From: http://www.catr.cn/tecm/dxwjs/201006/t20100610_1144062.htm
摘要
介紹了移動通信網MBMS業務的特點和網絡架構，闡述了MBMS系統中的主要功能實體和相關接口以及MBMS廣播業務的業務流程，并指出移動通信網MBMS相關的國際、國内标準，分析了MBMS技術的創新點和MBMS業務的應用前景。
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1 引言 為了有效地利用移動通信網絡資源，3GPP引入了多媒體廣播多點傳播業務 （MBMS，Multimedia Broadcast/Multicast Service），在移動通信網絡中提供一個資料源向多個使用者發送資料的點到多點業務，實作網絡資源共享，提高資源使用率，尤其是空口接口資源。MBMS 業務不僅能實作純文字低速率的消息類多點傳播和廣播，而且還能實作高速多媒體業務的多點傳播和廣播。MBMS業務相比其他資料業務而言，因為具有上行信道，是以可 提供更多的互動性，而且不會導緻網絡性能急劇下降。 MBMS業務的典型應用有：手機廣告、手機音樂台、手機證券以及應急指揮等。使用MBMS技術，使用者還可以在下班回家路上通過手機點播觀看相應的視訊節目，如足球比賽、天氣、雜志以及新聞等。 2 MBMS系統架構 2.1 GPRS架構 通過GERAN和UTRAN接入GPRS來提供MBMS業務的網絡架構如圖1所示。
圖 1 MBMS 系統網絡架構示意圖（ GPRS ） 圖1中，内容提供商提供廣播多點傳播内容，經由BM-SC（廣播多點傳播業務中心）将傳輸流轉發給3G核心網，并進一步轉發給UTRAN，通過Uu口發送給UE。 其中，BM-SC是為支援MBMS業務新增加的移動網功能實體，它是内容提供商的入 口，用于授權和在移動網中發起MBMS承載業務，并按照預定的時間排程傳送MBMS内容。其功能包括：對内容提供商進行鑒權、授權和計費；提供MBMS傳 輸相關參數，如QoS，廣播區域，發起和終止MBMS傳輸資源；從外部資料源接收并傳送MBMS内容，安排MBMS會話傳送并告知使用者，會話重傳等；業務 聲明，包括媒體描述、會話描述如業務辨別、位址、傳送時間等。 在MBMS系統架構中，還包括移動通信網原有功能實體GGSN，SGSN，RNC/BSC和UE，這些功能實體需要增加MBMS相關的功能和過程，主要包括以下内容： （1）UE支援本地激活/去激活MBMS業務；MBMS安全相關功能；接收MBMS業務聲明；接收尋呼資訊（非MBMS業務）；根據MBMS會話辨別決定是否忽略MBMS會話。 （2）RNC在預定的廣播業務區域傳送MBMS資料；支援核心網發起和終止MBMS傳送；支援MBMS接收者在RNC間的移動；支援傳輸MBMS業務聲明、尋呼資訊，MBMS并發業務（MBMS與短消息業務的并發；MBMS業務與語音并發，語音業務優先）。 （3）SGSN對使用者進行網絡控制；支援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。 （4）GGSN作為MBMS資料的IP多點傳播業務節點，根據BM-SC的通知請求為廣播建立或釋放使用者面承載；從BM-SC或其它資料源接收IP多點傳播内容，并通過GTP隧道進行路由；消息通知、業務（QoS）協商等。 2.2 EPS架構 通過E-UTRAN和 UTRAN接入演進分組系統（EPS）來支援MBMS廣播業務（即eMBMS）的網絡架構如圖2所示。
圖 2 MBMS 廣播業務系統網絡架構示意圖（ EPS ） 在eMBMS系統中，包括核心網中定義的MBMS邏輯實體和在接入網中定義的動态管理（MCE）功能實體，以及相關的控制面、使用者面接口。eMBMS這種完整、獨立的邏輯架構，便于對MBMS各部分功能進行靈活部署，有利于MBMS的資源優化和性能提升。 圖2中，主要包括演進的eBM-SC，MBMS GW，MME，E-UTRAN等功能實體，下面逐一進行介紹。 eBM-SC主要具有如下功能：eBM-SC除了可以通過MBMS GW使用MBMS承載來實作使用者MBMS業務之外，還可以使用EPS承載來實作使用者MBMS業務。當MBMS-GW 與PDN GW 合設并且PDN GW 具有必要的通過Gn接口控制MBMS業務的GGSN功能時，這種架構也支援基于Gn- SGSN承載的MBMS業務。也就是說，演進的BM-SC不但具有BM-SC的功能，還能夠在使用MBMS承載（通過SGmb，SGimb接口）和使用單 播承載（通過 SGi接口）之間進行選擇，這樣使得eBM-SC有能力針對業務特性和使用者數量來選擇合理的承載類型。由于在E-MBMS中提供了增強廣播承載類型，是以 UE可能使用單點傳播承載向eBM-SC進行注冊/登出。此外，eBM-SC還能夠通過單點傳播承載向特定使用者提供進階别的MBMS業務。 MBMS業務在核心網中由MBMSGW負責處理，它由控制面和使用者面功能組成，這兩部 分功能可能實作于不同的網絡實體。使用者面功能一方面負責中轉 eBM-SC與控制面功能之間的信令（通過SGmb和Sm接口），另一方面負責接收來自eBM-SC的MBMS業務資料（通過SGimb接口），并通過 M1接口向接入網傳輸業務資料。M1接口支援資料幀的同步傳輸，以IP多點傳播的方式下發資料。控制面功能主要負責接收和處理來自于eBM-SC的MBMS承 載業務的會話控制信令（如會話開始、停止）、以及使用者面功能所提供的必要資訊（如用于MBMS資料傳輸的IP多點傳播位址），并且通過M3接口與接入網進行信 令互動。 MME負責提供E-UTRAN 接入時的MBMS控制面功能，UTRAN接入時，由SGSN支援MBMS控制面功能。在一個PLMN中，可以有一個或多個MBMS控制面實體。MME為了 與E-UTRAN配合支援MBMS ，需支援如下功能：E-UTRAN接入的MBMS承載會話控制（包括向E-UTRAN可靠地傳遞會話開始/會話停止）；向多點傳播節點傳送會話控制消息；向 MBMS GW提供Sm接口（接收MBMS業務控制消息和MBMS資料傳輸的IP多點傳播位址）。 E-UTRAN負責向指定的MBMS業務區域發送MBMS資料。EPS中支援MBMS的E-UTRAN 應有能力接受IP多點傳播分發。 3 MBMS廣播業務流程 廣播業務流程由圖3所示的幾個過程組成：
圖 3 廣播業務流程圖 （1）業務指南（Service Announcement） 業務指南過程告知使用者擷取業務的資訊，包括營運商定義的業務和内容提供商定義的業務，内容包括業務的内容，業務激活需要的參數等。業務指南的具體要求參見《移動多媒體廣播業務 業務指南技術要求》。 （2）會話開始（Session Start） 會話開始過程代表BM-SC已經準備就緒，準備發送資料。會話開始過程與使用者業務激活 過程互相獨立。也就是說，使用者可以在會話開始之前或者其後進行業務激活。會話開始過程可以觸發資料傳輸的承載資源的建立。如果一個MBMS使用者業務（注： 指上次業務，比如一個體育頻道）由多條MBMS承載業務來傳輸，那麼會話開始過程就要發給該使用者業務的每個承載業務。此時，UE可能需要觸發多條相關承載 業務才可以完整接收該使用者業務。 （3）MBMS通知（MBMS Notification） 通知UE MBMS資料即将發送。 （4）資料傳輸（Data Transfer） 使用者面資料的傳輸。 （5）會話結束（Session Stop） BM-SC決定在一段時間内停止資料傳送，并釋放承載資源。 4 MBMS業務相關标準 MBMS業務的需求來自營運商，由“3”牽頭提出，3GPP于2002年開始研究，成果主要有兩大階段，MBMS和eMBMS，MBMS階段主要基于GTP協定；eMBMS階段主要基于IP多點傳播協定，MBMS的R9版本已經于2010年3月當機。 在MBMS階段，MBMS功能是通過對3G網絡的改進而實作的，是以MBMS架構要依 附于已有的3G網絡架構。主要的改進包括兩方面：一方面通過增加新的功能實體廣播多點傳播業務中心（BM-SC）來提供和管理MBMS業務；另一方面是在已有 的功能實體上（包括GGSN，SGSN，BSC/RNC和UE）增加對MBMS業務的支援功能。 在eMBMS階段，提出了新的完整的邏輯架構，包括在核心網中定義的MBMS邏輯實體 （MBMS GW）和在接入網中定義的動态管理（MCE）功能實體，以及相關的控制面、使用者面接口。一方面進一步提高了MBMS的業務性能，另一方面适應了新的系統架 構演進/長期演進（SAE/LTE）系統，MBMS在邏輯架構、業務模式、傳輸方式和信道結構等方面進行了較大改進。 4.1 國際标準 移動通信網MBMS業務相關國際标準在3GPP制定。目前，主要有以下标準： （1）3GPP TS 22.146：多媒體廣播/多點傳播業務；階段1。 （2）3GPP TS 22.246：多媒體廣播/多點傳播業務（MBMS）使用者業務；階段1。 （3）3GPP TS 23.246：多媒體廣播/多點傳播業務（MBMS）；架構和功能描述。 （4）3GPP TS 29.061： 支援基于分組業務的PLMN和分組資料網絡（PDN）之間的互通。 （5）3GPP TS 33.246：多媒體廣播/多點傳播業務的安全。 （6）3GPP TS 26.346：MBMS：協定和編碼。 （7）3GPP TS 25.346：無線接入網中的MBMS業務介紹。 （8）3GPP TS 43.246：GERAN中的多媒體廣播/多點傳播業務（MBMS）。 （9）3GPP TS 25.446：MBMS同步協定（SYNC）。 4.2 國内标準 移動通信網MBMS業務相關國内标準主要在中國通信标準化協會（CCSA）制定，目前主要有以下标準： （1）2GHz TD-SCDMA數字蜂窩移動通信網多媒體廣播系統（TD-MBMS）總體技術要求（第一階段）。 （2）2GHz TD-SCDMA數字蜂窩移動通信網多媒體廣播系統（TD-MBMS）無線接入子系統裝置技術要求（第一階段）。 （3）2GHz TD-SCDMA數字蜂窩移動通信網多媒體廣播系統（TD-MBMS）無線接入子系統裝置測試方法（第一階段）。 （4）2GHz TD-SCDMA數字蜂窩移動通信網多媒體廣播系統（TD-MBMS）核心網裝置技術要求（第一階段）。 （5）2GHz TD-SCDMA數字蜂窩移動通信網多媒體廣播系統（TD-MBMS）核心網裝置測試方法（第一階段） （6）2GHz TD-SCDMA數字蜂窩移動通信網多媒體廣播系統（TD-MBMS）終端裝置技術要求（第一階段）。 （7）2GHz TD-SCDMA數字蜂窩移動通信網多媒體廣播系統（TD-MBMS）終端裝置測試方法（第一階段）。 WCDMA系統的MBMS業務相關标準也在制定當中。 5 結束語 在MBMS技術出現之前，移動通信網上的廣播/多點傳播業務采用的是點到點的多次發送，即 将資料傳送到不同使用者，每一個使用者使用專用的從GGSN到UE的管道，自GGSN向下為全單點傳播模式，無線接口無優化。采用小區廣播（CBS），CBS的特 點是即使沒有使用者，資料也在所有的小區内廣播，而且應用于很低的速率。CBC廣播是基于消息的，不能承載多媒體内容。這些技術的缺點是資源使用率低、廣播 能力低、使用者管理能力不強、多媒體支援能力弱以及業務成本高，規模效益差。 針對以上技術的缺點，MBMS業務有如下創新：每個小區資料隻需發送一次，在核心網中 優化資料分發，即僅向參與多點傳播業務使用者的所在網絡節點發送資料，即使一個網絡節點有多個使用者，也可以隻發送一次資料。在UTRAN中，僅向參與多點傳播業務的 使用者所在小區發送資料，如果有參與多點傳播業務的使用者在同一個小區内，隻需發送一次資料。是以，MBMS業務可以提供低成本的多媒體業務，随着MBMS技術的 發展（支援的速率越來越高），可以提供給人們的MBMS業務會越來越豐富。同時，MBMS技術可以促進和推動互動業務的應用開發，更緊密地結合内容提供商 和移動網的優勢，加速使用者對多媒體應用的接受和使用，通過提供全新的服務為營運商帶來更好的聲譽和更強的競争力。