手機電視業務實現方案

劉虹

（廣東省電信規劃設計院有限公司海南分公司 海口 570203）

手機電視業務是在手機上收看電視節目的業務，手機電視業務的實現可基于3G的PS域、3G廣播多播技術（3GPP的 MBMS和 3GPP2的 BCMCS），也可基于3G網絡外的數字廣播網DVB-H、Media FLO、CMMB（China Mobile Multimedia Broadcasting）等。

本文主要探討手機電視業務在CDMA網絡的實現方案。建設初期，用戶量較少，無線資源相對空閑，可采用基于移動流媒體技術的單播方式，隨著用戶數量的增多，可采用基于cdma20001x/EV-DO網絡的BCMCS技術。

1 手機電視業務模式

手機電視的業務模式包括單播方式的視頻點播、直播電視、下載播放、時移電視/電視回看，以及點對多點方式的廣播/多播電視等。

1.1 視頻點播

視頻點播屬于在線播放業務，內容提供商或運營商對預先錄制好的多媒體內容進行編碼，形成相應格式的文件，存儲在流媒體服務器上，并把內容的描述信息及鏈接放置在流媒體的門戶上。最終用戶通過訪問門戶選擇內容，終端通過RTSP/RTP方式實時從流媒體服務器上獲得內容。視頻點播是在線播放，播放的內容不需存儲在終端，播放時終端始終與網絡保持連接。如果同一內容需要多次重復播放，每次播放都需要從流媒體服務器上重新獲取數據。

由于在線播放是邊下載邊播放，播放效果很大程度上依賴于網絡帶寬，需要根據運營商網絡的實際帶寬狀況，選擇合適的壓縮參數制作內容。

1.2 直播電視

直播電視屬于在線播放業務，直播的信號源為實時信號，流媒體編碼服務器將實時信號編碼壓縮成相應格式文件，由流媒體服務器發送到用戶終端播放。

1.3 下載播放

下載播放屬于離線播放業務，用戶將流媒體文件下載并存儲到終端，然后可以隨時播放，播放時不再占用移動網絡資源，從而不受網絡資源的限制。

下載業務基于WAP協議的下載功能實現。流媒體平臺接收到WAP網關轉發的用戶請求，將存儲在平臺的媒體文件作為HTTP響應數據，發送到WAP網關，由WAP網關轉發給用戶。流媒體平臺作為WAP體系中的應用服務器。

下載業務只在下載階段占用網絡，對網絡帶寬的變化不敏感，主要的限制指標是終端的處理能力和存儲能力。

1.4 時移電視/電視回看

手機電視平臺在提供直播電視的同時，支持暫停、快退、快進、定位、切換、一鍵切換等操作，使用戶不再受節目播出時間的限制，而且可以直接挑選自己喜歡觀看的節目，或跳過不感興趣的節目。

時移電視的實現是在直播電視的同時，同時存儲一個復本到流媒體服務器上，EPG會按照預先設定的每一頻道的節目時間表將存儲的電視節目分列顯示，當用戶通過EPG選擇了某一個時段的電視節目后，系統快速定位到相對應的媒體文件時間點上進行播放。

1.5 廣播/多播電視

廣播/多播電視業務是傳統廣播電視業務與移動業務相結合的應用，即在空口中占用一個公共信道資源發送電視節目至服務區內的所有用戶或預先注冊加入特定組的一組用戶。

2 業務實現方案

2.1 單播方式

2.1.1 網絡結構

單播方式的手機電視業務可基于移動流媒體業務平臺實現。移動流媒體業務平臺主要包括移動流媒體業務門戶（EPG系統）、移動視頻服務系統（包含移動流媒體服務和下載服務）、內容處理系統（編碼系統）、內容管理系統、業務管理系統、網管系統。如圖1所示。

2.1.1.1 承載層

移動2.5G/3G無線接入網、核心網PS域和WAP/Web網關作為移動流媒體的承載層，主要完成流媒體業務所有信息（控制命令信息、媒體內容信息）的傳輸。

WAP網關負責WAP訪問的接入；Web網關負責Web訪問的接入。

2.1.1.2 呈現層

呈現層即平臺門戶，包括WAP門戶、Web門戶、統一客戶端，向用戶提供統一的手機視頻業務門戶，提供集中展現、信息發布、業務受理、個性化服務等功能，可支持WAP和Web方式向用戶提供服務。

用戶通過WAP或HTTP方式訪問門戶時，向門戶發送的請求信息中包含了用戶當前使用終端類型、瀏覽器類型和用戶身份識別信息等。門戶可根據此信息，確定用戶身份及用戶所使用的終端類型，并將相應格式的門戶網站頁面發送給用戶。

2.1.1.3 業務層

業務層提供內容管理、內容編碼、流媒體服務等功能。

（1） 內容管理 ：

接收CP/SP上傳的流媒體信息內容；

對上傳內容進行審核，審核通過的內容發布到內容管理平臺；

內容的編輯、組織和展現；

音視頻內容的統一存儲和管理；

支持對下載內容的數字版權管理（DRM），可限制用戶下載的媒體文件的轉發和播放次數，從而保證內容提供商和運營商的利益。

圖1 移動流媒體業務平臺網絡結構

（2） 內容編碼處理：

支持H.264、MPEG-4等多種編碼方式；

實時編碼：實時采集電視直播節目或監控信息，對實時信號源進行在線編碼；

離線編碼：對內容提供商提供的原始流媒體內容信號進行離線編碼。

（3） 流媒體服務 ：

流媒體播放服務器實現音視頻播放的邏輯控制功能，提供流媒體在線播放服務，包括直播、點播服務，以及播放過程中的快進、快退等控制功能；

流媒體下載服務器實現音視頻下載的邏輯控制功能，完成下載協議解析和下載控制，根據終端能力和下載內容選擇合適協議向終端用戶提供流媒體下載服務（如在線下載、定時下載、閑時下載等），服務器支持HTTP和WAP發起的流媒體下載業務，并支持斷點續傳和多點同時下載功能；

網絡帶寬適配功能。移動終端所能使用的網絡帶寬隨無線傳輸環境的變化而出現波動，用統一帶寬速率壓縮的內容無法滿足不同網絡帶寬情況下的實時播放需求。移動視頻服務系統可根據實時的網絡帶寬狀況，提供帶寬適配功能。在播放流媒體內容時，系統能夠獲得用戶的當前實際帶寬，然后把接近實際帶寬速率壓縮的內容發送給用戶，保障用戶能夠在不同帶寬情況下都能看到流暢的流媒體信號。

2.1.1.4 支撐層

支撐層即業務管理模塊，包括設備管理、用戶管理、CP/SP管理、鑒權計費等。

（1） 設備管理系統提供拓撲管理、設備管理、配置管理、性能管理、故障管理、流量監控、日志管理、統計分析等功能，提供北向接口與第三方綜合網管系統對接。

（2） 用戶管理系統負責用戶信息的維護，用戶信息包括用戶開戶、訂購業務、報停開機、用戶銷戶，支持用戶通過多種方式自助管理個人信息及查詢資費。

（3） CP/SP管理系統提供CP/SP的集中管理。CP/SP可對自己提供的內容進行修改、更新、刪除等操作，了解內容使用情況和業務計費信息等。

（4） 鑒權計費中心提供用戶身份合法性及訂購關系認證，支持WAP協議、HTTP協議和流協議；支持計費認證，能夠詳細記錄用戶使用業務的起止時間、流量、內容等信息，提供與計費系統、營賬系統的接口，支持實時計費和準實時計費。

2.1.2 網絡組織

移動流媒體業務平臺通過IP承載網與CDMA網絡、WAP網關、短信網關、多媒體短消息中心、支撐系統、IPTV/CP/SP互通。

2.1.3 平臺與周邊系統的接口

(1) 與計費系統的接口。流媒體平臺業務管理模塊與計費系統之間的連接協議為TCP/IP協議，應用層采用FTP文件傳輸協議，計費賬務系統可定時到業務管理模塊采集計費詳單。

(2) 與營業系統的接口。用戶通過營業廳、人工臺、短信等方式訂購業務，營業系統受理后將最新的用戶資料同步到流媒體平臺業務管理模塊，在平臺形成統一的用戶資料庫，供系統查詢認證。

(3) 與IPTV/CP平臺的接口。流媒體業務平臺與IPTV平臺、CP間采用FTP文件傳輸協議，一方面IPTV/CP可以將未經編碼或已經編碼的流媒體內容文件、相應的XML格式說明文件、XML格式旗語文件，以FTP方式上傳到業務平臺，另一方面IPTV/CP以FTP方式將業務平臺產生的處理結果以XML文件形式下載到本端服務器。

(4) 與短信網關間的接口。流媒體業務平臺提供與短信網關之間的接口，以SMPP協議收發短信，支持互動型增值業務。

（5）與多媒體短消息中心的接口。通過push機制完成移動流媒體業務的推薦、訂購、轉贈等融合業務。

（6）與WAP網關的接口。流媒體業務平臺與WAP網關間采用HTTP協議。WAP網關轉發終端對流媒體內容的HTTP請求消息，該消息中包含終端的MSISDN、IP地址和終端能力信息等。業務平臺根據這些消息產生URL并適配內容。

（7）與第三方綜合網管系統接口。提供基于Corba/XML的北向接口與第三方綜合網管系統接口。

2.1.4 業務流程

移動流媒體業務實現的流程如圖2所示。

（1） 終端用戶登錄門戶訪問流媒體業務（點播/直播/下載）。

（2） 門戶向鑒權中心請求對用戶鑒權認證。

（3） 鑒權中心針對用戶的合法性及業務訂購情況進行認證并回復認證結果。

（4） 門戶和流媒體平臺進行交互，產生相應的URL。

（5） 門戶根據終端特性適配產生適合該用戶終端的內容呈現給終端用戶。

（6） 終端用戶根據門戶展示的URL，向流媒體平臺發起流媒體點播/直播/下載請求。

（7） 流媒體平臺向鑒權中心發起計費請求，鑒權中心根據用戶付費類型實現計費。

（8） 鑒權中心向流媒體平臺返回計費確認。

（9） 流媒體平臺向用戶終端發送媒體數據。

（10）用戶請求停止播放，如果終端長時間沒有心跳信息，流媒體平臺認為終端異常下線直接跳轉到步驟（11）。

（11）流媒體平臺通知鑒權中心用戶拆線。

（12）鑒權中心回復拆線確認。

（13）流媒體平臺生成CDR。

2.1.5 服務質量保障

視頻類業務屬于實時性要求很高業務，需要在系統建設時充分考慮服務質量保證。基于網絡現狀，可從“帶寬”和“逐段QoS”兩方面綜合考慮視頻業務的QoS保障。

“帶寬”的考慮主要是基于對現有網絡帶寬利用狀況的收集、分析和評估來決定視頻用戶的數量和分布，從而作為大規模開展視頻業務的基本依據。

“逐段QoS”的考慮包括以下幾點。

（1）在用戶接入側（手機到網關之間），按并發能力設計，盡量提供足夠的接入帶寬。

（2）業務隔離是業務QoS保障的基礎，視頻業務應與其它寬帶業務作有效的業務隔離，以盡量避免擁塞時長和轉發時長的不可控制。

圖2 移動流媒體業務流程

（3）對視頻業務和其他業務做不同的優先級標記，設備通過標記識別不同業務，并根據標記的含義提供不同的服務，實現不同的QoS。要實現端到端QoS，不同網絡之間的優先級需要進行轉換和映射，以確保優先級的唯一含義。

（4）業務通過優先級進行區分后，其優先級對應的含義和網絡資源需求由設備來保障。設備的保障機制一般基于不同的優先級隊列分別處理，以及相應的隊列調度算法并提供一定的緩存，以進行流量整形或流量監控。

2.2 多播方式

基于cdma20001x/EV-DO網絡的BCMCS技術允許大量用戶在一個小區內共享同一個媒體內容的情況下只占用一份無線帶寬資源。BCMCS可以開展手機電視、定時下載、以及數據廣播等多種業務。對于下載類業務，系統在網絡空閑時定時將視頻內容推送到用戶，存儲在用戶手機，供用戶隨時觀看，使業務對無線資源的利用率達到最高。

BCMCS技術標準分為黃金多播和白金多播,目前可以應用的是黃金多播技術。

2.2.1 BCMCS總體要求

（1）能夠支持音頻、視頻等實時業務對QoS的要求。

（2）可以對不同的多播IP流確定不同的優先級，當網絡資源不足時，優先級高的業務保持發射功率不變，優先級低的業務發射功率降低。

（4） 當接收BCMCS節目時，可以收到來電或其它業務顯示。

（5） 支持漫游功能。

（6） BCMCS可以通過公共信道或專用信道發送。

（7） BCMCS支持所有cdma2000無線接口。

2.2.2 業務功能

BCMCS節目可以自動分發到支持BCMCS的終端，若廣播內容具有保密性，則只有注冊用戶通過鑒權后才能收到。用戶注冊BCMCS業務后，其移動終端將獲得接收BCMCS內容媒體流的所有參數，包括CDMA頻點、信道、媒體格式和密鑰。

BCMCS業務功能如下。

（1） 對注冊BCMCS的用戶信息進行存儲和管理。

（2） 可預先獲得BCMCS節目日期、時間、時長、媒體格式和廣播地域等信息，自動發送到注冊用戶終端上。

（3） 用戶終端預裝相應客戶端軟件以解析BCMCS業務的相關信息。

（4） 產生基于一定計費策略的賬單，包括通信費和信息費。

（5） 負責確定BCMCS節目發送的區域。

（6） 有效地管理支持BCMCS的信道。

（7） BCMCS可與其它業務并存，只要無線資源允許，就不會影響網絡中的其它業務。

2.2.3 網絡結構

多播方式的手機電視業務通過在移動流媒體業務平臺的基礎上增加BCMCS控制器、BCMCS內容服務器、多播路由器、BSN等網元組成統一移動視頻業務平臺實現，網絡結構如圖3所示。

統一移動視頻業務平臺對IPTV/CP的內容進行統一管理、轉碼、制作、存儲；設置統一的用戶訂購關系數據庫和統一的業務控制模塊，對用戶使用視頻業務進行控制和計費；設置統一的視頻業務門戶導航，給用戶統一的業務體驗。

2.2.4 新增網元功能

（1）BCMCS控制器。管理BCMCS會話信息，給BSN功能節點、RAN、UE及內容服務器提供BCMCS會話信息；從HAAA接收BCMCS用戶信息，進行授權；發現UE并幫助UE查找UE要求的內容；對內容提供商進行認證，并將內容傳送給BCMCS內容服務器。

（2）BCMCS內容服務器。存儲和轉發來自內容提供商的內容；使內容可在IP多播流中使用；可加密內容流。

（3）BCMCS用戶數據庫。統一視頻業務平臺的業務管理模塊中設置集中用戶數據庫，存儲BCMCS用戶和其他視頻業務用戶的信息，包括用戶可接收的BCMCS會話和注冊密鑰，接收用戶訂購業務信息，更新用戶信息。

圖3 統一移動視頻業務平臺網絡結構

（4）BSN。與BSC/PCF通信，負責增加或刪除一個多播IP流；可使用IP多播協議管理其與最近的路由器之間的承載。

（5）多播路由器。標準的多播路由器用于進行多播IP流的路由，是可選實體，若BCMCS內容服務器至BSN采用遂道的方式傳送內容，則此實體可省略。

2.2.5 需升級的網元

（1）AAA。需升級支持多播屬性，負責BCMCS用戶認證、授權及計費；從BCMCS用戶數據庫獲取信息，并發送給BCMCS控制器。

（2）PDSN。PDSN須具備兩個邏輯功能，支持單播PDSN及BSN功能，也可采用外掛BSN方式。

（3）BSC/PCF。通知、建立并拆除BSN與UE之間的承載通道。BSC基于資源優化及QoS請求，為MS選擇最優承通道。

2.2.6 業務流程

多播方式手機電視業務的實現流程如下。

（1）RAN向移動終端發送開銷消息，包括廣播IP流的無線信息，提示用戶是否需要注冊。

（2）移動終端發送相應的注冊信息。

（3）RAN向PDSN發送請求，請求中包括用戶ID（ 如 IMSI）、BCMCS_FLOW_ID、鑒權和位置信息（如小區ID）等。

（4）PDSN將鑒權信息送至BCMCS控制器對用戶鑒權，鑒權通過后，PDSN獲得必要的信息并加入多播組且進行配置。

（5）BCMCS控 制 器向BCMCS內容服務器請求啟動多播IP流。

（6）BCMCS內容服務器向多播路由器發送IP流。

（7）BCMCS內容服務器向BCMCS控制器發送已經啟動的IP流的確認信息。

（8）BCMCS控制器鑒權通過后，向PDSN發送鑒權響應。

（9）PDSN根據多播地址加入IP多播組。

（10）多播路由器向加入PDSN發送多播IP流。

（11）PDSN向RAN發送鑒權響應，提示該用戶鑒權通過，即將發送多播IP流。

（12）PDSN向RAN發送多播IP流。

（13）RAN根據接收用戶的多少選擇適當的無線信道，確定共享信道后，RAN開始發送多播IP流。

（14）RAN更新開銷信息，提示訂閱的多播IP流正在發送。

（15）移動終端通過無線信道接收訂閱的多播IP流。

2.2.7 BCMCS（黃金多播）技術的局限性

（1）黃金多播業務要求小區中的每個用戶都能接收同樣的數據，這就需確保小區邊緣的業務性能，造成整個小區的容量和吞吐量的降低，從而使黃金多播難以在全網廣泛應用，不適合為用戶提供全網漫游服務。

（2）核心網PDSN需升級支持BSN，AAA需升級支持多播屬性，PDSN的升級涉及BSC/PCF的接口，全網升級工程量大。

（3）BCMCS只具備從網絡至終端的單向傳輸信道，不具備從終端到網絡的反向傳輸信道，無法實施互動類的業務。

（4）多播終端成本較高，將成為制約多播業務開展的重要因素。

3 結束語

手機電視業務的開展，應根據網絡建設情況、相關技術和產品的成熟程度以及用戶的業務需求，制訂分階段的業務目標，采用正確的技術方案規避風險，從而使手機電視業務成為新的業務收入增長點。

[1]張智江, 朱士鈞, 嚴斌峰, 張云勇. 3G業務技術及應用. 北京：人民郵電出版，2007