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wcdma/gsm組播和廣播業(yè)務(wù)技術(shù)簡介組播和廣播是一種從一個數(shù)據(jù)源向多個目標(biāo)傳送數(shù)據(jù)報文的技術(shù)。在傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)中,小區(qū)廣播業(yè)務(wù)(cbs:cell broadcast service)允許低比特率數(shù)據(jù)通過小區(qū)共享廣播信道向所有用戶發(fā)送,屬于消息類業(yè)務(wù)。 現(xiàn)在,人們對移動通信的需求已不再滿足于電話和消息業(yè)務(wù),隨著internet的迅猛發(fā)展,大量多媒體業(yè)務(wù)涌現(xiàn)出來,其中一些應(yīng)用業(yè)務(wù)要求多個用戶能同時接收相同數(shù)據(jù),如視頻點播、電視廣播、視頻會議、網(wǎng)上教育、互動游戲等。這些移動多媒體業(yè)務(wù)與一般的數(shù)據(jù)相比,具有數(shù)據(jù)量大、持續(xù)時間長、時延敏感等特點。目前的ip組播技術(shù)只適用于有線ip網(wǎng)絡(luò),不適用于移動網(wǎng)絡(luò),因為移動網(wǎng)絡(luò)具有特定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能實體和無線接口,這些都與有線ip網(wǎng)絡(luò)不同。為了有效地利用移動網(wǎng)絡(luò)資源,wcdma/gsm全球標(biāo)準(zhǔn)化組織3gpp提出了組播和廣播業(yè)務(wù)(mbms:multimedia broadcast/multicast service),在移動網(wǎng)絡(luò)中提供一個數(shù)據(jù)源向多個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的點到多點業(yè)務(wù),實現(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不僅能實現(xiàn)純文本低速率的消息類組播和廣播,而且還能實現(xiàn)高速多媒體業(yè)務(wù)的組播和廣播,這無疑順應(yīng)了未來移動數(shù)據(jù)發(fā)展的趨勢。wcdma/gsm網(wǎng)絡(luò)中組播和廣播業(yè)務(wù)的實現(xiàn)組播和廣播業(yè)務(wù)mbms基于wcdma/gsm分組網(wǎng),通過增加一些新的功能實體,如廣播組播業(yè)務(wù)中心bm-sc,對已有的分組域功能實體如sgsn、ggsn、rnc和ue等增加mbms功能,并定義了新的邏輯共享信道來實現(xiàn)空口資源共享。mbms的網(wǎng)絡(luò)參考模型如圖1所示,其中的虛線為可選擇的接口,可根據(jù)運營商的業(yè)務(wù)需要決定是否支持。mbms承載業(yè)務(wù)的邊緣為gmb、gi參考點,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接口為用戶面承載功能。這里唯一新增的接口是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)框架廣播組播業(yè)務(wù)中心bm-sc為新增的移動網(wǎng)功能實體,它是內(nèi)容提供者的入口,用于授權(quán)和在移動網(wǎng)中發(fā)起mbms承載業(yè)務(wù),并按照預(yù)定時間計劃傳送mbms內(nèi)容。其功能包括: 對第三方內(nèi)容提供商鑒權(quán)、授權(quán)和計費; 提供mbms傳輸相關(guān)參數(shù),如qos、組播廣播區(qū)域,發(fā)起和終止mbms傳輸資源; 從外部數(shù)據(jù)源接收并傳送mbms內(nèi)容,安排mbms會話傳送并告知用戶,會話重傳等; 業(yè)務(wù)聲明,包括媒體描述、會話描述如組播業(yè)務(wù)標(biāo)識、地址、傳送時間等。對已有的wcdma/gsm分組網(wǎng)功能實體ggsn、sgsn、rnc/bsc和ue,也需要增加mbms相關(guān)功能和過程,其中針對mbms新增如下功能: ue支持激活/去激活mbms業(yè)務(wù);mbms安全相關(guān)功能,如對內(nèi)容進行加密和一致性保護;接收mbms業(yè)務(wù)聲明、尋呼信息或支持同步業(yè)務(wù);根據(jù)mbms會話標(biāo)識決定是否忽略mbms會話。 ran/bsc在預(yù)定的組播或廣播業(yè)務(wù)區(qū)域傳送mbms數(shù)據(jù),組播模式下ran根據(jù)小區(qū)中當(dāng)前服務(wù)用戶數(shù)目和可用無線資源選擇合適的無線承載,即選擇共享信道或?qū)S行诺?支持核心網(wǎng)發(fā)起和終止mbms傳送;支持mbms接收者在rnc間的移動,這可能會引起一些數(shù)據(jù)的丟失;支持傳輸mbms業(yè)務(wù)聲明、尋呼信息、mbms并行業(yè)務(wù),如接收mbms視頻內(nèi)容同時進行語音呼叫和消息業(yè)務(wù)。 sgsn對用戶進行網(wǎng)絡(luò)控制;支持mbms接收者在sgsn間的移動;組播業(yè)務(wù)計費,包括后付費和預(yù)付費用戶;根據(jù)ggsn發(fā)送的通知建立或釋放iu、gn承載。 ggsn作為mbms數(shù)據(jù)的ip組播業(yè)務(wù)節(jié)點,根據(jù)bm-sc的通知請求為廣播或組播傳送建立或釋放用戶面承載;從bm-sc或其它數(shù)據(jù)源接收ip組播內(nèi)容,并通過gtp隧道路由;以及消息通知、計費數(shù)據(jù)手機、業(yè)務(wù)(qos)協(xié)商。 camel業(yè)務(wù)環(huán)境cse與sgsn間的接口利用camel為預(yù)付費用戶提供mbms業(yè)務(wù);小區(qū)廣播中心cbc可用于向用戶發(fā)布mbms業(yè)務(wù)聲明;組播廣播業(yè)務(wù)中心bm-sc通過開放業(yè)務(wù)環(huán)境osa(open service architecture)與第三方進行交互。mbms包括組播模式和廣播模式。組播模式需要用戶簽約相應(yīng)組播組,進行業(yè)務(wù)激活,并產(chǎn)生相應(yīng)的計費信息。由于組播和廣播模式在業(yè)務(wù)需求上存在不同,導(dǎo)致其業(yè)務(wù)流程也不同,具體參見圖2、圖3。 圖2 mbms組播模式業(yè)務(wù)流程圖3 mbms廣播模式業(yè)務(wù)流程mbms業(yè)務(wù)聲明機制可使用戶得到mbms業(yè)務(wù)的相關(guān)信息,如地理范圍、ip組播地址、業(yè)務(wù)開始時間等。運營商可考慮采用多種方式來實現(xiàn)業(yè)務(wù)聲明,如通過小區(qū)廣播、mbms廣播模式、mbms組播模式、push機制(wap、sms、mms)、url(http、ftp)。用戶加入或退出某個組播組,可通過igmp(internet group management protocol)協(xié)議或mld(multicast listener discovery)協(xié)議來實現(xiàn)。ue和ggsn必須支持igmp(ipv4)/mld(ipv6)協(xié)議,通過已建立的ue與ggsn間的承載通道,ue向ggsn發(fā)送igmp/mld的join、leave消息。在用戶加入后,cn、ran節(jié)點都將保存該用戶多播業(yè)務(wù)的mbms內(nèi)容(mbms context)。 會話的開始、結(jié)束是由廣播組播業(yè)務(wù)中心bm-sc發(fā)起的,觸發(fā)由mbms數(shù)據(jù)傳送建立或釋放相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源,包括gtp用戶面、iu接口和空中承載。該過程與用戶加入或退出某個組播組過程完全獨立。mbms通知是指網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知ue將傳送mbms數(shù)據(jù)。mbms承載內(nèi)容(mbms bearer context)包括所有的mbms承載相關(guān)信息,在mbms數(shù)據(jù)傳送階段建立,保存在sgsn、ggsn和rnc中。由于mbms業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流量較大、持續(xù)時間較長,為了節(jié)省空口資源,wcdma網(wǎng)絡(luò)提出了一種新的邏輯共享信道,rnc根據(jù)一定的規(guī)則決定mbms數(shù)據(jù)通過共享信道或?qū)S行诺老掳l(fā)給ue,具體采用何種規(guī)則則由運營商自行決定。例如,rnc可根據(jù)每個小區(qū)中加入組播的用戶數(shù)目大于某閥值時使用共享信道。目前的移動網(wǎng)絡(luò)不支持多播和廣播能力,因此必須為wcdma/gsm定義一系列mbms業(yè)務(wù)流程: mbms多播業(yè)務(wù)激活流程(mbms multicast service activation procedure); mbms會話開始流程(mbms session start procedure); mbms登記流程(mbms registration procedure); mbms會話結(jié)束流程(mbms session stop procedure); mbms去登記流程(mbms de-registration procedure); mbms多播業(yè)務(wù)去激活流程(mbms multicast service de-activation procedure); iu承載釋放流程(iu bearer plane release procedure); ran資源建立(ran resource setup); sgsn間ra更新過程流程 (inter sgsn routing area update procedure); sgsn間srna遷移流程(inter sgsn serving rns relocation procedure); mbms廣播業(yè)務(wù)激活(mbms broadcast service activation); mbms廣播業(yè)務(wù)去激活(mbms broadcast service de-activation); mbms廣播會話開始流程(mbms broadcast session start procedure)。為實現(xiàn)上述流程,需要在wcdma/gsm分組網(wǎng)的已有接口上,包括sgsn與ggsn之間的gn/gp接口,sgsn與rnc之間的iu接口,rnc之間的iur接口,定義mbms業(yè)務(wù)相關(guān)的消息和參數(shù),同時還需要新定義bm-sc與ggsn之間的控制接口協(xié)議。在業(yè)務(wù)質(zhì)量方面,移動網(wǎng)絡(luò)需要對mbms qos進行控制。與其它點到點數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不同,mbms僅僅支持background、streaming兩種業(yè)務(wù)類型,background適于消息和下載類應(yīng)用,streaming適于流應(yīng)用,同時mbms還需要支持較高的sdu錯誤率。mbms數(shù)據(jù)分發(fā)的路徑,包括多個rnc和sgsn,所有的路徑均使用相同的qos。對于mbms,移動網(wǎng)不需要進行qos協(xié)商機制,這就意味著可能會有一些mbms業(yè)務(wù)路徑因qos需求不能滿足而導(dǎo)致路徑下的用戶業(yè)務(wù)失敗。從嚴(yán)格意義上說,mbms是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù),基于mbms技術(shù)可實現(xiàn)許多應(yīng)用。表1是一些基于mbms的具體業(yè)務(wù)應(yīng)用的典型數(shù)據(jù)比特率。 表1 mbms應(yīng)用的典型媒體類型和數(shù)據(jù)速率mbms媒體的編解碼和格式,包括音頻、視頻、圖片、文本等多種媒體類型,3gpp將定義媒體編解碼和格式的最小集合,來實現(xiàn)業(yè)務(wù)的互通。mbms媒體編解碼和格式的最小集合將與分組流業(yè)務(wù)和多媒體消息業(yè)務(wù)的媒體編解碼和格式保持一致。在mbms安全方面,ue和bm-sc之間可對組播和廣播內(nèi)容進行加密和完整性保護,bm-sc必須能對每個組播和廣播內(nèi)容提供者進行鑒權(quán)和授權(quán)。mbms與其它業(yè)務(wù)之間存在著一定的相互作用,當(dāng)用戶需要將通過mbms接收的內(nèi)容進行存儲并轉(zhuǎn)發(fā)給其它用戶時,需要考慮數(shù)據(jù)權(quán)限管理(drm:digital right management)的限制和相應(yīng)的計費能力。當(dāng)與用戶信息相互作用時,mbms用戶業(yè)務(wù)將使用通用用戶信息gup(generic user profile)機制。目前,3gpp對mbms的標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進行之中,預(yù)計可在2004年3月份完成,屬于r6業(yè)務(wù)特性。其中,mbms的業(yè)務(wù)需求、結(jié)構(gòu)和功能描述已經(jīng)完成,接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的各個接口協(xié)議和消息流程正在制訂中。mbms的業(yè)務(wù)流程比較復(fù)雜,涉及到很多網(wǎng)絡(luò)實體,包括ue、rnc、sgs

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