MBMS技术介绍
MBMS技术与应⽤分析
为了有效地利⽤移动⽹络资源，全球标准化组织3GPP提出两种⼴播服务的⽅法：⼀种是利⽤⼩区⼴播服务，这种⽅法是在GSM系统上发展出来的，因此只能提供⽂字模式的⼴播服务；另外⼀种是多媒体⼴播组播服务（MBMS：MultimediaBroadcastMulticastService），由⼀个数据源向多个⽤户发送数据的点到多点业务，实现⽹络资源共享，包括移动核⼼⽹和接⼊⽹资源共享，尤其是空⼝资源共享。3GPP定义的MBMS不仅能实现纯⽂本低速率的消息类组播和⼴播，⽽且能实现⾼速率的多媒体业务组播和⼴播，这⽆疑顺应了未来移动数据发展的趋势。 技术特点
MBMS对原有WCDMA⽹络主要的改动是：增加⼴播组播业务中⼼（BM-SC：Broadcast-MulticastServiceCentre）⽹元，对现有PS域相关⽹元进⾏MBMS功能升级，以⽀持MBMS特有接⼝功能（如Gmb）、特有信道（如MICH、MTCH/MCCH/MSCH）、特有物理层过程（FACH信道选择性合并、PTM与PTP切换）和特有业务流程（如订阅）。
在终端⽅⾯，MBMS仍然最⼤限度地继承了已有的3GPP标准，在终端耗电、存储、多媒体处理、显⽰
等技术得到改善的同时，原有基带处理功能也有所增强。因此，承载宽带多媒体业务的MBMS终端与现有终端保持了很好的统⼀性。
在带宽⽅⾯，MBMS可以最⼤使⽤256kbit/s的速率进⾏下载和流媒体的传送。在互动⽅⾯，MBMS本⾝没有定义特别的上⾏信道，但可以利⽤已有上⾏控制信道进⾏业务订阅、业务加⼊等业务控制流程，同时利⽤上⾏业务信道实现与下⾏⼴播/组播配合的⼀些交互类业务的实现。 在容量⽅⾯，MBMS提供点到多点传送多媒体的发送机制，提供所谓“SendOnce，ChargeManytimes”的业务模式，资源消耗与⽤户数的增长⽆关，从⽽为节省3G⽹络紧张的空⼝资源和Iub⼝传输资源，规避移动⽹络容量劣势寻到了根本解决途径。
MBMS技术原理与⽹络结构
1．⽹络结构
MBMS基于WCDMA/GSM分组⽹，通过增加⼀些新的功能实体—⼴播组播业务中⼼BM-SC，对已有的分组域功能实体如
SGSN（ServingGSN）、GGSN（GatewayGSN）、RNC（RadioNerwork Controller）和UE（User Equipment）等增加MBMS功能，来实现⼴播组播业务，并定义了新的逻辑共享信道以实现空⼝资源
共享。
MBMS的业务实现主要通过⽤户侧的UE和⽹络侧的BM-SC来实现：
●在⽤户⾯，MBMS使⽤特定的Qos通过Gi⼝向UE分发组播数据包。
●在控制⾯，业务提供机制包括：管理UE的MBMS服务承载业务的激活状态（组播模式下）、业务的外购版权确定（组播模式下）、提供会话的触发和中⽌控制并管理数据分发的承载资源（组播和⼴播模式下）。
图 1 MBMS⽹络架构
2．功能实现
MBMS新增功能实体⼴播组播业务中⼼（BM－SC），是内容提供者的⼊⼝，⽤来授权和在移动⽹中发起MBMS承载业务，并按预定时间
计划传送MBMS内容。其功能包括：
●对第三⽅内容提供商的鉴权、授权和计费；
●提供MBMS传输相关参数，如QoS、组播⼴播区域；
●发起和终⽌MBMS传输资源；
●从外部数据源接收并传送MBMS内容、安排MBMS会话传送并告知⽤户、会话重传等；
●业务声明，包括媒体描述、会话描述，如组播业务标识、地址、传送时间等。
对已有的WCDMA/GSM分组⽹功能实体GGSN、SGSN、RNC/BSC和UE，也需要增加MBMS相关功能和过程。其针对MBMS新增功能
有以下四部分。
●GGSN作为MBMS数据的IP组播业务节点，根据BM-SC的通知请求为⼴播或组播传送建⽴或释放⽤户⾯承载；从BM-SC或其它数据源接
收IP组播内容，并通过GTP隧道路由；以及消息通知、计费数据⼿机、业务（QoS）协商。
●SGSN对⽤户进⾏⽹络控制；⽀持MBMS接收者在SGSN间的移动；组播业务计费，包括后付费和预付费⽤户；根据GGSN发送的通知建
⽴或释放Iu、Gn承载。
●RAN在预定的组播或⼴播业务区域传送MBMS数据，组播模式下RAN根据⼩区中当前服务⽤户数⽬和可⽤⽆线资源选择合适的⽆线承载，即选择共享信道或专有信道；⽀持核⼼⽹发起和终⽌MBMS传送；⽀持MBMS接收者在RNC间的移动，这可能会引起⼀些数据的丢失；
⽀持传输MBMS业务声明、寻呼信息、MBMS并⾏业务，如接收MBMS视频内容，同时进⾏语⾳呼叫和消息业务。
●UE⽀持激活/去激活MBMS业务；MBMS安全相关功能，如对内容进⾏加密和⼀致性保护；接收MBMS业务声明、寻呼信息或⽀持同步
业务；根据MBMS会话标识决定是否忽略MBMS会话。
3．链路层主要技术
引⼊MBMS时，需要对物理层所做的修改主要有以下⼏点：
●增加⼀个新的类似PICH的MBMS通知指⽰信道（MICH）；
●在⼩区中增加S-CCPCH操作，尽可能与邻⼩区保持同步。
MBMS数据通过Uu接⼝发送给UE，既可以使⽤点到点传输，例如使⽤现有的PDCH功能，也可以使⽤点到多点的传输。
点对点传输⽤来传送MBMS特有的控制/⽤户⾯信息，以及专⽤的控制/⽤户⾯信息。这些信息在RRC连接模式下，在UE和⽹络之间传送。这种模式只适于MBMS组播模式，对于⼀个UE，如果在CELL_FACH、CELL_DCH、DCCH或DTCH信道上，则允许使⽤现有的映射关系，映射到传输信道。点到多点传输⽤来传送MBMS特有的控制/⽤户⾯信息。这些信息是在RRC连接或空闲模式下，在⽹络和处于空闲或者RRC连接模式下的⼏个UE之间传送。这种模式适⽤于MBMS的⼴播和组播模式。
UE端有两种组合⽅式提⾼接收性能：
●选择性合并：UE将TTIs组合在L2重排序缓冲区中，这样就能够允许不同⽆线链路之间更长的时移。选择性合并所允许的时移能够达到
⼏个TTI。选择性合并能够获得3.7～4.8dB的增益；
●软合并：当前⼩区和邻近⼩区的发送时间保持在1TTI＋⼀个时隙之内,UE在物理层可以对接收的信息进⾏软合并。使⽤软合并能够在选
择性合并的基础上进⼀步获得2～3dB的增益。
为了⽀持MBMS⽤户平⾯和控制平⾯的传输，在MAC层的MAC-c/sh实体加⼊了⼀个新的功能实体MAC-m，该实体主要是⽤于完成点到多点传输模式中逻辑信道MTCH、MCCH、MSCH到传输信道FACH的映射，在点到点模式中，采⽤逻辑信道DTCH和DCCH。
组播模式和⼴播模式的业务流程
1．组播模式业务流程
MBMS组播业务的提供有以下⼏个特定的过程，签约、⽤户加⼊、⽤户退出为⽤户的个⼈⾏为，由⽤户发起，其他流程则由系统完成。
签约：建⽴⽤户和业务提供者之间的关系，签约信息由BM－SC记录。
业务声明：MBMS业务声明机制可使⽤户得到MBMS业务的相关信息，如地理范围、IP组播地址、业务开始时间等。运营商可考虑采⽤多种⽅式来实现业务声明，如通过⼩区⼴播、MBMS⼴播模式、MBMS组播模式、PUSH机制（WAP、SMS、MMS）、URL（HTTP、
FTP）。
⽤户加⼊和⽤户退出：⽤户加⼊或退出某个组播组，可通过IGMP（InternetGroupManagementProtocol）协议或MLD（Multicast Listener Discovery）协议来实现。
会话开始和会话结束：由⼴播组播业务中⼼BM-SC发起，触发由MBMS数据传送建⽴或释放相应的⽹络资源，包括GTP⽤户⾯、Iu接⼝和空中承载。该过程与⽤户加⼊或退出某个组播组过程完全独⽴。
MBMS通知：指⽹络侧通知UE将传送MBMS数据。
数据传送：MBMS数据传送给UE。
2．⼴播模式业务流程
与组播业务不同，在⼴播模式下，⽤户⽆需加⼊组播组。⽤户在接收⼴播业务和退出时，需要在本地进⾏业务激活和去激活的过程，⽽⽆需进⾏⽹络和UE间的交互。
3．组播业务的实现
基于MBMS技术的业务与应⽤
MBMS提供了⼀套完全由WCDMA移动运营商运营和控制的⼴播/多播传输通道，并可以利⽤蜂窝⽹已有的双向信道实现交互。因此，运营商在MBMS之上可以提供多种多样的移动多媒体业务。
从实现⽅式来看，除了⼴播业务，MBMS还可以提供更丰富的组播业务，由于采⽤了点对点修复机制，还可以实现⾼可靠的下载业务。MBMS不仅可⽤于承载⽤户主动订阅的业务，还可以为⽤户提供多种丰富的“PUSH”业务，⽐如移动⼴告、公告信息等。
不同的媒体类型所需要的速率也各不相同，在3GPP⽤户业务规范中，给出了⼀个各类业务的速率信息。
由表1可以看出，MBMS典型应⽤的速率要求与所使⽤的媒体类型有关，其传送视频类业务时所需要的带宽最⾼。
业务组合可能存在以下⼏种形式：
●视频直播节⽬：约10～15个频道，如新闻、娱乐、电视剧、动漫、财经等；
●⾳频直播节⽬：约8～10个频道；
●点播业务：短⽚、卡通动漫，为⼿机终端及⽤户喜好制定特别的点播节⽬；
●数据业务。
业务组合的基本⽅法：通过⽤户需求市场调查结果，把⽤户分为若⼲类型，根据⽤户类型的不同，对上述提供的各种节⽬进⾏组合，形成多个节⽬包，再与数据业务、点播业务进⾏搭配同时提供给⽤户，供⽤户选择，从⽽简化节⽬定制过程和⽤户管理。
●把⽤户普遍感兴趣的2～3个视频频道（如新闻频道、综合娱乐频道、财经频道等）和数个⾳频节⽬作为基础节⽬包，以优惠的价格提供
给⽤户使⽤，其余视频节⽬和⾳频节⽬按频道收费；
●点播业务可按次收费，也可包⽉；
●数据业务与视频业务、点播业务同时提供，⽤户也可以单独选择数据业务。
MBMS与其他多媒体⼴播组播技术的⽐较
移动多媒体⼴播组播的实现技术主要分为三类：⼀是基于移动⽹络的技术，MBMS属于这类技术；⼆是基于地⾯数字⼴播⽹的技术，如欧洲的DVB-H，三是基于卫星⼴播的技术，如韩国S-DMB。这三类技术各有其特点，下⾯对MBMS、基于卫星的实现技术和基于地⾯数字⼴
播⽹的实现技术进⾏简单⽐较。
根据表2中的对⽐和分析可以看出，基于移动⽹络的实现技术虽然能够较好地实现移动视频⼴播业务，并且在⽤户个性化操作及互动⽅⾯也有⼀定的优势，但频率使⽤的经济性相对较差。⽽基于地⾯数字⼴播⽹络的实现技术只需在数字⼴播电视⽹络的基础上进⾏较简单的升级即可提供移动视频⼴播，由于其完善的⼴播式下⾏传输及在⽹络建设成本和运营成本上的巨⼤优势，基于地⾯数字⼴播⽹络的实现技术是开展移动视频⼴播业务较好的下⾏传输技术。但从业务整体考虑，此类技术必须与移动⽹络的上⾏技术相结合才能够实现⽹络与⽤户之间的双向通信。
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