一種軌道交通PIS組播實現方法的研究

王小平 南京高達集群軟件有限公司

關鍵字：集群系統 B-TrunC LTE-M 軌道交通 PIS 組播 組下行共享

LTE-M標準中PIS業務定義為是以車站和車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務的系統，采用先進的多媒體技術，通過有線和無線網絡構建的信息通道，以地鐵車站、列車等運營區域的顯示屏、查詢機等為終端媒介，向乘客發布導乘信息、運營信息、地鐵服務宣傳信息及商業廣告的多媒體信息平臺。

因為PIS的視頻流基本為720P以上，為節省帶寬，PIS視頻源基本通過組播報文進行傳輸。在LTE中支持組播需要通過eMBMS，這個方案存在以下缺點：

1.需要引入額外的網元MBMS-GW，BM-SC，eNodeB和MME也需要做相應改動，投資成本增加。

2.組網復雜，單播和組播報文走不同的通道實現。

3.在公網上還未規模商用，成熟度低。

在B-TrunC標準中，組呼下行設計為共享信道，其很好解決了空口資源節省問題，因此，本文提出了一種利用集群系統的組呼方式來實現PIS組播下行共享的實現方案,詳細方案說明如下：

所有列車上的TAU在核心網被配置到一個PIS群組。

系統啟動后為PIS群組建立PIS呼叫，并為PIS群組在空口建立無線共享信道。

EPC負責和PIS服務器對接，從IP網絡中檢測并獲取接收PIS服務器下發的PIS組播報文；

EPC中PDS網元將從PIS服務器接收到的PIS組播報文再以組播的方式轉送給其網下所有eNB；

eNB將PIS組播IP報文通過集群共享信道轉發給PIS群組中的所有TAU終端；

TAU終端從空口共享信道取得PIS組播IP報文，再組播轉發給視頻播放控制器，視頻播放控制器對PIS信息進行解碼，并在所有的顯示終端上進行PIS信息顯示。

下圖給出了各網元按如下協議棧進行媒體面報文處理的示意圖：

PIS業務媒體流協議棧

PIS服務器以固定組播IP地址向網絡發送組播PIS業務報文，PIS服務器發送組播報文的組播IP地址是可以配置修改的。

PDS（實現B-TrunC標準定義的TCF/TMF網元功能）以指定的組播IP地址對組播報文進行檢測過濾，并對目的地址為指定組播IP地址的報文進行接收，然后把包括PIS Data、PIS組播IP地址、UDP頭在內整體作為應用層凈荷數據封裝成GTP-U報文，然后把GTP-U以組播報文的發送方式組播給eNB，針對eNB的組播IP地址在PDS上固定配置一個，此組播IP地址需要與PIS服務器發送組播報文時的組播IP地址不同。

eNB在PIS集群組呼建立下行廣播承載時從PDS側獲取組播IP地址，并把獲取到的組播IP添加到eNB的組播組中，實現對PDS發出的組播報文進行接收，并對接收到的組播報文中的GTP-U報文進行處理，去除GTP-U報文頭后獲取到凈荷數據，然后把凈荷數據按空口協議完成PDCP報文封裝，之后通過組呼共享信道TGTCH發送給終端。

終端UE接收到空口報文后按空口協議棧完成PDCP協議層處理后得到凈荷數據，然后把凈荷數據遞交給應用層，應用層解析由PDCP協議層遞交上來的凈荷報文，發現IP地址為組播IP地址，則直接把報文(包括組播IP地址、UDP頭、PIS Data)轉發給播放控制器，由播放控制器完成PIS業務播放。

PIS播放控制器接收到組播報文，根據報文中的UDP端口號把PIS Data遞交給對應的播放軟件，然后由播放軟件進行播放處理。

本實現方法很好的利用了B-TrunC集群系統的組下行共享特性，實現了PIS組播報文從PIS服務器到車載系統的傳輸，在PIS服務器到核心網，核心網到基站，基站空口到TAU，TAU到車載播放設備，整個流程都只有一份媒體流，很好的節省了有線傳輸和無線空口帶寬，具有很高的實際使用價值。同時一張LTE網絡可以完全滿足LTE-M定義的CBTC，PIS/CCTV，集群等綜合承載業務，極大的節省了投資成本。