多媒體廣播業(yè)務(wù)在TD-SCDMA系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

摘要　多媒體廣播主要是指移動(dòng)終端用戶在具有操作系統(tǒng)和視頻功能的智能移動(dòng)終端上以頻道或信道的形式接收廣播形式的數(shù)字音視頻內(nèi)容（例如電視等）。多媒體廣播有兩種主要技術(shù)種類：一種是廣電系統(tǒng)的大區(qū)制的地面廣播手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)，另一種是基于移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩網(wǎng)的MBMS（多媒體廣播和組播技術(shù)）標(biāo)準(zhǔn)。本文主要討論在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中，如何實(shí)現(xiàn)MBMS技術(shù)來(lái)承載多媒體廣播業(yè)務(wù)。

1、引言

　　多媒體業(yè)務(wù)是目前被業(yè)界看好的一個(gè)非常有潛力的應(yīng)用。多媒體廣播主要是指移動(dòng)終端用戶在具有操作系統(tǒng)和視頻功能的智能移動(dòng)終端上以頻道或信道的形式接收廣播形式的數(shù)字音視頻內(nèi)容（例如電視等）。多媒體廣播有兩種主要技術(shù)種類：一種是廣電系統(tǒng)的大區(qū)制的地面廣播手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)，另一種是基于移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩網(wǎng)的MBMS（多媒體廣播和組播技術(shù)）標(biāo)準(zhǔn)。本文將主要討論在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中，如何實(shí)現(xiàn)MBMS技術(shù)來(lái)承載多媒體廣播業(yè)務(wù)。

2、MBMS的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

　　組播和廣播是指從一個(gè)數(shù)據(jù)源向多個(gè)目標(biāo)傳送數(shù)據(jù)報(bào)的方式。在傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，小區(qū)廣播業(yè)務(wù)（Cell Broadcast Service）也可以完成廣播的功能，但僅允許低比特率數(shù)據(jù)通過(guò)小區(qū)共享廣播信道向所有用戶發(fā)送，基本上只能用于發(fā)送文本信息，已經(jīng)很難滿足今天人們的要求。所以，3GPP在R6版本中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多媒體的廣播和組播功能。

　　3GPP是在R6中引入MBMS（Multimedia Broadcast and Multicast Service）功能，是一種面向于組播和廣播的業(yè)務(wù)，基于WCDMA/GSM分組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)增加一些新的功能實(shí)體（廣播組播業(yè)務(wù)中心BM-SC），并對(duì)已有的分組域功能實(shí)體（如SGSN，GGSN，RNC，UE等）增加MBMS功能支持來(lái)實(shí)現(xiàn)，并在空中接口上定義了新的邏輯共享信道來(lái)實(shí)現(xiàn)空口資源共享。

　　3GPP定義的MBMS業(yè)務(wù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，特別是組播業(yè)務(wù)。在2006年3月，Vodafone提出了廣播模式進(jìn)行增強(qiáng)，以便于用廣播模式進(jìn)行承載手機(jī)電視業(yè)務(wù)。因此，這個(gè)方案的提出，有利于加快MBMS產(chǎn)業(yè)的速度。

　　3GPP在R7中繼續(xù)研究增強(qiáng)型的MBMS業(yè)務(wù)。研究重點(diǎn)主要在兩方面：一方面是MBMS SFN。在R6中，MBMS業(yè)務(wù)和其他非MBMS業(yè)務(wù)（例如話音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等），在同一個(gè)載波中運(yùn)行；在R7中，3GPP提出了在一個(gè)單獨(dú)的載波上運(yùn)行MBMS業(yè)務(wù)，因?yàn)镸BMS是一個(gè)純下行的業(yè)務(wù)，不需要上行反饋。這種思想稱之為MBMS SFN方案。另一個(gè)研究的重點(diǎn)就是雙接收機(jī)，這是針對(duì)終端而言的。對(duì)于FDD的終端來(lái)說(shuō)，如果MBMS在一個(gè)單獨(dú)的載波上運(yùn)行，那么終端只有通過(guò)雙接收機(jī)，才能同時(shí)接收非MBMS業(yè)務(wù)和MBMS業(yè)務(wù)。針對(duì)R6版MBMS設(shè)計(jì)的過(guò)于復(fù)雜的情況，R7也進(jìn)行了一些簡(jiǎn)化過(guò)程。

　　目前，F(xiàn)DD，HCR TDD和TD-SCDMA都已基本完成了各自MBMS SFN的標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程。

3、MBMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　MBMS有廣播和組播兩種工作模式。廣播模式是指多媒體數(shù)據(jù)從一個(gè)業(yè)務(wù)源被單向發(fā)送給廣播服務(wù)區(qū)域內(nèi)的所有UE；組播模式與廣播模式十分類似，但接收范圍只限于已申請(qǐng)?jiān)摱嗝襟w業(yè)務(wù)的UE。

　　MBMS的網(wǎng)絡(luò)參考模型參見(jiàn)圖1。MBMS承載業(yè)務(wù)的邊緣是Gmb和Gi參考點(diǎn)，即廣播組播業(yè)務(wù)中心BM-SC與GGSN之間的接口，Gmb接口提供控制面功能，Gi接口是用戶面承載功能。這里惟一新增的接口是Gmb接口，其它都是WCDMA/GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)存在的接口。

圖1　WCDMA/GSM網(wǎng)絡(luò)中組播和廣播業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)框架

　　對(duì)于傳統(tǒng)的分組域業(yè)務(wù)，每個(gè)用戶都會(huì)和核心網(wǎng)建立一條點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路。MBMS業(yè)務(wù)是一個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)的業(yè)務(wù)。在Iu鏈路上，只建立一個(gè)承載，為多個(gè)用戶所共享。而且在空口接口上，可以根據(jù)小區(qū)內(nèi)使用該業(yè)務(wù)用戶量的多少，決定使用公共信道，即PTM方式；或通過(guò)使用專用信道，即PTP方式，為用戶提供服務(wù)。

　　MBMS是一個(gè)端到端的業(yè)務(wù)，涉及到CN，RAN和終端。CN的改動(dòng)對(duì)WCDMA和TD-SCDMA是相同的。RAN側(cè)的改動(dòng)對(duì)WCDMA和TD-SCDMA也是相同的，兩者的區(qū)別僅在于物理層。

4、TD-MBMS技術(shù)方案介紹

　　基于3GPP的R6版本的MBMS的頻譜效率較低，只有0.02～0.2bit/s/Hz，而且業(yè)務(wù)流程和接入網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度都較高。所以在R7版本中，3GPP提出了在專用載波上承載MBMS業(yè)務(wù)的思想，即MBMS SFN的概念。

　　目前，正在CCSA內(nèi)研究制定的TD-MBMS技術(shù)方案，基于R6 MBMS，吸取了R7中的一些思想，并結(jié)合了TD-SCDMA自身的特點(diǎn)。其主要思想是在N頻點(diǎn)TD-SCDMA中，采用相同頻點(diǎn)的相同時(shí)隙，來(lái)提供MBMS業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)稱UTN方式。

　　UTN（同時(shí)隙網(wǎng)）技術(shù)，要所有相鄰基站同步發(fā)射相同的無(wú)線信號(hào)。如圖2所示，在UTN模式下，UE可以將來(lái)自于不同基站的信號(hào)視為多徑信號(hào)。因此，UTN大大提高了頻譜利用率。

圖2　UTN示意圖

　　通過(guò)UTN方式可實(shí)現(xiàn)多媒體廣播業(yè)務(wù)，即全網(wǎng)采用UTN進(jìn)行組網(wǎng)（見(jiàn)圖3）；也可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域多媒體廣播業(yè)務(wù)，即在區(qū)域地區(qū)采用UTN組網(wǎng)（見(jiàn)圖4）。圖5所示為某一UTN網(wǎng)絡(luò)所使用的頻率，在不同地域（非相鄰地域）可以重用，組成另外一個(gè)區(qū)域化的UTN網(wǎng)絡(luò)；但這兩個(gè)區(qū)域化的UTN網(wǎng)絡(luò)必須有一定的物理隔離度。

圖3　全網(wǎng)UTN組網(wǎng)

圖4　區(qū)域化UTN組網(wǎng)

圖5　區(qū)域化UTN組網(wǎng)的頻率資源重用

　　在TS-SCDMA現(xiàn)有的N頻點(diǎn)系統(tǒng)中，UTN模式可以與N頻點(diǎn)模式進(jìn)行時(shí)分復(fù)用或頻分復(fù)用。

　　如圖6所示，在UTN組網(wǎng)方式下，同一個(gè)MBMS業(yè)務(wù)，在相同的載波、相同的時(shí)隙上同步發(fā)送，UTN模式占用的時(shí)隙和頻點(diǎn)可靈活分配。一個(gè)MBMS業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙數(shù)，取決于它的速率。一個(gè)頻點(diǎn)的一個(gè)UTN時(shí)隙可以提供128～192kbit/s數(shù)據(jù)率，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要，配置更多的頻點(diǎn)或時(shí)隙。

圖6　N頻點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中UTN的組網(wǎng)示例

　　由于在TD-SCDMA中，已通過(guò)GPS實(shí)現(xiàn)了基站同步，因此實(shí)現(xiàn)同一RNC內(nèi)的內(nèi)容同步，對(duì)TD-SCDMA來(lái)說(shuō)不需要增加額外的處理。

5、結(jié)束語(yǔ)

　　目前，雖然MBMS R6版本的標(biāo)準(zhǔn)已完成，但由于其復(fù)雜性及頻率利用率較低，使得其市場(chǎng)應(yīng)用前景不是很明朗，因此各系統(tǒng)廠家遲遲未能推出其商用產(chǎn)品。而TD-SCDMA由于全網(wǎng)同步的特性，使得在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)MBMS業(yè)務(wù)有著天然的優(yōu)勢(shì)。因此，TD-MBMS技術(shù)的明確以及標(biāo)準(zhǔn)的制定，非常有利于TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)和加強(qiáng)TD-SCDMA技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。