多媒体业务是目前被业界看好的一个非常有潜力的应用。多媒体广播主要是指移动终端用户在具有操作系统和视频功能的智能移动终端上以频道或信道的形式接收广播形式的数字音视频内容(例如电视等)。多媒体广播有两种主要技术种类:一是广电系统的大区制地面广播手机电视标准,一是基于移动通信系统蜂窝网的MBMS(多媒体广播和组播技术)标准。在此,我们主要讨论在TD网络中,如何实现MBMS技术来承载多媒体广播业务

MBMS的标准进展
  
        组播和广播是指从一个数据源向多个目标传送数据包的方式。在传统移动网络中,小区广播业务(CBS)也可以完成广播的功能,但仅允许低比特率数据通过小区共享广播信道向所有用户发送,基本上只能用于发送文本信息,已经很难满足今天人们的要求。所以3GPP在R6版本中,实现了对多媒体业务的广播和组播功能。
  
        3GPP在R6中引入MBMS功能,是一种面向组播和广播的业务,基于WCDMA/GSM分组网实现,通过增加一些新的功能实体,广播组播业务中心BM-SC,并对已有的分组域功能实体,如SGSN、GGSN、RNC、UE等增加MBMS功能支持来实现,并在空中接口上定义了新的逻辑共享信道来实现空口资源共享。
  
        3GPP定义的MBMS业务相对来说比较复杂,特别是组播业务。在2006年3月,Vodafone提出了对广播模式进行增强,以便于用广播模式承载手机电视业务。这个方案的提出,有利于加快MBMS产业化。
  
        3GPP在R7中继续研究增强型的MBMS业务。研究重点主要包括两个方面。首先是MBMSSFN。在R6中,MBMS业务和其他非MBMS业务,例如话音业务、数据业务等,在同一个载波中运行。在R7中,3GPP提出了在一个单独的载波上运行MBMS业务,因为MBMS是一个纯下行的业务,不需要上行反馈。这种思想称之为MBMSSFN方案。另一个研究的重点就是双接收机,这是针对终端而言的。对于FDD终端来说,如果MBMS在一个单独的载波上运行,那么终端只有通过双接收机才能同时接收非MBMS业务和MBMS业务。针对R6版MBMS设计过于复杂的情况,R7也进行了一些简化。
  
         目前,FDD、HCRTDD和TD都已基本完成了各自MBMSSFN的标准制定过程。
MBMS的网络架构
  
        MBMS有广播和组播两种工作模式。广播模式是指多媒体数据从一个业务源被单向发送给广播服务区域内的所有UE;组播模式与广播模式十分类似,但接收范围只限于已申请该多媒体业务的UE。
  
        在MBMS网络中,MBMS承载业务的边缘是Gmb和Gi参考点,即广播组播业务中心BM-SC与GGSN之间的接口,Gmb接口提供控制面功能,Gi接口提供用户面承载功能。这里唯一新增的接口是Gmb接口,其它都是WCDMA/GSM网络已经存在的接口。
  
        对于传统的分组域业务,每个用户都会和核心网建立一条点到点的链路。MBMS业务是一个点到多点的业务。在Iu链路上,只建立一个承载,被多个用户共享。而且在空口接口上,可以根据小区内使用该业务用户量的多少,决定使用公共信道,即PTM方式,或通过使用专用信道,即PTP方式,为用户提供服务。
  
        MBMS是一个端到端的业务,涉及CN、RAN和终端。CN的改动对WCDMA和TD是相同的。在RAN侧的改动和对MAC层以上的改动,WCDMA和TD也是相同的,两者的区别仅在于物理层。
UTN技术方案
  
        基于3GPP的R6版本的MBMS的频谱效率较低,只有0.02bps/Hz~0.2bps/Hz,而且业务流程和接入网的实现复杂度都较高。所以在R7版本中,3GPP提出了在专用载波上承载MBMS业务的思想,即MBMSSFN的概念。
  
        目前,正在CCSA内研究制定的TD-MBMS技术方案,基于R6MBMS,吸取了R7中的一些思想,并结合了TD自身的特点。其主要思想,是在N频点TD-SCDMA中,采用相同频点的相同时隙来提供MBMS业务,简称为UTN(同时隙网)方式。UTN技术,要求所有相邻基站同步发射相同的无线信号。在UTN模式下,UE可以将来自于不同基站的信号视为多径信号,因此大大提高了频谱利用率。
  
        通过UTN方式可实现多媒体广播业务,即全网采用UTN进行组网;也可以实现区域多媒体广播业务,即在区域地区采用UTN组网。某一UTN网络所使用的频率,在不同地域(非相邻地域)可以重用,组成另外一个区域化的UTN网络,但这两个区域化的UTN网络必须有一定的物理隔离度。
  
        在TD现有的N频点系统中,UTN模式可以与N频点模式进行时分复用或频分复用。
  
        在UTN组网方式下,同一个MBMS业务,在相同的载波、相同的时隙上同步发送,UTN模式占用的时隙和频点可灵活分配。一个MBMS业务占用的时隙数取决于它的速率。一个频点的一个UTN时隙可以提供128kbps~192kbps数据传输速率,可以根据业务需要,配置更多的频点或时隙。
  
        由于在TD中,已通过GPS实现了基站同步,因此实现同一RNC内的内容同步,对TD来说,不需要增加额外的处理。

SFN技术方案
  
        从提高大覆盖和频谱利用率角度出发,3GPP开展在单独载波上承载MBMS的技术研究,简称为MBMSSFN技术。由于MBMS SFN是承载在单独载波上的,因此可以在一定程度上重新设计它的帧结构。从提高频谱利用率角度来说,由于MBMS业务是一个纯下行的业务,因此可以把它的帧结构设计为全下行。

        TD-MBMS SFN的时隙结构采用全下行时隙,并且把三个特殊时隙合成一个下行控制时隙,用来传输MBMS控制信令。原来传统帧结构中的DwPTS、UpPTS和96chip的GP不再出现,而是合并为一个短的时隙,该时隙的长度为0.275ms,为MBSFN控制时隙。
  
        TD-MBMS SFN的帧结构与传统的单播业务的帧结构相比,5ms子帧和10ms复帧不变,时隙长度不变,帧结构对齐,具有一定的后向兼容性。
  
        由于MBMS SFN是承载在一个单独的载波上的,为了不影响终端对承载在原有载波上信令及业务的接收,因此终端应实现双接收机功能。

        目前,虽然MBMS R6版本的标准已完成,但由于其复杂性及频率利用率较低,使得其市场应用前景不是很明朗,因此各系统厂家迟迟未能推出相应的商用产品。而TD由于全网同步的特性,因此在其网络中实现MBMS业务有着天然的优势。同时TD-MBMS技术的明确以及标准的制定,非常有利于TD产业的推进和增强TD技术的竞争力。

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