國產３Ｇ手機電視技術與應用

摘要：隨著多媒體廣播組播業務的需求日益明顯，TD-SCDMA MBMS提供了一種在無線蜂窩網絡中低成本、高效承載此類業務的技術方案。簡單介紹了TD-SCDMA MBMS（手機電視）的技術特點，并分析了多媒體廣播組播業務的市場前景，以及相應的網絡部署策略和方法。

關鍵詞：多媒體廣播組播；手機電視；3G

中圖分類號：TP309文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)14-20958-03

1 引言

精彩的球賽正在緊張進行，你正看得聚精會神，卻突然停電了。又到了你最喜歡的電視劇時間，可你卻身在戶外……這樣的小小遺憾似乎總在發生，但時間移轉至2008年，“用手機看電視”不再停留在概念的層面，于是這樣的遺憾可以完全避免。因為最新消息從4月1日起，中國移動將在北京、上海等8個城市同時啟動國產3G（TD）的社會化業務測試和試商用放號。首批TD號卡均采用157號段，用戶可通過中國移動自有營業廳及社會渠道購買TD手機號卡（先鋒卡）和TD手機，并在試商用期間享受高達5折的優惠通信費用。也許你正在困惑：國產3G也支持手機電視？答案是肯定的。從目前的應用情況來看，手機電視的實現方式主要可分為以下幾種：

第一種是基于地面廣播的方式，包括歐洲的DVB-H (Digital Video Broadcasting-Handheld)技術、韓國的T-DMB(Terrestrial - Digital Multimedia Broadcasting)技術、以及美國Qualcomm推出的MediaFLO技術等；

第二種是基于衛星傳播的方式，包括韓國的S-DMB(Satellite Digital Multimedia Broadcasting)和歐洲SDMB(Satellite Digital Multimedia Broadcasting)技術；

第三種則是基于移動網絡的3GPP MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Service)技術和流媒體技術；包括WCDMA的MBMS和國產3G TD-SCDMA MBMS技術。

上面中移動所涉及的應用就是我們國產的3G技術。即TD-MBMS技術。

2 TD-MBMS系統網絡架構

2.1 系統架構

TD-MBMS不僅能實現純文本低速率的消息類廣播，而且還能實現高速多媒體業務的廣播和區域廣播，其實現方式是基于TD-SCDMA/WCDMA分組網，通過增加一些新的功能實體，如廣播組播業務中心BM-SC，對已有的分組域功能實體如SGSN、GGSN、RNC和UE等增加TD-MBMS功能，并定義了新的邏輯共享信道來實現空口資源共享。

TD多媒體廣播業務的網絡模型見圖1，與UMTS的MBMS模型一致。內容提供商提供廣播電視內容，經過BM-SC將傳輸流轉發給3G核心網，并進一步轉發給UTRAN，通過Uu口發送給UE。

2.2 網絡參考模型與參考點

MBMS的網絡參考模型如圖2所示，其中的虛線為可選擇的接口，可根據運營商的業務需要決定是否支持。MBMS承載業務的邊緣為Gmb、Gi參考點，即廣播組播業務中心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。

GGSN與BM-SC之間的信令交換在Gmb參考點進行，實現MBMS的控制面，包括以下信令。

MBMS承載業務相關的信令：

(1)GGSN建立MBMS的承載上下文并在BM-SC注冊；

(2)GGSN或者BM-SC釋放MBMS承載上下文，GGSN在BM-SC注銷；

(3)BM-SC向GGSN通知會話開始和結束。

當用戶業務結束時，BM-SC發起承載業務去激活流程。

不同的業務承載可以由不同的網絡單元提供，進一步，相同業務的業務信令可以由不同的網絡單元提供。要做到這一點，Gmb協議就必須支持代理和路由，以使信令交互對GGSN透明。

2.3 MBMS基本業務功能

廣播組播業務中心BM-SC為新增的移動網功能實體，它是內容提供者的入口，用于授權和在移動網中發起MBMS承載業務，并按照預定時間調度傳送MBMS內容。其功能包括：

(1)對第三方內容提供商鑒權、授權和計費；

(2)提供MBMS傳輸相關參數，如QoS、組播廣播區域，發起和終止MBMS傳輸資源；

(3)從外部數據源接收并傳送MBMS內容，安排MBMS會話傳送并告知用戶，會話重傳等；

(4)業務聲明，包括媒體描述、會話描述如組播業務標識、地址、傳送時間等。對已有的分組網功能實體GGSN、SGSN、RNC/BSC和UE，也需要增加TD-MBMS相關功能和過程，其中針對TD-MBMS，新增如下功能：

①UE支持本地激活/去激活TD-MBMS業務；TD-MBMS安全相關功能；接收TD-MBMS業務聲明；接收尋呼信息（非MBMS業務）；根據TD-MBMS會話標識決定是否忽略MBMS會話。

②RNC在預定的廣播業務區域傳送TD-MBMS數據；支持核心網發起和終止TD-MBMS傳送；支持TD-MBMS接收者在RNC間的移動，這可能會引起一些數據的丟失；支持傳輸TD-MBMS業務聲明、尋呼信息，MBMS并發業務（支持MBMS與短消息業務的并發；可支持MBMS業務與語音并發，語音業務優先）。

③SGSN對用戶進行網絡控制；支持TD-MBMS接收者在SGSN間的移動；根據GGSN發送的通知建立或釋放Iu、Gn承載。

④GGSN作為TD-MBMS數據的IP組播業務節點，根據BM-SC的通知請求為廣播建立或釋放用戶面承載；從BM-SC或其它數據源接收IP組播內容，并通過GTP隧道路由；以及消息通知、計費數據手機、業務（QoS）協商。

3 組網方式

3.1 同時隙網技術

UTN（同時隙網）技術，要所有相鄰基站同步發射相同的無線信號。見圖3，在UTN模式下，UE可以將來自于不同基站的信號視為多徑信號。UTN大大提高了頻譜利用率。

可以全網采用UTN進行組網，見圖4；也可以在區域地區采用UTN組網，見圖5。圖6所示為同一頻率的UTN網絡，在不同地域（非相鄰地域），此頻率可以進行重用，組成另外一個區域化的UTN網絡。

在TD-SCDMA現有的N頻點系統中，UTN模式可以與N頻點模式進行時分復用或頻分復用。

3.2 N 頻點＋UTN時分復用

圖7為“N頻點（5MHz同頻）＋UTN時分復用”聯合組網方式的示意圖。

1個頻點的1個UTN時隙可提供128～192kbps數據率。UTN模式占用的時隙和頻點，可靈活分配，可以配置更多的頻點或時隙。但配置UTN模式的時隙應注意如下原則：建議TS6不采用UTN模式，以利于UE接受TS0時隙；相鄰小區同頻點UTN模式的時隙相同；用于發布相同內容的UTN模式的時隙，可以使用同一套擾碼和Midamble，也可以使用與原小區相同配置的擾碼和Midamble。第一階段建議使用同一套擾碼和Midamble。

如果某個頻點的某個時隙分配給TD-MBMS業務，則該頻點的該時隙資源不再分配給其它業務。對原有系統的語音業務和HSDPA業務的資源配置會有所影響。

3.3 網絡配置要求

MCCH的周期建議配成尋呼周期的整數倍，以減少UE被喚醒的次數。

RACH信道所在的時隙與MBMS時隙在異頻情況需隔一個時隙。

非映射MTCH的SCCPCH建議配置在主載波TS0時隙。

4 TD-MBMS業務流程

4.1 公共傳輸信道建立

對于UTN組網方式下，采用公共傳輸信道建立的方式，即在已建立的小區中通過發起COMMON TRANSPORT CHANNEL SETUP REQUEST建立MTCH的相關信道。

4.2 會話開始

在TD-MBMS中，當一個業務開始時，CN會向RNC發送MBMS Session Start消息，用以通知一個業務即將開始。同時要求建立一個Iu信令承載和MBMS RAB。

RNC收到MBMS Session Start消息后，建立Iu信令連接和業務RAB，建好后向CN回應MBMS Session Start Response。隨后，發起UTRAN資源分配過程，建立承載該業務的無線承載。

4.3 會話結束

在TD-MBMS中，當業務結束時，CN會向RNC發送MBMS Session Stop消息，通知會話結束。要求RNC釋放Iu資源和無線承載資源。

在RNC收到CN的MBMS Session Stop消息后，首先釋放該業務的Iu業務承載和Iu信令連接。然后向CN響應MBMS Session Stop Response消息。隨后，釋放UTRAN為該業務分配的RAN資源。如果此會話是該業務的最后一個會話，則會話的結束也意味著業務的結束，此時，需要釋放UTRAN中建立的該業務的業務上下文。

5 TD-MBMS市場前景和部署策略

多媒體廣播業務的特點在于業務速率高、服務用戶數多，因此TD-SCDMA MBMS技術可能承載的業務類型如下：

對于不同類型業務，網絡部署方式也有所不同。例如：

(1) 對于手機電視類型業務，一方面要為其分配足夠的承載時隙以滿足高速率要求，另一方面需要做到大區域的無縫覆蓋。對于時隙分配而言，由于上下行的時隙數目分配需要基于TD-SCDMA的整體組網策略（例如：若TD-SCDMA定位主要承載語音業務，則TDD分配方式可為3:3；若TD-SCDMA定位主要承載下行數據業務，則TDD分配方式可為2:4或1:5），因此可承載MBMS業務的下行時隙數目相應地受到一定限制，即在單個載波上承載的手機電視業務速率將受到一定限制。對于大覆蓋要求而言，在采用UTN組網的方式下：可以在覆蓋區域中規劃出一個統一的擾碼，專門用于該手機電視業務，則終端在該覆蓋區域內對所有小區信號進行宏分集即可，無需其它操作；此外需要在該區域邊緣統一規劃干擾隔離帶，與邊緣的非MBMS小區進行空間隔離。

(2) 對于區域性播放類型業務，例如商場廣告、旅游景點介紹：此類業務一方面所需業務速率相對較低，另一方面覆蓋區域比較零散。對于時隙分配而言，由于此類業務所需速率低，可能單個時隙就能夠滿足業務需求，因此可以在一個載波上使用多個時隙來承載多個業務。對于覆蓋而言，由于覆蓋區域比較零散，難于規劃整體的干擾隔離區，只能做到盡可能地在空間上隔離MBMS區域和非MBMS區域。此外，在這種零散區域內也難于規劃統一擾碼，可以采用MBMS小區MBMS業務時隙上仍使用原小區的擾碼，要求終端對多個相鄰小區進行多小區聯合檢測，以對相鄰多小區的相同MBMS信號進行接收和合并。

綜上所述，網絡部署和實際MBMS業務應用緊密相關。就目前市場前景而言，08年奧運會將是發展MBMS業務的一個契機。08年奧運會期間，奧運賽事直播、奧運奪金報道、天氣預報以及商業廣告等多種多媒體廣播組播業務需求將層出不窮，如何切實并且高效地利用TD-SCDMA MBMS來承載這些業務并合理部署網絡，是TD-SCDMA網絡技術發展所面臨的一項新的研究課題。

6 結束語

2007年年底，各廠商已發布支持TD-MBMS第一階段要求的產品，到2008年六月，將可實現奧運商用的準備。在成功推出TD-HSDPA后，TD-MBMS將成為另一個翅膀，讓TD-SCDMA如虎添翼、一飛沖天！

參考文獻：

[1] 邱玲，朱近康，孫葆根，等. 第三代移動通信技術[M]. 北京:人民郵電出版社，2001.

[2] 胡悍英， 楊峰義. 第三代移動通信系統[M]. 北京:人民郵電出版社， 2001.

[3] 鄔國揚. CDMA數字蜂窩網[M]. 西安:西安電子科技大學出版社， 2000.

[4] 中國第一通訊門戶. www.c114.net.

[5] 中國聯通. www.chinaunicom.com.

[6] TC5-WG9-2007-173C-TD-MBMS總體技術方案.doc [S].

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