摘要
　　介紹了3GPP中多媒體廣播和組播技術(shù)（MBMS），包括MBMS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和發(fā)展方向，介紹了阿爾卡特朗訊MBMS特色解決方案。

1  引言
　　組播和廣播是一種從一個(gè)數(shù)據(jù)源向多個(gè)目標(biāo)傳送數(shù)據(jù)的技術(shù)。在傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，小區(qū)廣播業(yè)務(wù)（Cell Broadcast Service, CBS）允許低比特率數(shù)據(jù)通過(guò)小區(qū)共享廣播信道向所有用戶(hù)發(fā)送。隨著Internet的迅猛發(fā)展，大量多媒體業(yè)務(wù)涌現(xiàn)出來(lái)，其中一些應(yīng)用業(yè)務(wù)要求多個(gè)用戶(hù)能同時(shí)接收相同數(shù)據(jù)，如視頻點(diǎn)播、電視廣播、視頻會(huì)議、網(wǎng)上教育等。這些移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)與一般的數(shù)據(jù)相比，具有數(shù)據(jù)量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、時(shí)延敏感等特點(diǎn)。目前的IP組播技術(shù)只適用于有線IP網(wǎng)絡(luò)，不適用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)橐苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)具有特定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能實(shí)體和無(wú)線接口，這些都與有線IP網(wǎng)絡(luò)不同。
　　為了有效地利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源，3GPP/GSM全球標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP提出了組播和廣播業(yè)務(wù)（Multimedia Broadcast/Multicast Service, MBMS），在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中提供一個(gè)數(shù)據(jù)源向多個(gè)用戶(hù)發(fā)送數(shù)據(jù)的點(diǎn)到多點(diǎn)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，尤其是空口接口資源。3GPP定義的MBMS不僅能實(shí)現(xiàn)純文本低速率的消息類(lèi)組播和廣播，而且還能實(shí)現(xiàn)高速多媒體業(yè)務(wù)的組播和廣播，這無(wú)疑順應(yīng)了未來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)展的趨勢(shì)。
　　本文就3GPP中MBMS無(wú)線接入結(jié)構(gòu)、典型MBMS業(yè)務(wù)流程以及MBMS的發(fā)展方向進(jìn)行了介紹。

2  3GPP中MBMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　對(duì)于3GPP而言，MBMS具有下列特征：
　　●具有控制廣播/組播業(yè)務(wù)傳送的能力。
　　● 在核心網(wǎng)中對(duì)廣播/組播數(shù)據(jù)流具有路由功能。
　　● 在小區(qū)內(nèi)具有用于點(diǎn)到多點(diǎn)的高效的無(wú)線承載方式。

　　圖1是3GPP MBMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。其中廣播/多播業(yè)務(wù)中心（BM-SC）是新增加的網(wǎng)元，主要負(fù)責(zé)提供和傳送移動(dòng)廣播業(yè)務(wù)。BM-SC是MBMS中內(nèi)容傳送服務(wù)的輸入點(diǎn)。它負(fù)責(zé)建立、控制核心網(wǎng)中MBMS的傳輸承載，同時(shí)也負(fù)責(zé)MBMS傳輸?shù)恼{(diào)度和傳送。BM-SC還向終端設(shè)備提供業(yè)務(wù)通知。該通知包括了終端想加入MBMS業(yè)務(wù)的所有必要信息（例如組播業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)、IP組播地址、傳輸時(shí)間、媒體描述等）。BM-SC還用于產(chǎn)生來(lái)自?xún)?nèi)容提供商的數(shù)據(jù)話單，同時(shí)它還負(fù)責(zé)管理組播模式下的安全問(wèn)題。

        　圖1  3GPP中MBMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
　　為了支持MBMS用戶(hù)層面和控制層面的傳輸，MAC層部分在CRNC新增了一個(gè)MAC-m的功能實(shí)體，負(fù)責(zé)MBMS傳輸信道。同時(shí)為了進(jìn)行MBMS P-t-M（Point-to-Multipoint）傳輸，新增了三個(gè)邏輯信道：MCCH（MBMS Point-to-Multipoint Control Channel），MSCH（MBMS Point-to-Multipoint Scheduling Channel），MTCH（MBMS Point-to-Multipoint Traffic Channel），用于P-t-M傳輸下行用戶(hù)信息和控制信息。為了尋呼定制了某MBMS業(yè)務(wù)的用戶(hù)，還定義了一個(gè)專(zhuān)用的尋呼指示信道（MICH）。
　　同P-t-P（Point-to-Point）方式相比，P-t-M方式傳輸可以讓所有定制同一MBMS業(yè)務(wù)的用戶(hù)在一個(gè)公共傳輸信道(FACH)上接收相同數(shù)據(jù)，無(wú)線信道的效率得到很大的提高。
　　綜合考慮下行發(fā)送功率的限制和覆蓋因素，協(xié)議中選定FACH作為MBMS業(yè)務(wù)P-t-M承載的傳輸信道，但P-t-P方式仍然采用專(zhuān)用信道。即在MBMS中具有兩種傳輸模式：傳統(tǒng)的P-t-P模式和新增的P-t-M模式。因?yàn)镕ACH信道的發(fā)射功率比DCH大，在定制業(yè)務(wù)的用戶(hù)很少情況下顯然會(huì)浪費(fèi)功率，所以可以根據(jù)無(wú)線資源占用最少的原則選擇適合的傳輸方式。
　　一個(gè)MBMS業(yè)務(wù)只建立一個(gè)Iu承載，并在小區(qū)組內(nèi)共享PDCP和RLC實(shí)體。CRNC控制在小區(qū)組內(nèi)傳輸多個(gè)P-t-M的MBMS無(wú)線承載數(shù)據(jù)。用戶(hù)可以同時(shí)接收多個(gè)無(wú)線承載數(shù)據(jù)，并分別解碼，在RLC層選擇合并；合并技術(shù)使P-t-M傳輸能獲得非常顯著的接收增益，即便是FACH信道也可以為MBMS提供高達(dá)384kbit/s的高速、可靠傳輸。
　　圖2給出了使用MBMS相比單播方式的優(yōu)勢(shì)。在單播方式中，每個(gè)用戶(hù)與SGSN之間都要建立一條單獨(dú)的連接。服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的負(fù)載與用戶(hù)數(shù)目直接相關(guān)。隨著用戶(hù)數(shù)目的增加，服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載將迅速增加，從而可能會(huì)影響到傳統(tǒng)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

        　　圖2  廣播業(yè)務(wù)的演進(jìn)

3  MBMS業(yè)務(wù)流程
　　由于目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不支持組播和廣播能力，3GPP定義一系列MBMS業(yè)務(wù)流程，增加了Iu接口以及Uu接口處的信令交互過(guò)程，在已有接口上定義了與MBMS業(yè)務(wù)相關(guān)的新消息和新參數(shù)。
　　MBMS包括兩種模式：組播模式和廣播模式。由于組播和廣播模式在業(yè)務(wù)需求上不同，導(dǎo)致其業(yè)務(wù)流程也不同，如圖3所示。會(huì)話開(kāi)始和會(huì)話結(jié)束都由廣播組播業(yè)務(wù)中心BM-SC發(fā)起，為MBMS數(shù)據(jù)傳送建立或釋放相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)資源，包括GTP用戶(hù)面、Iu接口承載和空中承載。該過(guò)程和用戶(hù)加入或退出某個(gè)組播組過(guò)程是完全獨(dú)立的，如用戶(hù)可以在組播會(huì)話開(kāi)始之前或之后激活MBMS業(yè)務(wù)。

        　　圖3  典型的MBMS業(yè)務(wù)流程
　　開(kāi)始，特定的MBMS業(yè)務(wù)信息被送到業(yè)務(wù)服務(wù)器中，該信息通常看作是業(yè)務(wù)通知（通知用戶(hù)MBMS業(yè)務(wù)的相關(guān)信息，如MBMS業(yè)務(wù)的地理范圍、IP組播地址、業(yè)務(wù)開(kāi)始時(shí)間等）。運(yùn)營(yíng)商可考慮多種方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)聲明，最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式就是將其存儲(chǔ)在Web服務(wù)器中，用戶(hù)可以通過(guò)超文本傳輸協(xié)議（HTTP）或者無(wú)線應(yīng)用協(xié)議（WAP）來(lái)下載。當(dāng)然也可以利用現(xiàn)存的短信或者彩信的推送（Push）機(jī)制來(lái)傳送該業(yè)務(wù)通知。還可以利用專(zhuān)門(mén)的MBMS業(yè)務(wù)通知信道來(lái)傳送。
　　在終端用戶(hù)接收到業(yè)務(wù)通知后，用戶(hù)使用業(yè)務(wù)的方式取決于業(yè)務(wù)是廣播方式還是組播方式。如果業(yè)務(wù)是廣播方式，那么用戶(hù)終端只需要簡(jiǎn)單的接收相應(yīng)的信道（在業(yè)務(wù)通知中有詳細(xì)的參數(shù)描述）上就可以了。如果業(yè)務(wù)是組播方式，那么用戶(hù)必須向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起會(huì)話加入（Session Join）請(qǐng)求，這樣用戶(hù)便會(huì)成為相應(yīng)MBMS業(yè)務(wù)組的一位成員，因而可以接收到組播業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)了。
　　在傳輸開(kāi)始時(shí)，BM-SC必須向GGSN發(fā)送會(huì)話開(kāi)始（Session Start）請(qǐng)求。然后GGSN將分配所需的因特網(wǎng)資源，并將該請(qǐng)求前轉(zhuǎn)到相應(yīng)的SGSN，這些SGSN同樣根據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）來(lái)分配所需的無(wú)線資源。最后，MBMS業(yè)務(wù)組中的終端將被通知要開(kāi)始傳送組播業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)了。
　　服務(wù)器接著將多媒體數(shù)據(jù)發(fā)送給BM-SC，隨后BM-SC會(huì)將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到MBMS的承載層。這樣數(shù)據(jù)便會(huì)發(fā)送到加入MBMS業(yè)務(wù)組的所有終端了。
　　最后，服務(wù)器發(fā)送會(huì)話結(jié)束（Session Stop）通知，表示數(shù)據(jù)傳輸階段已經(jīng)結(jié)束。想離開(kāi)MBMS組播業(yè)務(wù)的終端用戶(hù)，可以向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送業(yè)務(wù)離開(kāi)（Service Leave）請(qǐng)求，隨后網(wǎng)絡(luò)便將該用戶(hù)從MBMS業(yè)務(wù)組中刪除。

4  發(fā)展方向
　　在未來(lái)移動(dòng)通信中，MBMS仍然是增加運(yùn)營(yíng)收入的主要應(yīng)用業(yè)務(wù)之一。LTE著重考慮的方面主要包括降低時(shí)延、提高用戶(hù)的數(shù)據(jù)率、增大系統(tǒng)容量和覆蓋范圍以及降低運(yùn)營(yíng)成本等。
　　在LTE中，其扁平式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將弱化RNC的功能，增強(qiáng)E-Node B的調(diào)度（Scheduling）和分段重組（Segmentation/Assembly）功能，同時(shí)能夠支持1.25~20MHz帶寬，極大提高峰值數(shù)據(jù)速率（在20MHz帶寬下支持下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率）。這些方面的改進(jìn)和提高都將為MBMS的進(jìn)一步演進(jìn)鋪平道路。而HSPDA，由于采用了自適應(yīng)調(diào)制編碼、HARQ和快速調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)，可以提供高速下行分組數(shù)據(jù)速率并減少時(shí)延，其理論峰值速率可以達(dá)到14.4Mbit/s。雖然在其實(shí)現(xiàn)上還存在一定的問(wèn)題，但對(duì)于單向發(fā)送的MBMS業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)這種技術(shù)無(wú)疑具有很大的吸引力。
5  阿爾卡特朗訊MBMS特色實(shí)現(xiàn)方案
　　阿爾卡特朗訊在3GPP制定MBMS規(guī)范時(shí)就開(kāi)始了MBMS的跟蹤研究，隨著R6/R7 MBMS改進(jìn)和LTE MBMS規(guī)范工作的推進(jìn)，阿爾卡特朗訊結(jié)合自身在HSDPA/HSUPA方面的領(lǐng)先進(jìn)展和研發(fā)實(shí)力，提出了整套MBMS解決方案。

　　經(jīng)過(guò)跟各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的溝通，最典型的MBMS應(yīng)用有：
　　●mUCC（mobile User Created Contents）：向其他用戶(hù)提供由用戶(hù)自己創(chuàng)作的服務(wù)（包括用手機(jī)拍攝的語(yǔ)音、視頻、圖片等）。
　　●Delayed Download (Joint-Purchase of Contents)：為了優(yōu)化無(wú)線資源，當(dāng)需要MBMS服務(wù)的用戶(hù)數(shù)超過(guò)一個(gè)門(mén)限，才會(huì)傳輸MBMS內(nèi)容。
　　●T-Commerce：當(dāng)用戶(hù)在家時(shí)可以通過(guò)手機(jī)瀏覽商店貨品信息。如果用戶(hù)確定要買(mǎi)，可以再提供額外的服務(wù)用于下訂單或付款。
　　●Remote Education：由于沒(méi)有足夠時(shí)間或其它因素，學(xué)生無(wú)法親自參加課程培訓(xùn)�？梢酝ㄟ^(guò)MBMS接受在線的遠(yuǎn)程教學(xué)并可參加遠(yuǎn)程考試（例如大學(xué)入學(xué)考試、TOFEL等）。
　　●Multipoint Video Conference。

　　阿爾卡特朗訊把在R4/R5產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用中積累的優(yōu)異的產(chǎn)品性能和無(wú)線資源管理算法有機(jī)地植入MBMS，最大限度地發(fā)揮MBMS的優(yōu)勢(shì)，為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和終端用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)
　　1 TS23.246 MBMS Architecture and functional description
　　2 TS25.346 Introduction of the Multimedia Broadcast 
Multicast Service in the Radio Access Network stage 2
　　3 汪勇剛(上海貝爾阿爾卡特研究與創(chuàng)新中心). WCDMA增強(qiáng)無(wú)線接入技術(shù): 從R5到R6. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù). 2004, 10
    (來(lái)源：中國(guó)聯(lián)通網(wǎng))