方进行谈判，要求推迟在瑞典的3G服务。西班牙电信Telefonica和芬兰Sonera电信公司宣布暂停向德国、意大利、奥地利和瑞士提供3G服务。德国的6家通用移动通信系统的供应商均已被迫推迟3G商业化运营的时间。而在我国香港，原先预计在今明两年全面发展3G的运营商也把时间推迟到2005年或2006年。

目前移动运营商们需要重点考虑的应是如何建设并进一步优化2.5G网络，对移动多媒体及移动上网业务提供更好的支持，这毕竟是投入少而效益大赢利项目。发展3G是大势所趋，但应以潜在市场的成熟作为启动的依据，切不可陷入国与国或运营商与运营商的盲目攀比之中。

篇2：3g移动通信技术论文

2008080304133 谭绍维

3G第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是第三代移动通信技术的简称是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。代表特征是提供高速数据业务。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数字手机(2G)，第三代手机（3G）一般地讲，是指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,未来的3G必将与社区网站进行结合，WAP与web的结合是一种趋势，目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。3G third generation mobile communication technology(3rd-generation, 3G), is the third generation of mobile communication technology is the support for high-speed data transmission in cellular mobile communication technology.The 3G service can simultaneously transmit voice and data information, rate of hundreds of more than kbps.A representative feature is to provide high-speed data business.Relative to the first generation analog mobile phone(1G)andthe second generation of GSM, CDMA and other digital mobile phone(2G), the third generation mobile phone(3G)generally speaking, refers to the wireless communication and Internet and other multimedia communications with a new generation of mobile communication system, the future 3G will and community website, WAP and web combination is a kind of trend, at present there are four kinds of standard 3G: CDMA2000, WCDMA, TD-SCDMA, WiMAX.W-CDMA也称为WCDMA，全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。

CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，它是由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。

TD-SCDMA全称为Time Division-Synchronous CDMA(时分同步CDMA)，该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出，但技术发明始祖于西门子公司，TD-SCDMA具有辐射低的特点，被誉为绿色3G。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内地庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD—SCDMA标准。该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。

WiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又称为802•16无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后，由于成本较低，将扩大宽带无线市场，改善企业与服务供应商的认知度。

篇3：移动通信3G技术与电视新闻直播

在第二代移动通信 (2G) 技术时代, 由于数字通信受带宽的限制, 直接利用其实现电视新闻的直播是不现实的。但近年来第三代移动通信 (3G) 技术迅猛发展, 至2008年底, 中国移动、中国电信、中国联通几乎同时开通了3G服务, 宣告了移动宽带数字通信时代的到来, 也为利用公共通信系统实现电视新闻的直播带来了曙光。

1移动通信技术的发展

2008年底开始, 国内三大移动通信商分别开始提供3G服务, 而且分别采用了不同的三大标准, 具体情况如下。

1.中国电信的CDMA2000 EVDO

CDMA码分多址 (Code-Division Multiple Access) 技术是近年来在数字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术, 其具有频谱利用率高、话音质量好、容量大、覆盖广等特点, 其新的CDMA2000标准由3GPP2组织制订, 版本包括Release 0、Release A、EV-DO和EV-DV。其中EV-DO又是其发展的主流, 其全称为CDMA2000 1x EV-DO, 正是它的出现让CDMA2000得以成为3G时代的三大主流标准之一。

目前被广为接纳与使用的CDMA2000 1x EV-DO Rev.A系统, 在1.25MHz标准载波中, 理论上能提供下载和上行峰值速率分别达3.1Mbit/s、1.8Mbit/s的无线数据带宽, 但在实际应用中, 运营商一般不会提供全部的带宽。

2.中国联通的WCDMA

WCDMA全名是Wideband CDMA (宽带分码多工存取) , 是具备代表性的3G移动通信技术。WCDMA (宽带码分多址) 有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。采用直接序列扩频码分多址 (DS-CDMA) 、频分双工 (FDD) 方式, 码片速率为3.84Mcps, 载波带宽为5MHz。

WCDMA基于R99的版本能提供最大2Mbit/s的传输速率, 从目前技术上来看, 支持和提供HSDPA, 部分网络开始提供HSUPA商业应用, 成为WCDMA发展的主流。HSPA (包含HSDPA、HSUPA等技术) 技术作为WCDMA的增强型无线技术能够有效提高系统的频谱效率和码资源效率, 是一种提升网络性能和容量的有效方式。HSPA的引入对原有WCDMA版本基本没有影响, 可以保证WCDMA网络性能的稳定和平滑演进。而目前中国联通所采用的技术也是以WCDMA+HSDPA为主导, 而HSUPA是否建设取决于成本、终端等方面进展。

WCDMA声称在车载、步行和静止环境分别能达到144kbps、384kbps和2Mbps的用户速率, 但这样的速率只是其理论速率, 在实际应用中肯定远远达不到这样的速率。

3.中国移动的TD-SCDMA

TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access, 时分同步的码分多址技术) 是中国提出与自主主导的3G标准。TD-SCDMA从2001年3月开始, 正式写入3GPP的Release4版本。目前TD-SCDMA已有Release4、Release5、Release6等版本。

TD-SCDMA采用不需成对频率的TDD双工模式以及FDMA/TDMA/CDMA相结合的多址接入方式, 使用1.28Mcps的低码片速率, 扩频带宽为1.6MHz。目前的成熟版本TD-HSDPA, 下载数据率理论峰值可达2.8Mbps (一个载频5个时隙捆绑, 一个时隙560k) 和上行则为128kbps。

从理论峰值速率上看, TD网络单载频不如CDMA2000和WCDMA, 但是理论速率到达的前提是一个载频完全给数据通信使用, 并且只给一个用户独享。所以, 在CDMA网络下, 一个用户实际能够享受到的速率还要看网络的实际资源配置和用户数量。

CDMA2000和WCDMA都属于自干扰系统, 用户之间自干扰现象很明显, 特别是用户进行HSDPA业务时, 终端都是以最大功率发射的, 这样造成的干扰也最大, 致使各个用户实际能得到的速率要比理论速率低很多。另外这两个系统中的话音用户也会对HSDPA用户形成干扰, 这个量可是相当大的。而TD系统中话音用户对HSDPA用户干扰基本没有, 用户能够有较多的机会得到接近理论速率。在目前应用的实际环境中, 针对我们关心的上行数据传输率, TD-CDMA基本上可以达100 kbps左右, CDMA2000大约在300 kbps左右, WCDMA可达到500 kbps至900 kbps。

2单链路传输系统的实现

在采用目前较流行的H.264编码的情况下, 达到D1 (PAL:704×576) 标准, 传输速率应在800Kbps～1.5Mbps之间。经我们实际测试, 在达到Half-D1 (PAL:704×288) 标准的条件下, 采用H.264编码, 完全静止的画面码率大约在600kbps, 在画面中有人物的情况下 (人物有面部、手部等局部动作) , 码率大约在1000kbps左右, 而如果有推、拉、摇、移等操作或画面中有较大范围的移动时, 大约需要1800kbps左右。如果要达到D1 (PAL:704×576) 标准, 最高需要到2700 kbps左右。因此, 目前国内任何一家移动3G技术, 在只使用一个通道进行传输的条件下, 都是难以达到的。但对于WCDMA, 单通道传输基本可以达到CIF (PAL:352×288) 标准。

目前市场上已经出现了一些利用单通道3G技术实现的新闻直播系统, 利用TD-SCDMA技术的, 画面质量远达不到CIF (PAL:352×288) , 其每秒的帧数也难以超过10, 所以基本上没有实际应用于电视领域的实例, 最多只能应用于监控。而基于CDMA2000 1x EV-DO Rev.A系统的产品已经有应用实例, 因为难以达到CIF (PAL:352×288) (色度、清晰度都达不到) , 因此采用了开窗口的方式, 但每秒也不会超过20帧, 如图1所示。由于WCDMA拥有较高的上行带宽, 基于WCDMA的产品采用500k的H.264编码, 可以达到CIF (PAL:352×288) 的分辨率, 而且基本可以达到25帧/秒, 因此已经有了应用。图2和图3是同一段节目中分别利用WCDMA和卫星进行直播的画面, 从静止的画面看, 利用WCDMA的画面色度上还有差距, 如果观看视频画面, 无论是清晰度还是运动画面的连续性上, 都有较大的差距, 一些动态的画面还是会有丢帧和马赛克, 但对于新闻节目来说, 画面质量已经能够接受。

利用单通道的3G移动通信技术实现视音频传输, 技术上是没有障碍的, 就像QQ中能够实现视频聊天一样, 关键是带宽的限制。流媒体在互联网上的传输早有标准的协议, 即RTP (Real-time Transport Protocol, 实时传送协议) [1]。RTP通过发送端和接受端的IP地址和一对端口建立起一个被称作为RTP会话的虚拟连接, 来传输流媒体数据。RTP为实时应用提供端到端的运输, 视音频数据块经过压缩编码处理后, 先送给RTP封装成为RTP分组, RTP分组再装入UDP用户数据报, 然后再向下交给IP层。RTP分组只包含RTP数据, 而控制是由另一个配套协议RTCP提供。RTP位于传输层 (通常是UDP) 之上, 应用程序之下。RTP分组首部结构如图4。

图4中每一个域的含义不一一详述, 着重介绍一下几个重要的域。

SN:序列号, 每个RTP分组按照发送的次序赋予一个递增的序列号 (初始值是随机的) , 以便接收方检测分组的丢失并恢复分组的序列。

TS:时间戳, 反映RTP载荷中的第一个采样数据的采样时间。时间的粒度是载荷类型相关的。

SSRC:同步源标识符, 用于标识同步源。同步源是为了标识出不同RTP会话间的同步关系, 例如一段音频和视频如果分开通过不同的RTP会话传输, 就需要使用同一个SSRC, 以表明他们是同步的。每个同步源是负责发送RTP分组并在RTP中设置序列号和时间戳的实体。因为RTP是为互联网络上的视频会议设计的, 为了照顾低速网络的接入者, 需要将视音频分开, 以保证低速接入者至少能够完成音频的传输。但对于电视新闻直播来讲, 如果没有视频, 也就没有了意义, 因此最好还是将视音频在同一个RTP会话中传输为好, 还避免了视音频同步的复杂处理。但SSRC并不是不重要, 在后面讲到的多链路传输中, 其将发挥重要的作用。

和RTP配合使用的还有一个被称作RTCP (Real-time Transport control Protocol, 实时传送控制协议) 的控制协议, 它也需要在发送端和接收端建立一对端口连接, 用以和RTP配合提供流量控制和拥塞控制服务。在RTP会话期间, 各参与者周期的发送RTCP数据报。RTCP数据报含有已发送数据的数量、丢失的数据报的数量等统计资料, 因此, 服务器可以利用这些信息动态的改变传输速率。

前面讲到, RTP是为互联网络上的视频会议设计的, 因此很复杂, 不仅考虑到了不同速率用户接入的问题, 还考虑到诸如多人同时连接 (前述RTP分组首部结构中的CSRC域就是为多人同时连接服务的) 、随时可能有人加入或退出等等, 而对于点对点的视音频传输来讲要单纯的多, 因此目前已经实现的P2P流媒体系统中, 往往使用简化了的私有协议来完成, 只要能够保证接受端能够按照发送时的序列重组数据包、根据时间戳控制抖动, 并拥有自己的控制协议, 以使应用程序拥有足够的信息和手段调节数据流的编码码率, 就可实现视音频流的实时传输。

3多链路传输技术

利用单链路传输, 由于受到带宽的限制, 即使利用WCDMA最多也就能够达到CIF (PAL:352×288) 的分辨率, 而且受覆盖的影响, 有时CIF都难以达到, 在画面出现较大变化时, 马赛克是避免不了的, 甚至是丢帧。为了达到较高的传输速率, 传输更高质量的视音频数据, 就需要采用多个链路同时传输一路视音频的技术。

采用多个通信模块绑定的技术并不可能线性的增加总的带宽, 但和单通道传输相较还是能够提高传输率的 (当然实际应用中, 同一基站内无论增加多少通道也不可能达到理论峰值) , 特别是, 目前我们有三家不同的移动业务服务商, 因此在覆盖条件好的地区, 同一地点可以同时接入3个不同服务商的基站, 传输速率可以大大提高。据我们实测, 利用3张WCDMA卡绑定, 基本可达到2Mbit/s, 而3张WCDMA+3张EV-DO+3张TD-SCDMA就可达到3Mbit/s。

目前市场上已经有相关产品, 如以色列的Live U LU-30, 据我们实测, 在使用3张WCDMA+3张EV-DO的条件下, 图像质量完全可以达到D1 (PAL:704×576) , 只是延迟达到10秒左右, 而在传输Half-D1 (PAL:704×288) 质量的画面时, 延迟可以控制在5秒左右。图5是利用Live U LU-30完成直播的一个截图。

从具体实现上看, 多链路同时传输基本有两种方式, 一是采用路由方式, 另一是从传输协议上着手。

所谓采用路由的方式是指, 实际的传输端和接收端仍采用一对IP地址加端口建立一个连接, 只是发送端输出后再采用路由分配的方式将数据包分配到不同的实际传输链路上, 类似于发送端只是一台单链路传输的工作站, 然后通过一台路由器与多个移动通信链路相连 (如图6) , 这样对于发送端和接收端来讲, 并不知道实际由哪一条具体的链路传输数据, 因此两端的应用程序可以是和单链路传输相同的。

但是由于目前的路由算法是基于路由表的, 并不会在多个链路之间自动平衡分配传输数据量, 因此需要重写路由算法。首先要完成各个链路的带宽测试, 然后根据收到的数据量和各链路的带宽合理的分配各链路需要传输的数据量。但这不是最困难的, 因为路由分配都是在IP层的, 而数据包及相应的控制数据包在传输时仅仅记录发送端和接收端的IP地址, 因此无论应用程序还是路由控制程序都无法得知某一具体链路的传输情况, 丢失的数据包也无法知道是由哪一路链路造成的。如果要解决这一问题, 就需要在每个数据包标注具体链路的标识, 这样无论发送端的应用程序还是路由控制程序都要作相应的修改, 实现起来是比较困难的。

另一种方法, 就是直接在发送端就将数据分配到不同的链路中去, 这样RTP协议就不再适用了, 必须对其进行相应的改造。

1.每一个链路都需要和接收端建立一个IP+端口号的连接。

2.每一个连接不再是一个会话, 而是所有连接形成一个会话, 这时, 就需要每个连接中都含有相同的SSRC, 以标识出所有的连接中传输的数据是属于同一个会话的。

3.每一个连接中不再拥有自己的序列号和时间戳, 而是由发送端应用程序统一产生序列号和时间戳, 然后根据各连接具体分配的数据包来分配序列号和时间戳。

4.接收端则将同一SSRC的所有数据报按照序列号重新组织数据, 并按照时间戳播放, 避免抖动。

5.接收端根据收到的数据包情况, 向发送端发送SSRC和相应的控制信息, 以使接收端知道是哪一个会话的控制信息, 并根据控制信息调整数据在不同链路中的传输量或调整整个应用的编码数据率。动态控制不同链路的传输量是最为困难的, 特别是使用不同服务商的链路时, 因为带宽差别很大, 所以不可能在各链路间平分流量。因此, 这一算法的优劣必然决定系统质量的高低。

和单链路传输相比, 多链路传输可以传输更高的数据率, 目前可以基本上达到标清电视的直播标准, 但是需要更多的系统开销, 系统延迟要高于单链路传输。

4总结

利用移动3G技术实现新闻直播为电视直播提供了新的手段, 和传统的卫星直播相比, 其具有体积小、机动方便、准备时间短、费用低廉 (无论是购置费用还是使用费用) 等优点, 而且基本可以达到新闻直播的质量要求。但是缺点也较明显, 如:采用多路链接时延迟较大, 而单路链接时画面质量较差;受覆盖及基站同时使用的用户量的影响较大, 特别是有重大事件时, 移动通信的使用量大大增加, 所以必然影响到系统的使用;因为采用P2P方式 (有别于卫星直播的广播方式) , 所以不可能像卫星直播那样可使多个用户共享同一信号源 (当然, 也可以采用接收方再将信号转接的方式实现多用户共享, 但需要更多的系统开销) , 所以难以应用于大型直播, 而多应用于新闻突发事件的直播。

多路链接的应用在今后也是必要的, 哪怕是今后演进到4G, 因为即使链路带宽足够时, 仍然会遇到前文提到的重大事件时许多用户竞争带宽的问题。而且, 电视也在向高清发展, 所需带宽也更高, 目前移动通信3G技术是无法满足其要求的, 即使到4G时代, 恐怕也需要多路链接来满足其需求。

参考文献

[1]RFC1889-RTP:A Transport Protocol for Real-Time Applications.

[2]RFC3550-RTP:A Transport Protocol for Real-Time Applications.

[3]Douglas E.Comer.用TCP/IP进行网际互联第一卷:原理、协议与结构 (第四版) [M].电子工业出版社2001年5月第1版.

篇4：3G移动通信技术及其应用研究

关键词：3G移动通信技术；CDMA-2000；W-CDMA；TD-SCDMA

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）01-0086-03

3G时代的来临，预示着2G、2.5G网络在历史舞台已经落下帷幕，其促使移动通信事业得到了跨时代的进步。3G移动视频通话给人们带来了超乎寻常的体验。而且基于3G移动技术的发展，其他领域也实现了跨越式的发展，比如安防监控领域、移动无线传媒行业等，依赖着3G通信技术本身的特点，快捷的网络服务给人们的生活带来了实质性的改变，如3G移动电子商务平台的构建、手机无线支付业务等。本文重点将会研究3G移动通信的应用价值所在。

1　3G移动通信技术的基本概念

3G移动通信技术的英文全称为3rd-Generation，即指的是第三代移动通信技术，其相对于第一代、第二代移动通信技术做出了较大的改革，其能够实现无线通信与国际互联网等多媒体通信相结合。3G移动通信技术在流媒体技术方面也能够发挥应有的效用，比如视频直播、移动远程视频监控等。环境是影响3G移动网络传输速率的重要因素，3G无线通信提高的高速数据传输服务也是会随着环境的改变而发生变化，如在车内、室内、室外以及地下通道中的传输速率均不相同，无线网络最高能够达到的瞬时传输速率为2MBps。理论上讲，3G是一种支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术，其提供的多媒体服务也能够体现出多样化以及高速性，其应用范围已经迈入全球化，人们能够通过网络浏览、电子商务、电话视频会议享受3G移动通信服务的高效性以及便捷性。

2　3G移动技术标准及其应用范围

早在2000年，3G移动通信技术标准就已经被确立，而且已经被写入3G技术指导性文件中，目前主要存在三种通用的3G无线接入标准，其分别为CDMA-2000；W-CDMA；TD-SCDMA等，这三种技术标准的特点为：

2.1　CDMA-2000

该技术是基于窄带CDMA技术发展而来，主要优势体现在带宽的改变，是由美国技术研究人员率先研发而来的，CDMA-2000具有优良的兼容性，其主要采用了多种射频信号带宽、前向快速功率控制等技术，由于这套系统是基于原有的系统进行升级而来的，具有成本低、搭建方便、安全性较强等特点，目前该标准的应用范围仅限于部分北美国家以及日韩，由于其本身的优势，与其他标准相比，其发展速度处于领先地位。

2.2　W-CDMA

该技术标准是基于GSM网发展而来，是由3GPP组织所制定，其主要采用了信道编码、空时码等技术，目前开发较为成熟的版本为R99版本，而R4、R5、R6、R7等版本则正在开发完善中，W-CDMA技术标准主要应用于部分欧洲国家，其中也涉及到了日本，由于该技术标准是由2G网络升级演进而来，对于通信运营商来说，W-CDMA具有一定的市场运营优势，其架设的速度是其他系统所无法比拟的，W-CDMA本身定义为宽频多码分组技术，以R99版本为例，其核心网分为分组域和电路域，两者分管的业务也有明显的区别，分别为语音业务以及数据传输业务，其最高的下行传输速率可以达到

384kbit/s。

2.3　TD-SCDMA

该技术标准是由中国而制定的，同样是由GSM网络所支持的TD-SCDMA系统拓展而来，为2G网络提供了升级的便捷性，仅需要更改基站控制器的容量以及相关的数据传输标准即可，其最大的优点在于能够满足国际标准中低辐射的要求。而且，TD-SCDMA技术中具有多种技术融合的特点，集分数字双工（TDD）模式、智能天线技术、联合检测以及接力切换技术于一身，其在频谱利用率、对业务支持方面具有灵活性、频率灵活性及成本较低等方面的独特优势。在应用方面其具有自身的特点：第一，DSP运算速度决定着终端的移动速度，且最高的速度不会超过240km/h；第二，基站的覆蓋范围也具有一定的限制，即覆盖范围处于半径15km以内的频谱利用率和系统容量能够达到最优化，但是该数据也会随着用户的容量而改变，对于用户容量偏少的城郊地区，其覆盖率最佳有效半径范围可达到30km。

3　3G移动通信技术的应用研究

基于3G移动通信网络技术具有高速数据传输的优势，其在网络方面以及语音通话方面均能够表现出优良的性能，但就目前实际情况而言，我国3G移动通信技术的覆盖率仍旧不能够满足人们日常应用的需求，而且多数3G信号基站处于城市，对于一些偏远地区而言，3G服务体验仍旧较为奢侈，但是其应用价值也是毋庸置疑的。

3.1　手机电子商务平台

就目前发展情况而言，我国手机电子商务平台的建设起步较晚，但是很多运营商以及电子商务提供商开始注意到3G移动通信技术的价值性。基于3G移动通信技术的拓展，人们可以自由方便地通过3G网络登录手机商城，进而获得手机购物的体验。此外，基于流媒体技术的发展以及3G移动网络带宽的改善，手机终端消费者可以与商家建立远程视频沟通，能够面对面地了解到商品的信息，获得时尚、非凡的购物体验。

3.2　手机宽带上网

以往人们需要进行有线的数据连接才能够体验到高速的互联网络，但是3G移动通信技术的出现以及无线Wi-Fi技术的发展，使得人们仅需要通过3G移动信号基站终端即可实现与高速网络的对接，通过高速网络人们可以进行邮件收发、微博发布、实时沟通等，此外，3G移动通信技术也促进了智能手机以及平板电脑业务的发展，如手机终端客户无需通过电脑，而是直接通过3G无线宽带网络即可使用最新的APP应用，而且可以对APP应用进行开发并快速上传。

3.3　移动办公与视频通话

视频通话是3G时代来临对于移动通信服务最大的改善，随着流媒体技术以及3G移动通信技术的发展，移动直播技术以及3G手机电视业务也必将得到一定的推动，视频通话业务不仅仅通过宽带网络能够实现，3G网络带宽以及高效的数据传输技术同样能够让人们体验到远程“面对面”通话的感觉。而且随着手机商用平台的构建，手机视频会议、手机远程办公、手机执法、远程移动监控都成为了可能，不仅提升了整体的业务效率，更重要的是体现出一种实时性。

4　结语

综上，3G移动通信技术无论是在通话语音质量方面还是在数据传输方面均具有一定的优势。3G移动通信技术促进了无线宽带网络的发展，进而促使手机服务终端能够实现更多的应用，包括无线音乐的下载、在线视频的观看、手机支付、手机办公等。网络时代的来临，人们对于网络的依赖性明显增强，而高速的无线网络更是人们所追求的目标，因此可以说，3G移动通信技术更加体现出了手机服务终端的便携性以及较强的应用价值，随着3G网络的发展以及4G网络的研究，手机服务终端必将会给人们带来更高速的网络体验以及更加高清的视频画面享受。

参考文献

[1]　李福寿．第三代移动通信（3G）技术探讨[J]．价值工程，2012，（2）．

[2]　潘存刚，许建帮．浅谈移动通信系统和承载业务发展趋势[J]．中国科技博览，2012，（9）．

[3]　柳贺．美国3G　和移动互联网发展现状[J]．第一情报信息产业，2009，（12）．

[4]　钟伟．21　世纪第三代移动通信技术的发展模式研究[J]．通信技术，2008，（10）．

作者简介：段涛（1977-），男，湖南人，中国电信海南分公司网络部维护中心副经理，中级职称，研究方向：无线通信。

篇5：3g移动通信技术论文

专业培养目标：本专业培养具有移动通信网络工程技术及维护管理等方面的理论基础和实际操作技能，具有较强的实践能力，能够分析和解决移动通信领域的实际问题，并能够进行终端设备的维护与维修，能在通信领域中从事移动通信网络的研究设计、管理维护、以及网络优化等工作的高级应用型、技能型人才。毕业生能获得以下几方面的知识和能力： 掌握和通信工程有关的电子电路技术，具备一定的计算机软件和硬件知识； 系统掌握移动通信网络方面的基础理论、组成原理和设计方法； 熟悉移动通信网络工程的规划设计、工程预算、网络优化； 熟悉现代移动通信设备结构，掌握相关通信设备的操作与维护，具备移动通信设备的生产及营销等方面的基本能力。

主干学科：电磁学、计算机科学与技术、现代通信技术、移动通信网络与系统。主要课程：电路分析基础、电子电路技术、计算机应用（含数据库）、C语言程序设计、微机原理与应用、电磁波与传输理论、电磁学、现代通信原理、移动通信系统、3G移动通信技术、移动通信网络设备、网络优化及维护、营销学等。主要实践环节：计算机应用及上机操作、电子电路的实验和课程设计、高级语言程序设计、社会调查、生产实习、毕业设计（论文）。本专业毕业生有着广泛的就业面，适合在移动、网通等通信部门及科研单位，从事移动通信网络及设备的、移动网络规划、工程预算、网络优化等工作；在电信、广播电视系统从事工程安装、维护、技术服务、市场营销等工作； 在通信设备制造企业从事生产、测试、维护、销售和技术支持等工作在通信应用部门（如铁路、银行、证券公司、大型企事业单位等）从事通信网络维护工作。

互联网信息处理方向： 当前信息代表了速度，速度反映着利润，而这些必须在互联网络的环境下才能实现，各个企事业单位及政府机关，积极加强网络基础硬件投入的同时越来越多的企业建立了企业内部信息网络，大量的重要信息需要在网上流通，这也迫使社会对互联网信息人才的需求不会降温，而是持续升温。本专业顺应社会的发展需要，培养具有扎实计算机网络基础，掌握先进的网络管理和网络信息处理技术，能够从事网络管理、网站建设、网页制作、网络信息系统开发等工作的应用型专门人才。

篇6：3g移动通信技术论文

引言

随着 3G 网络应用环境的逐渐成熟和移动终端的普及，移动流媒体业务成为移动增值业务发展的必然趋势。它满足了人们追求能够更随时、随地、随意的获得多媒体信息的需求，权威机构预测流媒体业务将是3G网络上的主导业务。3G网络的铺设为移动流媒体业务的开展提供了物理基础，但是有限的移动网络带宽和快速增长的移动流媒体业务，使得传统互联网的C/S模式无法适应移动网络的需求。而随着移动通信与计算机网络的不断融合，在互联网领域飞速发展的P2P 技术进入了人们的视野，如果把P2P 应用在移动通信领域，就能解决移动流媒体在信息源上的瓶颈。本文在充分分析了P2P视频直播技术和3G网络的特点后，提出了一种面向3G 环境下移动终端（如手机、PDA 等）的混合型移动P2P 视频直播服务模型。该模型适用于3G 网络环境，它将视频资源的发现和处理分开，从根本上减少移动终端设备的计算负担和中心服务器的负载，同时利用P2P 技术进行数据分发，提高资源利用率，减小网络延迟，从而提高了移动视频直播业务的服务质量。经实际测试，证明了模型的实时性、有效性和稳定性，同时，40 也为未来移动通信网络下的其它移动P2P 应用、移动增值业务的开发提供了参考和借鉴。

1.1 3G 3G是英文 3rd Generation 的缩写，意为第三代移动通信技术，是指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，相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA 等数字手机(2G)，第三代手机(3G)能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。随着中国3G技术及市场的进一步发展，亚洲必将成为全球3G 业务的中心，由3G业务所带来的前所未有的通信革命以及由此带来的拉丁美洲、非洲等地电信市场的飞速发展，必将给各大运营商和移动设备提供商带来丰厚的利润，而用户也将享受更加便捷的各种3G增值业务，3G将更加贴近用户的生活需求。

1.2 P2P 视频直播技术

P2P 视频直播是目前互联网最流行的一种网络流媒体广播方式，它利用P2P 的原理来建立播放网络，从而达到节省服务端带宽消耗、减轻服务端处理压力的目的。目前国内外比较成功的P2P 视频直播软件主要有PPLive、PPStream、QQLive 和沸点等。PPLive是目前国内知名度最高、用户数最多、覆盖面最广的网络视频直播软件。它采用的是比较前沿的P2P 技术，有别于其他同类软件，它的内核采用了独特的ALM 多播和内聚算法技术，有效地降低了视频传输对运营商主干网的冲击，减少了出口带宽流量，并能够实现用户越多播放越流畅的特性，有效解决了当前网络视频点播服务的带宽和负载有限问题，使得整体服务质量大大提高。同时，在同类的网络电视软件中，PPLive 有效的解决了内网穿透问题，开发出了目前最领先的“穿透内网自动打开UPnP功能”技术，并解除WinXP对TCP 的连接数的限制，还有效的使得PPLive 能够方便的穿透防火墙。以上种种都为局域 及各种内网用户提供了最大程度上的便利。1.3 3G平台移动P2P 视频直播服务面临的限制和挑战

与传统 Internet 下的P2P 视频直播相比，在移动终端上实现移动P2P 视频直播服务具有一些新的限制和挑战：

(1)移动终端：移动设备CPU 的处理能力、可用的存储空间、电池使用时间的限制等等和固定网络节点设备相比是有很大的差距，这使得它不能像固定网络设备的P2P 视频直播系统那样长期提供快速稳定的数据传输服务；

(2)业务流量：P2P 视频直播应用会消耗相当大的网络流量，而无线资源又是非常有限的，因此必须在P2P 业务和无线资源消耗之间取得一种新的平衡点，这就决定了在互联网中普遍使用的全分布式P2P 系统架构无法平移到移动无线通信网络中来；

(3)相对恶劣的信道环境和移动性：在3G平台无线网络中，经常可能因为无线信号的多径衰落和信道拥塞等问题造成P2P 节点之间的连通性不能得到保障，而移动环境下节点的频繁移动性对现有的P2P 业务而言也是个很大的挑战，P2P 应用的网络拓扑结构不能同步地适应物理网络的调整，因而必须进行实时监听以便及时感知移动终端设备的状态；

(4)计费模式：在移动通信网络中部署P2P 业务，首先要解决的是计费问题。有两种策略可以考虑：一种是把P2P 网络修改成一种可管理的网络，纳入现有移动通信网络的计费架构中去计费；另一种策略是保持P2P 业务的纯洁性，采用简单而粗略的计费方式，比如“按流量计费”。总之，在移动网络环境当中，全面的计费模式是其面临的主要问题之一；

(5)安全问题：对移动P2P 网络而言，通信安全、内容安全、网络安全、数字版权等同样是其必须面临解决的问题。固定网络P2P 业务所带来的法律问题是绝对不能出现在移动通信网络中的，所以数字版权管理问题、P2P 网络垃圾信息过滤、P2P 网络病毒隔离、P2P网络本身结构的安全问题都是必须解决的，这对移动运营商而言是一个最大的挑战。

系统架构

经过以上分析和研究，本文设计了如下的模型架构。

在P2P 直播系统中，P2P 网络模型的选取对系统的建立及效率有极大影响。P2P 通常有三种不同的网络模式，即全分布式、集中式和混合式。通过对移动P2P 视频直播服务所面临的限制和挑战的分析，全分布式P2P 并不适合开发移动P2P 视频直播应用。集中式P2P虽然能够最大限度控制网络传输，但是中心服务器必须保存网络中所有移动终端的全部信息，从而大大地增加了中心服务器的负荷，同时由于容易遭到直接的攻击而存在严重的安全性问题，因而不适用于大型的移动P2P 网络。混合型P2P 集中了分布式和集中式二者的优点，能够有效地控制和利用网络资源，同时又具有抗攻击性能强的优势，是移动P2P 网络模型的最佳选择。因而本文采用了一种混合型的P2P 视频直播服务模型，将视频资源的发现和处理分开，从根本上减少移动终端的计算负担和中心服务器的负荷，最大程度上实现资源的广泛共享和系统的有效控制。3G平台移动P2P 视频直播服务网络模型如图1 所示：

1.移动 P2P 视频直播系统模型服务端由索引服务器（IS）、状态服务器（ES）、数据服务器（DS）和代理网关构成；

2.索引服务器为中心服务器，它实时监听数据服务器的视频数据上传服务，对所有视频数据建立索引同时生成xml格式的节目列表文件，以备移动终端选择下载；

3.状态服务器在接收到移动终端发出的频道请求信息后会建立并维护两张表：移动节点状态信息表和对应的视频资源片断状态表，同时将视频资源以片段的形式进行组织并指导其他移动终端用户进行下载；

4.数据服务器为直播数据源，向移动终端用户提供视频下载服务，并且定时向状态服务器发送其状态信息；

5.代理网关服务器接入无线通信网络以实现移动终端的网络通信协议Internet 协议的转换、通信数据包的转发以及计费管理等功能[13]。

6.索引服务器只向移动网络中的上线用户发送视频资源列表信息，即负责视频资源的发布工作，不指导终端用户的下载工作，因而网络负载相对较小，可位于无线通信网络中；状态服务器和数据服务器的处理工作需要大量的网络流量，而无线通信网络带宽有限，因此只能位于有线网络中，这是由混合型P2P 网络的结构所决定的。

业务流程

P2P 视频直播服务通常采用数据分块策略实现视频数据的分发。当视频的某一个数据块下载完成后，如何去选择下一个数据块（数据选择）和拥有此数据块的节点（节点选择），是对下载算法、终端性能和网络带宽的一个严峻考验。由于是直播服务，我们采用顺序下载算法下载数据块，但为了使视频直播延迟时间达到最小，我们又对单个数据块进行了分片，然后启动多个线程并行下载这些片段。因此我们采用数据分块+分片策略进行资源控制以实现视频直播服务。3G平台移动P2P 视频直播服务流程如图2 所示：

资源发布

如上图所示，数据服务器为直播数据源，负责资源发布工作。当数据服务器发布某一资源R 时，索引服务器实时监听到数据服务器的R 资源发布信息后将其写入种子文件，然后赋予该种子文件一个全局唯一标识的资源ID 号；同时报告状态服务器该资源R 的发布信息以进行种子信息的同步，并在种子文件中记录该状态服务器的IP 地址和端口号；最后，索引服务器将资源R 的ID 号和对应状态服务器的IP 地址和端口号返回给数据服务器。状态服务器在接收到索引服务器发出的资源R 的发布信息后会建立并维护两张表：移动节点信息表（表名为ID_Node_Info，表1）和对应的资源片断状态表（表名为ID_Res_Pieces，表2），表名中的ID 即为该资源的全局唯一标识的资源ID 号。其中，两表中的Client_ID 为移动节点的唯一标识，ID_Node_Info 表存储P2P 网络中实时共享视频资源R 的所有移动节点的信息；ID_Res_Pieces 表存储这些处于共享资源R 状态的节点的片段状态信息，片段列数据采用位图法表示，即数字“0”表示节点无该片段，数字“1”表示节点已有该片段。

数据服务器根据索引服务器返回的状态服务器的IP 地址和端口号与状态服务器建立连接，并发送数据服务器所在位置（IP 地址）、端口号、资源唯一标识ID、承载能力和当前资源片段状态等信息。状态服务器根据此信息在视频资源R 的两个表（ID_Node_Info 和ID_Res_Pieces）中各添加一条记录，由于数据服务器是视频资源R 的数据源，对应的ID_Res_Pieces 表中片段列数据都标示为“1”。

资源共享

如前所述，本文中的3G平台移动P2P 视频直播服务模型采用数据分块+分片策略来实现视频直播服务。移动节点A 进入该P2P 网络后，向索引服务器发送上线消息。索引服务器接收到节点A 的上线消息后，返回给它一个频道资源列表，包含资源ID、资源名称、对应状态服务器的IP 地址和端口号等信息。假设移动节点A 选择观看频道R，则它向资源R对应的状态服务器发送初始连接请求，建立连接，同时发送节点A 所在位置（IP 地址）、端口号、要下载的资源的ID、承载能力和当前资源片段状态等信息。状态服务器接收到节点A的消息后，判断节点A是否为初始连接资源R从而做出相应的处理。1.初始连接：根据资源标识ID 在对应的两张表（ID_Node_Info 和ID_Res_Pieces）中添加新的记录，其中在ID_Res_Pieces 表中，把表示节点A 当前资源片段状态的字段Bitmap的值标识为全“0”，查询出数据服务器发送的资源R 最新数据块的块号，搜索出拥有该数据块的所有移动节点，然后把资源R 的最新块号和根据影响移动终端下载的多种因素进行权值计算得到的一批最优下载节点返回给移动节点A。2.非初始连接：移动节点A 根据上一次连接后状态服务器返回的最新块号和节点地址启动多个线程进行资源的下载，完成之后将下载成功的片段信息报告给状态服务器以请求下一个数据块的下载。状态服务器收到节点A 的请求后更新ID_Res_Pieces 表中节点A 的片段状态信息，搜索出拥有该数据块的所有移动节点，然后把根据影响移动终端下载的多种因素进行权值计算得到的一批最优下载节点返回给移动节点A，如此反复，直到移动节点A 停止视频直播服务。不同于传统固定网络，无线通信网络一般需采用移动IP 技术，因此在本模型中采用移 动终端定时报告机制，即移动终端定时向状态服务器发送心跳包报告其IP 地址，状态服务器通过对移动节点的实时状态管理，对数据库中ID_Node_Info 和ID_Res_Pieces 表做出相应的处理，最终保证了视频直播服务的可靠性和实时性。

视频播放

流媒体文件在传输的时候要先分解成许多数据包，为了使媒体数据能连续输出，不会因为网络暂时拥塞导致视频播放出现停顿，需要在每个节点设置一定的流媒体数据缓冲区，即采用缓存机制来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确。本文采用了一种环式缓存区，把节点获得的流媒体数据缓存到本地，保证了视频播放的流畅性和稳定性。

实验结果与分析

针对上述 3G平台移动P2P 视频直播服务模型，本文通过开发基于Windows Mobile 6.0的客户端软件进行测试，客户端软件包括资源下载、资源上传、网络通信、系统配置等功能性模块。测试网络环境：(1)中国移动TD-SCDMA

(2)中国联通 WCDMA测试设备：

Dopod HTC P4550(2 台)、浪潮英信服务器NT110D(3 台)测试服务器所在网络：中国教育和科研计算机网测试时间段： 8：00-11：00、20：00-23：00文件分片策略：TD-SCDMA（4KB、8KB）、WCDMA（4KB、16KB）文件分片策略、初始缓冲时间及状态服务器每次返回给节点的片段数目直接影响着移动P2P 视频直播服务模型的性能，在实际的测试过程中将每次返回给节点的片段数目设定为32，则P2P 视频直播服务的性能相对稳定。由于受到网络通信能力及移动设备自身的限制，针对两种不同的网络环境，实验采取了不同的文件分片策略和初始缓冲时间。实际的测试结果见表3 和表4。

从表 3 和表4 的数据可以看出，无论在TD-SCDMA 还是在WCDMA 网络中，随着文 件分片大小的增加，下载速度都明显的提高，移动P2P 网络也逐渐趋于稳定,系统性能表现十分优异，这对于未来3G 网络环境下其它移动增值业务的开发提供了参考；另外也可以看出，在初始缓冲时间大于15秒的时候，节点的平均暂停播放次数已经接近达到理想化状态。但为了使得用户不用等待太长的时间，避免占用过多的内存，我们设定初始缓冲时间为10秒，基本可以满足播放连续性的需要。通过以上实验，证实了本文中的3G平台移动P2P 视频直播服务模型的可行性和实时性。

结论

本文通过分析现有移动网络特点和P2P直播技术的研究现状，提出了一种面向3G平台移动终端的视频直播服务模型，经使用现有网络测试验证了模型的有效性和稳定性，为未来3G 移动通信网络环境下开展其它增值业务提供了参考和借鉴。在下一步的工作中，我们将逐步完善该系统模型，同时实现与现有固定网络的P2P 系统的互联互通。

参考文献