在传统的3G系统中,MBMS的架构、承载以及对无线资源的利用等方面仍然无法满足用户和运营商对手机电视业务的需求,因此MBMS在R8中进行了重大演进,包括对MBMS的架构演进、承载类型的演进和传输方式的演进。

MBMS架构的演进

        传统的MBMS是基于对3G网络的改进而实现的,它一方面通过增加新的功能实体BM-SC(广播组播业务中心)来提供和管理MBMS业务,另一方面对已有功能实体(包括GGSN、SGSN、BSC/RNC和UE)进行改进来提供MBMS支持。虽然这是一种实现MBMS的快捷方式,但是由于要依附于已有的网络架构,因此会对MBMS的应用有一定的局限。由于手机电视业务本身需要消耗较多的网络资源(由于播放时间长、数据量大等因素),这就要求MBMS提供更简单灵活、节约资源的架构。

        首先,由于传统的MBMS架构要涉及已有网络中的每层结点,因此MBMS业务的层次较多(从BM-SC到UE),其后果是不仅增加了用户与网络进行信令交互的复杂性,而且造成了业务数据传输的资源浪费。其次,传统架构中的MBMS节点是绑定在已有的网络节点上的,这使得MBMS业务必须要与一般的单播业务分享设备和资源,不利于运营商对MBMS业务的部署和拓展。

传统的MBMS架构

传统的MBMS架构

        传统的MBMS是通过对3G网络的改进而实现的,主要包括两方面:新增功能实体BM-SC和在已有的功能实体上增加MBMS功能,如图所示。

        BM-SC是MBMS的核心功能实体,负责提供和管理MBMS业务。对于内容提供方,它是MBMS业务内容的入口;对于承载网络,它负责授权和发起MBMS业务,以及调度和传输MBMS业务数据。BM-SC通过两个控制面接口(Gmb接口、Mz接口)实现对MBMS业务的控制。其中Gmb接口支持GGSN与BM-SC之间的信令交互,是MBMS承载业务的边缘;Mz接口支持在不同的BM-SC之间进行信令交互,为MBMS业务提供了在BM-SC之间漫游的能力。此外,BM-SC通过Gi接口传送MBMS业务数据。

        GGSN、SGSN会按照BM-SC提供的业务要求建立或释放MBMS承载,同时负责通过所建立的承载将来自BM-SC的业务数据发送到下游。在GGSN、SGSN中需要保存必要的业务信息,以及提供对应的承载资源。对于组播,GGSN、SGSN会参与用户与BM-SC的信令交互,并保存相关的用户信息。UTRAN/GERAN会按照BM-SC的信令要求向UE发送来自上游的业务数据,并且在组播模式下根据用户的数目来选择合适的无线传输方式。UE是MBMS业务的接收端,对于组播,UE需要通过发起激活/去激活MBMS承载过程来加入/离开MBMS业务。

演进的MBMS架构

        传统的MBMS可以看作是对3G系统的一种功能扩展,而演进的MBMS则提供了一套独立的扁平化架构(如图2所示),其中包括在核心网中定义的MBMS逻辑实体和在接入网中定义的MCE功能实体,以及相关的控制面、用户面接口。这种完整的扁平化架构,既便于运营商对MBMS各部分功能进行灵活部署和业务拓展,也有利于MBMS的资源优化和性能提升。

                                                                                  图2演进的MBMS架构

        eBM-SC是演进版的BM-SC,它不但具有BM-SC的功能,还能够在使用MBMS承载(通过SGmb、SGimb接口)或者使用单播承载(通过SGi接口)之间进行选择,这样使得eBM-SC有能力针对业务特性和用户数量来选择合理的承载类型。由于在演进的MBMS中提供了增强广播承载类型,因此UE可能使用单播承载向eBM-SC进行注册/注销。此外eBM-SC还能够通过单播承载向特定用户提供高级别的MBMS业务。

        MBMS业务在核心网中由E-MBMS网关负责处理,该网关由控制面和用户面功能组成,这两部分功能可能实现于不同的网络实体。用户面功能一方面负责中转eBM-SC和控制面功能之间的信令(通过SGmb和Sm接口),另一方面负责接收来自eBM-SC的MBMS业务数据(通过SGimb接口),并通过M1接口向接入网传输业务数据。M1接口支持数据帧的同步传输,以IP组播的方式下发数据。控制面功能主要负责接收和处理来自于eBM-SC的MBMS承载业务的会话控制信令(如会话开始、停止)以及用户面功能所提供的必要信息(如用于MBMS数据传输的IP组播地址),并且通过M3接口与接入网进行信令交互。

MBMS承载类型的演进

        传统的MBMS提供广播和组播两种承载类型。广播承载由于业务的发送与用户的接收相对独立,容易造成网络资源浪费,也限制了用户对特定业务的需求,同时令运营商无法对用户收费。组播承载由于用户在能够真正收看电视节目之前需要同网络进行复杂的信令交互,因此在实际操作时会有较长的响应延时,严重影响到使用手机电视业务的用户感受。

        针对上述情况,MBMS提供了一种演进的增强广播承载类型,既可以简化用户与网络的信令交互过程,改良用户感受,也可以在保持较高网络资源利用率的情况下为运营商的业务拓展提供更多选择。

MBMS广播、组播承载

        每项MBMS业务在BM-SC都保存了对应的业务信息,通过业务声明/发现过程(包括WAP、HTTP和MMS等方式)UE可以获得这些业务信息。业务信息包括该MBMS业务所使用的承载类型,当使用MBMS组播承载时,业务信息还会向UE提供加入组播承载的必要参数,如业务组播地址、业务开始时间等。

        当使用MBMS广播承载时(图3),由于不针对特定的用户,因此不需要在BM-SC和网络节点中保存用户信息。同时由于广播业务并非出自用户的意愿,所以除非进行本地激活,否则UE并不会真正的接收广播数据。进行本地激活时,UE只需要根据业务信息中的参数描述,调谐到相应的信道就可以进行数据接收了。

                                                                                     图3MBMS广播承载业务流程图

        在进行MBMS业务数据传输之前,由于在网络中并没有为该业务建立承载,因此必须由BM-SC通过会话开始消息来通知网络取得必要的承载资源,在接入网中,会话开始消息还会触发MBMS通知过程,通知UE即将进行MBMS业务数据传输。之后,该MBMS业务数据会通过所建立的广播承载下发。传输结束后,BM-SC会通过会话停止消息通知网络释放所占用的资源。

        当使用MBMS组播承载时(如图4所示),业务数据只会向那些经过授权并完成加入过程的用户进行传输,因此在组播承载业务流程中需要包括订阅、加入和离开过程。用户通过订阅来取得MBMS组播业务的授权,对应的用户信息会保存在BM-SC中。用户发起业务后,必须通过BM-SC的授权,才能够完成在承载网络中的加入过程,并将UE信息保存到相关节点的对应组关系中,这样UE才能够接收到该MBMS业务数据。相反,用户可以进行业务终止,触发承载网络的离开过程而停止接收该业务数据。

                                                                            图4MBMS组播承载业务流程图