WCDMA與GTM組播和廣播業(yè)務(wù)技術(shù)介紹.doc

wcdma/gsm組播和廣播業(yè)務(wù)技術(shù)簡(jiǎn)介組播和廣播是一種從一個(gè)數(shù)據(jù)源向多個(gè)目標(biāo)傳送數(shù)據(jù)報(bào)文的技術(shù)。在傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，小區(qū)廣播業(yè)務(wù)(cbs：cell broadcast service)允許低比特率數(shù)據(jù)通過(guò)小區(qū)共享廣播信道向所有用戶發(fā)送，屬于消息類業(yè)務(wù)。 現(xiàn)在，人們對(duì)移動(dòng)通信的需求已不再滿足于電話和消息業(yè)務(wù)，隨著internet的迅猛發(fā)展，大量多媒體業(yè)務(wù)涌現(xiàn)出來(lái)，其中一些應(yīng)用業(yè)務(wù)要求多個(gè)用戶能同時(shí)接收相同數(shù)據(jù)，如視頻點(diǎn)播、電視廣播、視頻會(huì)議、網(wǎng)上教育、互動(dòng)游戲等。這些移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)與一般的數(shù)據(jù)相比，具有數(shù)據(jù)量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、時(shí)延敏感等特點(diǎn)。目前的ip組播技術(shù)只適用于有線ip網(wǎng)絡(luò)，不適用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)橐苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)具有特定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能實(shí)體和無(wú)線接口，這些都與有線ip網(wǎng)絡(luò)不同。為了有效地利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源，wcdma/gsm全球標(biāo)準(zhǔn)化組織3gpp提出了組播和廣播業(yè)務(wù)(mbms：multimedia broadcast/multicast service)，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中提供一個(gè)數(shù)據(jù)源向多個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的點(diǎn)到多點(diǎn)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，尤其是空口接口資源。3gpp定義的mbms不僅能實(shí)現(xiàn)純文本低速率的消息類組播和廣播，而且還能實(shí)現(xiàn)高速多媒體業(yè)務(wù)的組播和廣播，這無(wú)疑順應(yīng)了未來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)展的趨勢(shì)。wcdma/gsm網(wǎng)絡(luò)中組播和廣播業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)組播和廣播業(yè)務(wù)mbms基于wcdma/gsm分組網(wǎng)，通過(guò)增加一些新的功能實(shí)體，如廣播組播業(yè)務(wù)中心bm-sc，對(duì)已有的分組域功能實(shí)體如sgsn、ggsn、rnc和ue等增加mbms功能，并定義了新的邏輯共享信道來(lái)實(shí)現(xiàn)空口資源共享。mbms的網(wǎng)絡(luò)參考模型如圖1所示，其中的虛線為可選擇的接口，可根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)需要決定是否支持。mbms承載業(yè)務(wù)的邊緣為gmb、gi參考點(diǎn)，即廣播組播業(yè)務(wù)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。這里唯一新增的接口是gmb接口，其它都是wcdma/gsm網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)存在的接口。 圖1 wcdma/gsm網(wǎng)絡(luò)中組播和廣播業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)框架廣播組播業(yè)務(wù)中心bm-sc為新增的移動(dòng)網(wǎng)功能實(shí)體，它是內(nèi)容提供者的入口，用于授權(quán)和在移動(dòng)網(wǎng)中發(fā)起mbms承載業(yè)務(wù)，并按照預(yù)定時(shí)間計(jì)劃傳送mbms內(nèi)容。其功能包括： 對(duì)第三方內(nèi)容提供商鑒權(quán)、授權(quán)和計(jì)費(fèi); 提供mbms傳輸相關(guān)參數(shù)，如qos、組播廣播區(qū)域，發(fā)起和終止mbms傳輸資源; 從外部數(shù)據(jù)源接收并傳送mbms內(nèi)容，安排mbms會(huì)話傳送并告知用戶，會(huì)話重傳等; 業(yè)務(wù)聲明，包括媒體描述、會(huì)話描述如組播業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)、地址、傳送時(shí)間等。對(duì)已有的wcdma/gsm分組網(wǎng)功能實(shí)體ggsn、sgsn、rnc/bsc和ue，也需要增加mbms相關(guān)功能和過(guò)程，其中針對(duì)mbms新增如下功能： ue支持激活/去激活mbms業(yè)務(wù);mbms安全相關(guān)功能，如對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密和一致性保護(hù);接收mbms業(yè)務(wù)聲明、尋呼信息或支持同步業(yè)務(wù);根據(jù)mbms會(huì)話標(biāo)識(shí)決定是否忽略mbms會(huì)話。 ran/bsc在預(yù)定的組播或廣播業(yè)務(wù)區(qū)域傳送mbms數(shù)據(jù)，組播模式下ran根據(jù)小區(qū)中當(dāng)前服務(wù)用戶數(shù)目和可用無(wú)線資源選擇合適的無(wú)線承載，即選擇共享信道或?qū)Ｓ行诺?支持核心網(wǎng)發(fā)起和終止mbms傳送;支持mbms接收者在rnc間的移動(dòng)，這可能會(huì)引起一些數(shù)據(jù)的丟失;支持傳輸mbms業(yè)務(wù)聲明、尋呼信息、mbms并行業(yè)務(wù)，如接收mbms視頻內(nèi)容同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音呼叫和消息業(yè)務(wù)。 sgsn對(duì)用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制;支持mbms接收者在sgsn間的移動(dòng);組播業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)，包括后付費(fèi)和預(yù)付費(fèi)用戶;根據(jù)ggsn發(fā)送的通知建立或釋放iu、gn承載。 ggsn作為mbms數(shù)據(jù)的ip組播業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)bm-sc的通知請(qǐng)求為廣播或組播傳送建立或釋放用戶面承載;從bm-sc或其它數(shù)據(jù)源接收ip組播內(nèi)容，并通過(guò)gtp隧道路由;以及消息通知、計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)手機(jī)、業(yè)務(wù)(qos)協(xié)商。 camel業(yè)務(wù)環(huán)境cse與sgsn間的接口利用camel為預(yù)付費(fèi)用戶提供mbms業(yè)務(wù);小區(qū)廣播中心cbc可用于向用戶發(fā)布mbms業(yè)務(wù)聲明;組播廣播業(yè)務(wù)中心bm-sc通過(guò)開(kāi)放業(yè)務(wù)環(huán)境osa(open service architecture)與第三方進(jìn)行交互。mbms包括組播模式和廣播模式。組播模式需要用戶簽約相應(yīng)組播組，進(jìn)行業(yè)務(wù)激活，并產(chǎn)生相應(yīng)的計(jì)費(fèi)信息。由于組播和廣播模式在業(yè)務(wù)需求上存在不同，導(dǎo)致其業(yè)務(wù)流程也不同，具體參見(jiàn)圖2、圖3。 圖2 mbms組播模式業(yè)務(wù)流程圖3 mbms廣播模式業(yè)務(wù)流程mbms業(yè)務(wù)聲明機(jī)制可使用戶得到mbms業(yè)務(wù)的相關(guān)信息，如地理范圍、ip組播地址、業(yè)務(wù)開(kāi)始時(shí)間等。運(yùn)營(yíng)商可考慮采用多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)聲明，如通過(guò)小區(qū)廣播、mbms廣播模式、mbms組播模式、push機(jī)制(wap、sms、mms)、url(http、ftp)。用戶加入或退出某個(gè)組播組，可通過(guò)igmp(internet group management protocol)協(xié)議或mld(multicast listener discovery)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。ue和ggsn必須支持igmp(ipv4)/mld(ipv6)協(xié)議，通過(guò)已建立的ue與ggsn間的承載通道，ue向ggsn發(fā)送igmp/mld的join、leave消息。在用戶加入后，cn、ran節(jié)點(diǎn)都將保存該用戶多播業(yè)務(wù)的mbms內(nèi)容(mbms context)。 會(huì)話的開(kāi)始、結(jié)束是由廣播組播業(yè)務(wù)中心bm-sc發(fā)起的，觸發(fā)由mbms數(shù)據(jù)傳送建立或釋放相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源，包括gtp用戶面、iu接口和空中承載。該過(guò)程與用戶加入或退出某個(gè)組播組過(guò)程完全獨(dú)立。mbms通知是指網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知ue將傳送mbms數(shù)據(jù)。mbms承載內(nèi)容(mbms bearer context)包括所有的mbms承載相關(guān)信息，在mbms數(shù)據(jù)傳送階段建立，保存在sgsn、ggsn和rnc中。由于mbms業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流量較大、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，為了節(jié)省空口資源，wcdma網(wǎng)絡(luò)提出了一種新的邏輯共享信道，rnc根據(jù)一定的規(guī)則決定mbms數(shù)據(jù)通過(guò)共享信道或?qū)Ｓ行诺老掳l(fā)給ue，具體采用何種規(guī)則則由運(yùn)營(yíng)商自行決定。例如，rnc可根據(jù)每個(gè)小區(qū)中加入組播的用戶數(shù)目大于某閥值時(shí)使用共享信道。目前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不支持多播和廣播能力，因此必須為wcdma/gsm定義一系列mbms業(yè)務(wù)流程： mbms多播業(yè)務(wù)激活流程(mbms multicast service activation procedure); mbms會(huì)話開(kāi)始流程(mbms session start procedure); mbms登記流程(mbms registration procedure); mbms會(huì)話結(jié)束流程(mbms session stop procedure); mbms去登記流程(mbms de-registration procedure); mbms多播業(yè)務(wù)去激活流程(mbms multicast service de-activation procedure); iu承載釋放流程(iu bearer plane release procedure); ran資源建立(ran resource setup); sgsn間ra更新過(guò)程流程 (inter sgsn routing area update procedure); sgsn間srna遷移流程(inter sgsn serving rns relocation procedure); mbms廣播業(yè)務(wù)激活(mbms broadcast service activation); mbms廣播業(yè)務(wù)去激活(mbms broadcast service de-activation); mbms廣播會(huì)話開(kāi)始流程(mbms broadcast session start procedure)。為實(shí)現(xiàn)上述流程，需要在wcdma/gsm分組網(wǎng)的已有接口上，包括sgsn與ggsn之間的gn/gp接口，sgsn與rnc之間的iu接口，rnc之間的iur接口，定義mbms業(yè)務(wù)相關(guān)的消息和參數(shù)，同時(shí)還需要新定義bm-sc與ggsn之間的控制接口協(xié)議。在業(yè)務(wù)質(zhì)量方面，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)mbms qos進(jìn)行控制。與其它點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不同，mbms僅僅支持background、streaming兩種業(yè)務(wù)類型，background適于消息和下載類應(yīng)用，streaming適于流應(yīng)用，同時(shí)mbms還需要支持較高的sdu錯(cuò)誤率。mbms數(shù)據(jù)分發(fā)的路徑，包括多個(gè)rnc和sgsn，所有的路徑均使用相同的qos。對(duì)于mbms，移動(dòng)網(wǎng)不需要進(jìn)行qos協(xié)商機(jī)制，這就意味著可能會(huì)有一些mbms業(yè)務(wù)路徑因qos需求不能滿足而導(dǎo)致路徑下的用戶業(yè)務(wù)失敗。從嚴(yán)格意義上說(shuō)，mbms是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于mbms技術(shù)可實(shí)現(xiàn)許多應(yīng)用。表1是一些基于mbms的具體業(yè)務(wù)應(yīng)用的典型數(shù)據(jù)比特率。 表1 mbms應(yīng)用的典型媒體類型和數(shù)據(jù)速率mbms媒體的編解碼和格式，包括音頻、視頻、圖片、文本等多種媒體類型，3gpp將定義媒體編解碼和格式的最小集合，來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的互通。mbms媒體編解碼和格式的最小集合將與分組流業(yè)務(wù)和多媒體消息業(yè)務(wù)的媒體編解碼和格式保持一致。在mbms安全方面，ue和bm-sc之間可對(duì)組播和廣播內(nèi)容進(jìn)行加密和完整性保護(hù)，bm-sc必須能對(duì)每個(gè)組播和廣播內(nèi)容提供者進(jìn)行鑒權(quán)和授權(quán)。mbms與其它業(yè)務(wù)之間存在著一定的相互作用，當(dāng)用戶需要將通過(guò)mbms接收的內(nèi)容進(jìn)行存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)給其它用戶時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)權(quán)限管理(drm：digital right management)的限制和相應(yīng)的計(jì)費(fèi)能力。當(dāng)與用戶信息相互作用時(shí)，mbms用戶業(yè)務(wù)將使用通用用戶信息gup(generic user profile)機(jī)制。目前，3gpp對(duì)mbms的標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進(jìn)行之中，預(yù)計(jì)可在2004年3月份完成，屬于r6業(yè)務(wù)特性。其中，mbms的業(yè)務(wù)需求、結(jié)構(gòu)和功能描述已經(jīng)完成，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的各個(gè)接口協(xié)議和消息流程正在制訂中。mbms的業(yè)務(wù)流程比較復(fù)雜，涉及到很多網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，包括ue、rnc、sgs