MBMS-移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中的廣播(組播)電視業(yè)務(wù)

2006/06/05

  許多移動(dòng)運營(yíng)商在2004年推出了移動(dòng)電視業(yè)務(wù),使用者可以通過(guò)他們的手機終端觀(guān)看電視節目。目前是通過(guò)點(diǎn)對點(diǎn)的移動(dòng)流媒體技術(shù)來(lái)提供移動(dòng)電視業(yè)務(wù)的。然而,由于類(lèi)似移動(dòng)電視這種“多媒體”業(yè)務(wù)即將大規模地爆發(fā)應用,因此需要采用新的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)如廣播和組播。

  在這篇文章中,作者介紹了在3GPP和3GPP2中最新關(guān)于移動(dòng)廣播和組播業(yè)務(wù)的概況。同時(shí),也將最新的點(diǎn)對多點(diǎn)無(wú)線(xiàn)傳輸與傳統的點(diǎn)對點(diǎn)無(wú)線(xiàn)傳輸的性能進(jìn)行了比較。

概念介紹

  電話(huà)、短信、流媒體點(diǎn)播和下載都是基于點(diǎn)對點(diǎn) (PTP) 通信技術(shù)的業(yè)務(wù)。無(wú)論是雙向視頻電話(huà),或者是流媒體點(diǎn)播和下載的會(huì )話(huà)期間,都是屬于客戶(hù)端/服務(wù)器的架構。

  從另一方面來(lái)看,廣播和組播是一樣的,都是數據包從同一源頭傳送到多個(gè)目的地址的點(diǎn)對多點(diǎn)(PTM)通信。 “廣播”主要應用于傳送內容給所有用戶(hù)的服務(wù)。 大家熟悉的例子是電臺廣播和電視服務(wù),它們通過(guò)空中(或人造衛星)或有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳播。而“組播”主要應用于單獨傳送內容給已經(jīng)加入了組播組用戶(hù)的服務(wù)。通常,組播組是一組對某種內容感興趣的用戶(hù)。 例如運動(dòng),新聞,卡通諸如此類(lèi)。 組播網(wǎng)絡(luò )具有能夠有效確定內容被單獨地分發(fā)到屬于相應的組播組服務(wù)的接收者。 因此,組播是一個(gè)對傳送服務(wù)給較大用戶(hù)群的有效率方法。組播是最早應用于Internet。 今天,它被應用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的視頻分發(fā)服務(wù)。

  兩年前,3GPP和3GPP2開(kāi)始在GSM/WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò )上設計廣播/組播服務(wù)。在3GPP中,該項目被叫做多媒體廣播和組播服務(wù)(MBMS)。在3GPP2中則被稱(chēng)為廣播和組播服務(wù)(BCMCS)。在2004年,移動(dòng)廣播服務(wù)的多種規范被功能性地凍結。由于3GPP MBMS和3GPP2 BCMCS有許多共同點(diǎn),因此,以下文章我們只會(huì )討論它們兩者之間的區別。另外,移動(dòng)廣播MBMS和BCMCS也同時(shí)支持組播。

  盡管MBMS和BCMCS能夠有效地支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的廣播和組播傳輸,OMA BCAST組織還是繼續致力于制定應用在移動(dòng)或非移動(dòng)數字廣播網(wǎng)絡(luò )中廣播/組播相關(guān)的服務(wù)層功能規范。例如, OMA BCAST組織提出了內容保護、服務(wù)、程序指南和傳輸計劃,它在潛在的廣播/組播的發(fā)布計劃中是不明顯的,適用于MBMS、BCMCS或像DVB-H這種的非移動(dòng)數字廣播系統。

  MBMS和BCMCS分別只介紹了現存廣播和核心網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的微小變化。同樣適用于OMA BCAST中特殊的廣播/組播服務(wù)層功能。它降低了在終端和網(wǎng)絡(luò )上應用的成本,也使移動(dòng)廣播技術(shù)比非移動(dòng)廣播技術(shù)(如DVB-H)相對便宜些, 因為非移動(dòng)廣播技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )的基礎設置中需要新的接收硬件和額外的投資。移動(dòng)廣播的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)運營(yíng)商可以保留原有的商業(yè)模式。 例如移動(dòng)的手機電視這樣的現有服務(wù),將會(huì )從移動(dòng)廣播技術(shù)的大力推廣中受益匪淺。某些移動(dòng)廣播同樣將會(huì )刺激新的,移動(dòng)大眾傳媒服務(wù)的發(fā)展。而且,運營(yíng)商可以通過(guò)一個(gè)共同的業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò )基礎框架在有效的成本模式中,為移動(dòng)用戶(hù)提供一個(gè)完整的三維視頻播放服務(wù),包括技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )和電視。

多媒體廣播/組播的需要

  許多最近新推出的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)與傳統的廣播業(yè)務(wù)非常相似。如廣播和電視,就是將內容整合成信道并發(fā)送給定制用戶(hù)。

  在日本,很多手機用戶(hù)訂制了KDDI的EZC信道多媒體業(yè)務(wù),他們的手機就會(huì )接收到不同類(lèi)型的節目?jì)热荨T跉W洲,很多運營(yíng)商推出了通過(guò)MMS來(lái)發(fā)送比賽集錦視頻短片的體育信息業(yè)務(wù)。在其他地區,Vodafone(德國和荷蘭) ,TIM (意大利和希臘),Three (意大利和瑞典) 和Sprint (美國)都分別推出了移動(dòng)電視服務(wù)。在一些情況下,手機用戶(hù)通過(guò)特定的電視節目制作程序,從已有的電視信道中截取節目?jì)热荨?br />
  目前,移動(dòng)的電視服務(wù)是通過(guò)點(diǎn)對點(diǎn)連接的流媒體技術(shù)進(jìn)行傳送的。 因此,當一個(gè)內容服務(wù)器同時(shí)將內容傳送給多個(gè)用戶(hù)時(shí)必須為每個(gè)用戶(hù)都建立和保持一個(gè)獨立分開(kāi)的點(diǎn)對點(diǎn)鏈接。 這種方式對于少數到中等數量的用戶(hù)而言是有效的,但當用戶(hù)數量大量增加時(shí)服務(wù)器系統會(huì )難以支撐。

  設想一下,如果“移動(dòng)的音樂(lè )盒”業(yè)務(wù)在用戶(hù)的電話(huà)中同時(shí)列出前10首最流行的音樂(lè ),有 50,000個(gè)用戶(hù)使用服務(wù)而每一個(gè)用戶(hù)的平均無(wú)線(xiàn)連接接速度是128kbps,假設每個(gè)音樂(lè )文件的大小大約3MB,每次進(jìn)入排行榜的音樂(lè )條目都必須發(fā)送給50,000個(gè)用戶(hù),假設內容服務(wù)器每次只能夠處理 1,000個(gè)并發(fā)連接,那么,一共需要用多于兩個(gè)半小時(shí)去傳送一個(gè)音樂(lè )剪輯給所有用戶(hù)。在這期間,服務(wù)器會(huì )不斷地產(chǎn)生128Mbps的輸出信息量。對于每一個(gè)營(yíng)運商來(lái)說(shuō),50,000個(gè)用戶(hù)只是一個(gè)很小的數目。

  下一個(gè)需要考慮的問(wèn)題是象移動(dòng)電視這種實(shí)時(shí)服務(wù)所消耗的帶寬容量。在這種情況下,連載服務(wù) (如上所述) 是用不到的。換言之,一個(gè) 50,000個(gè)訂戶(hù)的移動(dòng)電視服務(wù)需要一個(gè)可以同時(shí)處理50,000個(gè)鏈接。盡管這在技術(shù)上可能是很節約的。但是,當很多訂戶(hù)同時(shí)使用它的話(huà),會(huì )產(chǎn)生巨大的吞吐量。

  因為頻譜是一種有限和昂貴的資源,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò ),特別是移動(dòng)鏈接,當同一個(gè)服務(wù)器的眾多接收者使用同一個(gè)鏈接的時(shí)候,極易造成瓶頸現象。例如,設想球迷們用他們的移動(dòng)電話(huà)來(lái)同步收聽(tīng)足球比賽,他們通常采用的方式是用收音機。這種情況下如果不禁止的話(huà),使用點(diǎn)對點(diǎn)技術(shù)的移動(dòng)通訊服務(wù)效率將會(huì )非常低。因此,采用支持點(diǎn)對多點(diǎn)的廣播/組播技術(shù)將更加有效。

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中的MBMS和BCMCS

MBMS 和BCMCS為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )增加了以下特點(diǎn):   另外, MBMS 和BCMC為分發(fā)多媒體數據定義了協(xié)議和媒體編碼器。少數的協(xié)議和非媒體解碼器是新的特點(diǎn)。取而代之,它們更像在線(xiàn)需求流動(dòng)和其他服務(wù)器共同分享。


  圖1指出了在3GPP結構中受MBMS影響的節點(diǎn)。同時(shí)也突出了新的BM-SC,它負責提供和發(fā)送移動(dòng)廣播服務(wù)。 BM-SC服務(wù)器是一個(gè)希望使用MBMS來(lái)進(jìn)行內容傳送服務(wù)的入口,它建立和控制MBMS到移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò )的連接,同時(shí)安排和釋放MBMS的傳送。BM-SC也提供服務(wù)通告給終端用戶(hù)。這些通告包含一個(gè)終端需要使用MBMS服務(wù)所需要的信息 (例如組播服務(wù)標識符,IP組播地址,傳送時(shí)間,多媒體描述等等)。BM-SC能夠用于對內容提供者的信息傳送產(chǎn)生費用記錄,同時(shí)也可以管理3GPP為組播節點(diǎn)定義的的安全功能。

  由于MBMS標準并沒(méi)有定義BM-SC的功能如何實(shí)現,因此廠(chǎng)家可以將它們部署到不同的節點(diǎn),還可以將它們集成到現有的核心和服務(wù)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。

  在核心網(wǎng)絡(luò ),MBMS和BCMCS增加了創(chuàng )造和管理廣播和組播信息分支所需要的功能和協(xié)議信息。

  MBMS的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)就是能夠使運營(yíng)商在非常精確的地理位置上定義廣播和組播服務(wù),基本上可以精確到一個(gè)無(wú)線(xiàn)信元的位置,這些地理位置可以配置成MBMS服務(wù)區域。核心網(wǎng)絡(luò )的每個(gè)節點(diǎn)通過(guò)下游節點(diǎn)的列表來(lái)決定哪里需要傳送MBMS服務(wù)數據。在GGSN(Gateway GSN)層,該列表包含了SGSN(Serving GSN)數據轉發(fā)方向。 在SGSN層,該列表包含了WCDMA地面無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )的RNC(Radio Network Controller)節點(diǎn),或GSM無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò ),每個(gè)BSC(Base Station Controller)節點(diǎn)都需要接收數據。對于在組播接點(diǎn)展開(kāi)的服務(wù),核心網(wǎng)絡(luò )通過(guò)追蹤用戶(hù)當前注冊的服務(wù)來(lái)管理一個(gè)動(dòng)態(tài)數據分發(fā)樹(shù),并通過(guò)IP組播的方式來(lái)轉發(fā)MBMS數據給服務(wù)于注冊用戶(hù)的下游節點(diǎn)。



  以下例子描述了通過(guò)移動(dòng)廣播來(lái)開(kāi)展流媒體服務(wù)的性能。圖2描述了當多個(gè)移動(dòng)電視用戶(hù)通過(guò)單播的方式來(lái)同時(shí)觀(guān)看三個(gè)不同信道的情景。在這情況下,每個(gè)用戶(hù)都需要與服務(wù)器建立一條獨立的流媒體鏈接,服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )的負載則與用戶(hù)數量成正比。在這個(gè)例子中,由于有10個(gè)移動(dòng)電視用戶(hù),流媒體服務(wù)器必須處理10個(gè)流媒體鏈接。隨著(zhù)用戶(hù)數量的不斷增加,服務(wù)器負載將不斷增加,同時(shí)核心網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的均會(huì )產(chǎn)生大量的數據流量。



  圖3描述了通過(guò)MBMS來(lái)提供移動(dòng)電視服務(wù)的相同情形。服務(wù)器對每個(gè)信道只需要傳送一條流媒體連接到MBMS BM-SC。在有需要的時(shí)候,在核心和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的數據流只有在需要的時(shí)候才被復制。在這個(gè)例子中,流媒體服務(wù)器只需要處理三個(gè)并發(fā)流媒體鏈接,因此,在最末端的無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)使用三個(gè)并發(fā)傳輸會(huì )話(huà)就取代了原來(lái)的六個(gè)獨立單播連接。注::雖然例子是用于3GPP MBMS,它也適用於3GPP2 BCMCS。

  此外,MBMS和BCMCS除了支持流媒體發(fā)送之外,MBMS也支持下載。MBMS下載可以應用于有效地將文件從一個(gè)地點(diǎn)發(fā)送給多個(gè)接收者。MMS服務(wù)如果使用這個(gè)功能上獲得很大的收益 (例如提供精彩體育視頻短片的傳送服務(wù)) ,而目前的MMS服務(wù)是使用點(diǎn)對點(diǎn)的技術(shù)進(jìn)行發(fā)送的。將來(lái),MMS子系統可以很方便地與BM-SC進(jìn)行對接,從而使用MSMS下載來(lái)進(jìn)行短片的發(fā)送。相對于MBMS而言,BMSCS并沒(méi)有定義相關(guān)的協(xié)議來(lái)明確地支持文件下載服務(wù)


  通過(guò)MBMS的廣播/組播器來(lái)進(jìn)行文件的傳送需要特別的注意。由于MBMS的廣播和組播屬于單向傳輸技術(shù),因此不能使用需要雙向單播連接的TCP協(xié)議。然而,IETF為文件傳送提出了一個(gè)叫FLUTE(File Deliver over Undirectional Transport)的框架,FLUTE使用了在傳輸層以下的UDP協(xié)議。然而,由于UDP是不可靠的,FLUTE同時(shí)使用了前向糾錯(FEC)框架來(lái)防止突發(fā)性的數據包丟失。但是,即使使用了FLUTE也不能保證經(jīng)常出現的無(wú)錯誤遞送,于是MBMS也提出了一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)的文件修復程序,該程序會(huì )在文件進(jìn)行了廣播或組播后執行。在此其間,接收者可以連接到文件修復服務(wù)器并請求數據。因此,MBMS總是能夠保證可靠的文件傳送。

典型的MBMS工作流程

  圖4展現了一個(gè)典型MBMS工作流程的多層參考模型。BCMCS的解決方案也是十分相似的,但是為了簡(jiǎn)單只是用MBMS命名。

  一開(kāi)始,特定的MBMS服務(wù)信息被發(fā)送到提供服務(wù)的服務(wù)器,這些信息一般作為服務(wù)通告。服務(wù)通告提供服務(wù)信息和終端的訪(fǎng)問(wèn)方法。發(fā)送MBMS服務(wù)通告給終端用戶(hù)的方式有很多種,最簡(jiǎn)單的方法就是是將它們儲存在一個(gè)WEB服務(wù)器,通過(guò)HTTP或WAP的方式進(jìn)行下載。同時(shí)也可以通過(guò)現有的機制將服務(wù)通告發(fā)送到終端,如SMS或MMS,或者通過(guò)特定的MBMS服務(wù)通告信道來(lái)進(jìn)行發(fā)送。

  用戶(hù)訂購服務(wù)通告的服務(wù)后所發(fā)生的事情取決于該服務(wù)是廣播或組播服務(wù)。廣播服務(wù)不需更多的操作,終端根據服務(wù)通告的參數可以很簡(jiǎn)單地切換到相關(guān)信道。如果是組播服務(wù),必須根據服務(wù)通告的參數向網(wǎng)絡(luò )發(fā)起一個(gè)加入會(huì )話(huà)請求,用戶(hù)終端就變成了MBMS服務(wù)組的一個(gè)成員,來(lái)接收服務(wù)發(fā)送的數據。

  在傳輸開(kāi)始之前,BM-SC一定要向在核心網(wǎng)絡(luò )的GGSN發(fā)送一個(gè)會(huì )話(huà)開(kāi)始請求。GGSN在內部分配請求和把該請求轉發(fā)給相關(guān)的SGSNs。 SGSNs依次序地請求能夠保證服務(wù)質(zhì)量(QOS)的無(wú)線(xiàn)資源的位置,最后,與該MBMS服務(wù)組相關(guān)的終端會(huì )被通知開(kāi)始傳送內容。

  服務(wù)器開(kāi)始傳送多媒體數據給BMSC,該BMSC轉發(fā)數據給MBMS運送者。數據被傳送給參與MBMS會(huì )話(huà)的所有終端。

  最后,服務(wù)器發(fā)送一個(gè)會(huì )話(huà)結束的通告表示數據傳輸完畢。

想離開(kāi)MBMS組播服務(wù)的終端用戶(hù)發(fā)送一個(gè)“服務(wù)離開(kāi)”的請求給網(wǎng)絡(luò ), 網(wǎng)絡(luò )就會(huì )將使用者從相應的MBMS服務(wù)組中脫離開(kāi)來(lái)。


無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的廣播和組播傳輸

  伴隨著(zhù)MBMS和BCMCS提出,專(zhuān)門(mén)針對GSM,WCDMA和CDMA2000的廣播和組播傳輸協(xié)議已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成。而且,廣播和組播無(wú)線(xiàn)傳輸必須同時(shí)服務(wù)于大量的用戶(hù),雙向的點(diǎn)對點(diǎn)通信技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足對帶寬和容量要求越來(lái)越高的移動(dòng)視頻服務(wù)。換句話(huà)說(shuō),目前的帶寬狀況不適用于用戶(hù)在有限帶寬下所需要的服務(wù),而新的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)將能夠滿(mǎn)足覆蓋全部地區并且無(wú)論帶寬狀況如何的用戶(hù)需求。

GSM的廣播和組播無(wú)線(xiàn)傳輸

  在GSM系統中,MBMS使用GPRS和EDGE模塊和編碼機制(CS1-4和MCS1-9)。MBMS同樣也使用GPRS和EDGE的PDCH(Packet Data Channel)進(jìn)行點(diǎn)對多點(diǎn)傳輸,RLC/MAC(Radio Link Control/Medium Access Control)協(xié)議在第二層。作為對點(diǎn)對點(diǎn)傳輸,MBMS也支持多時(shí)槽操作。

  既然這樣一來(lái),每個(gè)MBMS會(huì )話(huà)可以使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的四個(gè)時(shí)槽。

  早期的模擬實(shí)驗已經(jīng)表明一個(gè)直接轉發(fā)的MBMS傳輸性能是不令人滿(mǎn)意的。因此,為了增加性能,引入了以下兩個(gè)措施:

  帶自動(dòng)重復請求(ARQ)功能的RLC/ MAC--也稱(chēng)PDAN(Packet Downlink Ack/Nack)模式。 在這個(gè)模式中,信元的會(huì )話(huà)反饋將達到16次之多,這樣,終端沒(méi)有正確接收到的RCL數據塊將通過(guò)MBMS無(wú)線(xiàn)傳輸進(jìn)行重新廣播,達到冗余的目的。

  不帶自動(dòng)重復請求(ARQ)功能的RLC/ MAC。在這個(gè)模式中,RLC數據塊將會(huì )按照預先設定重傳次數進(jìn)行重新傳送。

  圖5比較了不同數量的用戶(hù)在盲目重傳和PDAN模式下的不同。為了方便比較,假設每個(gè)基站都具有相同的C/I(Carrier-to-Interface)速率。實(shí)際上不同基站的C/I速率并不相同,因為基站的分布遍及在整個(gè)信元中。注意:這個(gè)例子采用MCS-6 EDGE編碼機制,如果采用GPRS編碼機制的話(huà)結果結果只有一半的吞吐量。

  通過(guò)防真測試表明,在用戶(hù)集中的區域下進(jìn)行速度為40kbps的視頻廣播,在PDAN模式中需要二到四個(gè)時(shí)槽的EDGE信道來(lái)編碼,而盲目重傳模式則需要四個(gè)時(shí)槽的EDGE信道來(lái)編碼。 注意:一個(gè)規則的點(diǎn)對點(diǎn)EDGE信道能夠使用兩個(gè)時(shí)槽進(jìn)行相同速率的編碼,但是只有對一個(gè)使用者。對三個(gè)使用者,別需要六個(gè)時(shí)間點(diǎn)。四個(gè)使用者需要八個(gè)時(shí)間點(diǎn),等等。 因此,如果有兩個(gè)使用者在通電話(huà),MBMS點(diǎn)對多點(diǎn)負載器就象一個(gè)規則的點(diǎn)對點(diǎn)連接一樣有效率。和隨著(zhù)使用者的增加變得更加有效率。

  MBMS 終端機將會(huì )或許被建立在已有的升級的軟件的EDGE硬件來(lái)支持MBMS發(fā)信號程序。

  在GSM中,MBMS移動(dòng)負載器能籍由GPRS/EDGE數據流程被多重發(fā)送--甚至在相同的時(shí)間點(diǎn)上。一個(gè)配置情節可能要刺激 MBMS密集的EDGE被配置的地區。在沒(méi)有EDGE的區域, MBMS能夠通過(guò)點(diǎn)對點(diǎn)的GPRS被提供另外一個(gè)配置情節可能需要調整在功能性的水平中。例如,用MBMS廣播開(kāi)始和增加MBMS多點(diǎn)廣播。這會(huì )在沒(méi)有用戶(hù)要求服務(wù)的情況下節省電池的容量。


WCDMA的廣播和組播無(wú)線(xiàn)傳輸

  在WCDMA中,MBMS利用現有的邏輯和物理信道來(lái)進(jìn)行擴展。事實(shí)上,在WCDMA上實(shí)現只需要三個(gè)新的邏輯信道和一個(gè)新的物理信道,三個(gè)新的邏輯信道分別是:
  在WCDMA網(wǎng)絡(luò )中,MCCH、MSCH和MTCH重復使用轉發(fā)接入信道 (FACH) 和公共控制物理信道(S-CCPCH)來(lái)進(jìn)行傳輸,RLC和MAC層重復使用已有的協(xié)議盞。

  在MSMS中MTC使用兩種交叉深度 (TTI):40和80ms。一個(gè)長(cháng)交叉深度(TTI)的選擇經(jīng)通過(guò)逐漸消失的多樣性傳播用戶(hù)數據。這就是,依次序,產(chǎn)生改良的MBMS能力。

  在3GPP Rel-6中,MBMS介紹了一些為那實(shí)際的MTCH分層堆積的能力加強。它們之中的其中一個(gè),軟件與FACH聯(lián)合,尤其值得注目。圖6顯示從軟件聯(lián)合得到的增益。與單獨的移動(dòng)連接相較,兩個(gè)移動(dòng)連接軟件聯(lián)合增益達到大約4.6dB;三個(gè)移動(dòng)連接軟件聯(lián)合增益達到大約6.5dB。

  在WCDMA網(wǎng)絡(luò )中,MBMS的一個(gè)重要的特性就是其建設成本并不依賴(lài)于信元的用戶(hù)數量。

  很顯然,在相同的信元里提供MBMS服務(wù),MBMS在點(diǎn)對點(diǎn)鏈接上具有很大的優(yōu)勢。在一個(gè)信元里只有少數MBMS用戶(hù)的時(shí)候,用戶(hù)之間使用點(diǎn)對點(diǎn)鏈接更加有效率。當MBMS點(diǎn)對多點(diǎn)傳輸變得比多個(gè)獨立的點(diǎn)對多點(diǎn)傳輸更有效率的時(shí)候需要考慮更多的結果。交叉點(diǎn)依靠仿真來(lái)計算出來(lái), 包括點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)功能層。有趣的是,通過(guò)仿真實(shí)驗表明交叉點(diǎn)只有一兩個(gè)用戶(hù)。為了提供完全的彈性,一個(gè)計算程序被介紹在標準方面使網(wǎng)絡(luò )能夠保持對MBMS使用者在一個(gè)電話(huà)中的數量追蹤。因此幫助網(wǎng)絡(luò )決定使用哪一個(gè)負載器。

  由于采用了WCDMA MBMS技術(shù)(3GPP REL-6),一個(gè)5Mhz的載波單元可以承載16個(gè)64kbps的點(diǎn)對多點(diǎn)MBMS信道。如圖6所看到的是一個(gè)帶天線(xiàn)信號接收終端。終端的執行選項包括雙天線(xiàn)接收和高級接收技術(shù),例如一般的搜索接收器 (G-RAKE),將會(huì )極大地增加載波單元的總容量。直接轉發(fā)的雙天線(xiàn)接收可以使WCDMA MBMS容量增加1倍,每個(gè)載波單元可以達到32個(gè)信道。附加沖突介紹附加的沖突壓力技術(shù)的引入,例如G-RAKE,將會(huì )進(jìn)一步改良能力,對可能或超過(guò)40個(gè)信道,符合于2.5Mbps的能力和超過(guò)的總的載波能力。

  MBMS的一個(gè)重要特性就是是靈活性,MBMS可以被設定為信元運送者的其中一部分,剩下的部分用于其他服務(wù),如一般的語(yǔ)音和數據服務(wù)。MBMS部分包含可變數量的MBMS無(wú)線(xiàn)傳輸,每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳輸可以提供不同的速率。雖然MBMS支持的用戶(hù)接入速率可達到256kbps,鑒于目前移動(dòng)終端的屏幕大小和解像度,64kbps速率一般用于新聞頻道應用和128kbps速率一般用于體育頻道應用。


CDMA2000和廣播和組播無(wú)線(xiàn)傳輸

  與WCDMA非常相似,CDMA2000使用現有IS-2000(1x)IS -856(1xEV-DO)定義的物理信道。為了彌補在點(diǎn)對多點(diǎn)通信上缺乏無(wú)線(xiàn)重傳協(xié)議的不足(沒(méi)有PDAN),一項附加的糾錯編碼層被引入到在現有的傳輸之上。MBMS相比,這個(gè)編碼被放置在無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )里,使編碼和接收者之間進(jìn)行合適的通信。這個(gè)編碼是一個(gè)制定現有標準和編碼類(lèi)型(Tourbo編碼)及規定一個(gè)每節8位字節的Reed-Solomon編碼矩陣排列,在這個(gè)矩陣的構成中有k排數據。 Reed-Solomon編碼包括并增加了n-k 排數據。所有的n排數據通過(guò)Tourbo編碼的方式把有關(guān)內容譯成電碼并發(fā)送到空間傳送給那些聯(lián)合使用BCMCS信號的用戶(hù)。

  標準沒(méi)有指定最小或最大的終端能力。目前,已經(jīng)商用的1xEV-DO網(wǎng)絡(luò )中的點(diǎn)對點(diǎn)信息交換下行速度可達到2.4Mbps。然而,這種速率并不能在信元的邊緣得到保證,但作為廣播服務(wù),必須使包括信元邊緣用戶(hù)在內的所有用戶(hù)的服務(wù)能夠得到保證。而且,該速率1xEV-DO的總帶寬,因此就沒(méi)有足夠的能力滿(mǎn)足點(diǎn)對點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)傳輸。更多的復雜的新的編碼系列和復雜的資料流媒體處理(media players)會(huì )更進(jìn)一步降低傳輸的速度。給了這些限制,BCMCS 終端機使用者控制比率將可能與在WCDMA中的MBMS相似。

  1xEV-DO促進(jìn)了當前的服務(wù),那就是說(shuō),BCMCS能與其它點(diǎn)對點(diǎn)數據通信相混合,包括將來(lái)的VoIP應用。
在移動(dòng)系統中,由于相鄰近的單元會(huì )產(chǎn)生不同信號相互干擾,必須抑制以避免沖突。由于廣播服務(wù)傳輸相同的內容,意味著(zhù)沒(méi)有必要抑制鄰近單元的信號。由此看來(lái),一項新的1xEV-DO廣播和組播無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)已經(jīng)就緒。一個(gè)建議就是,在DVB中開(kāi)始使用基於OFDM的相同技術(shù);另一個(gè)建議就是,在現有的CDMA網(wǎng)絡(luò )中開(kāi)展更強大的接收服務(wù)。由于這些信道都會(huì )向后兼容當前的信道,因此,使用BCMCS的運營(yíng)商可以選擇現有的信道、新的信道,或兩者都選擇(消耗較多的帶寬)。

總結

  如果廣播類(lèi)的服務(wù)需要進(jìn)行大規模的市場(chǎng)推廣,必須通過(guò)3GPP MBMS、3GPP2 BCMCS來(lái)規范移動(dòng)廣播/組播能力,并且由OMA來(lái)制定相關(guān)的廣播/組播服務(wù)層功能規范。

  由于MBMS和BCMCS都使用很多目前現有的無(wú)線(xiàn)和核心網(wǎng)絡(luò )協(xié)議,因此降低了終端和網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現成本,而移動(dòng)運營(yíng)商也可以保留原有的商業(yè)模式。由于信元的體積非常小,移動(dòng)廣播網(wǎng)絡(luò )能夠非常容易地實(shí)現將用戶(hù)定制的內容發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )的不同區域。 總體而言,移動(dòng)廣播網(wǎng)絡(luò )相對與非移動(dòng)廣播網(wǎng)絡(luò )(例如DVB-H)來(lái)說(shuō)有幾個(gè)優(yōu)勢,非移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )需要更新終端、增加額外的網(wǎng)絡(luò )投資和需要建立嶄新的商業(yè)模式。

  MBMS和BCMCS的引入將會(huì )極大地推進(jìn)已現有服務(wù)的能力。例如,WCDAM網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)信元可以提供2.5M的帶寬,同時(shí)提供多個(gè)64kbps的新聞信道128kbps的體育信道。這提高的能力將會(huì )刺激新的,移動(dòng)電話(huà),大眾傳媒服務(wù)的發(fā)展。因為移動(dòng)無(wú)線(xiàn)服務(wù)能夠與已存在的移動(dòng)服務(wù)多重存在。例如語(yǔ)音和數據,交互式的視頻廣播服務(wù)將會(huì )成為一種全新的服務(wù)。

  在2005年4月,愛(ài)立信公司(Ericsson)首次展示了真正的交互式移動(dòng)電視服務(wù)。 在Milia電視和廣播盛會(huì ),Ericsson展現了一個(gè)現有的交互電視格式能被傳送到有多媒體功能的移動(dòng)電話(huà)上。觀(guān)眾可以與移動(dòng)電視節目進(jìn)行交互活動(dòng),只需要按電話(huà)的回復鍵就可以發(fā)送投票或問(wèn)候(SMS-tp-TV或MMS-to-TV)。

  移動(dòng)廣播可以使運營(yíng)商通過(guò)普通服務(wù)和網(wǎng)絡(luò )架構為用戶(hù)提供電話(huà)、Internet和移動(dòng)電視服務(wù)。

附表,術(shù)語(yǔ)與縮略詞

3GPP 第三代合作協(xié)議
3GPP2 第三代合作協(xié)議2
ARQ 自動(dòng)重新請求協(xié)議
BCMCS 廣播組播業(yè)務(wù)
BM-SC 廣播組播業(yè)務(wù)中心
CBS 小區廣播業(yè)務(wù)
C/I 載波干擾比(載干比)
DAB 數字音頻廣播
DVB 數字視頻廣播
DVB-H 手持式數字視頻廣播
EDGE 基于GSM(制式進(jìn)化的)增強數據速率(技術(shù))
FACH 前向接入信道
FEC 前向糾錯
FLUTE 單向傳輸上的文件傳遞
GERAN GSM/EDGE無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)
GGSN GSN網(wǎng)關(guān)
GPRS 通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)
G-RAKE 廣義耙式接收器
GSM 全球移動(dòng)通信
GSN GPRS支持節點(diǎn)
HTTP 超文本傳輸協(xié)議
IETF 網(wǎng)絡(luò )工程任務(wù)組
IP 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議
MAC 媒體接入控制
MBMS 多媒體廣播/組播業(yè)務(wù)
MCCH MBM點(diǎn)對多點(diǎn)控制信道
MICH MBM通知指令信道
MMS 彩信業(yè)務(wù)
MSCH MBMS一點(diǎn)對多點(diǎn)調度信道
MTCH MBMS一點(diǎn)對多點(diǎn)傳輸信道
OFDM 正交頻道復用
OMA 開(kāi)放移動(dòng)聯(lián)盟
OMA BCAST 致力于“瀏覽器和內容”移動(dòng)廣播業(yè)務(wù)OMA分支機構
PDAN ACK/NACK下行數據包
PDCH 數據包控制
PTM 一點(diǎn)對多點(diǎn)
PTP 點(diǎn)對點(diǎn)
RLC 無(wú)線(xiàn)鏈接控制
RNC 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制器
S-CCPCH 第二公共控制物理信道
SGSM GSN業(yè)務(wù)
SMS 短信業(yè)務(wù)
TCP 傳輸控制協(xié)議

  資料: “ Mobile broadcast/multicast in mobile networks ”
  by Martin Bakhuizen and Uwe Horn

  翻譯:廣州富年電子科技有限公司 姚薇 校對:潘永強

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