TD-MBMS标准化现状及解决方案

monday-12532

1、手机电视发展综述
顾名思义，手机电视就是利用手机终端观看电视节目。实际上，从2004年起全球的移动运营商已开始提供这种业务，当时主要采用基于蜂窝网络的流媒体技术，但是限于资费、内容、QoS和终端等各种因素，业务发展缓慢。
2005年5月，由韩国SKT主要投资的TUMedia推出卫星数字多媒体广播（S-DMB）业务，标志着手机电视业务的发展进入一个新的阶段——基于数字广播网络的手机电视业务开始快速发展。
2005年12月，韩国推出地面数字多媒体广播（T-DMB）业务。
2006年4月，日本两大移动运营商NTT DoCoMo和KDDI公司推出ISDB-T商用的手机电视业务。
2007年3月，美国Verizon和高通旗下的MediaFLO公司合作推出VCast手机电视业务。
根据电视内容的传输方式来划分，手机电视的实现方式主要有以下三种。
第一种是基于移动网络的实现。即在移动通信网的基础上进行改造，向用户提供下行信道，其所使用的频率仍然是移动通信系统所在的频段。目前主流的实现方式是基于PS域的流媒体技术，后续演进的典型技术包括多媒体组播和广播技术MBMS、BCMCS等，相关的技术研究和标准化分别在3GPP和3GPP2中进行。
第二种是基于地面数字广播的方式。此类实现技术主要是针对地面数字广播电视产生的，使用的频率一般为广播电视频段。为适应移动终端的特点，在原有为地面数字广播电视设计的基础上加以改进成为手机电视技术。例如，欧洲的DVB-H、美国高通主推的Media FLO、韩国的T-DMB和日本的ISDB-T等。
第三种是基于卫星数字广播的方式。这一类技术主要是通过卫星提供下行传输，典型的技术包括韩国的S-DMB和欧洲SDMB。
目前，国内广播方式的手机电视技术体系主要有CMMB、TMMB和DMB-TH等。对于基于TD-SCDMA的3G标准来说，手机电视的实现主要是由CCSA主导的TD-MBMS标准。
2、TD-MBMS标准化现状
2007年上半年，TD-MBMS的国际和国内标准化进展很快，大唐移动一直都是该技术标准的积极参与者和主要贡献者。
在国际标准化进程方面，中国的相关公司联名在2007年3月的3GPP RAN 35次全会，提交了LCR TDD MBMS物理层增强的WI立项申请，立项通过；随后在RAN1#48bis会议和RAN1～RAN4小组会议，中国的相关公司一共提交了四十多篇LCR MBMS增强WI相关文稿，全部通过；5月在3GPP RAN36次全会完成LCR MBMS增强WI项目并正式发布。至此，在TD-SCDMA的R7中，成功地在混合载波和单独载波MBMS中引入SFN宏分集、联合检测、相位偏转、接收分集和高阶调制等物理层增强技术，为LCR TDD MBMS的长期演进打下了良好的基础。
在国内标准化进程上，2007年2月，信息产业部召开了TD-SCDMA手机电视启动会议，并成立了由信息产业部电信研究院和中国移动担任组长的TD-SCDMA多媒体广播业务方案起草组；3月确定了总体方案初稿；4月在CCSA TC5第12次全会WG9会议，递交了“TD-SCDMA MBMS总体技术要求”及修订通信技术标准项目建议书；6月在TC5 WG9 13次会议，TD-MBMS总体方案讨论稿通过，转为送审稿；8月在TC5 WG9 15次会议通过了TD-MBMS总体技术要求的送审稿。
目前，面向奥运需求的第一版本TD-MBMS已经基本完成，在该版本中引入了UTN（同时隙网）技术，由于采用了UTN技术，在网络部署初期业务需求量不大时可以将MBMS与现有的3G网络放在统一载波上，TD-MBMS可以在不改变硬件平台的情况下，仅通过升级软件实现手机电视功能。为了推动TD-MBMS的后续发展，CCSA正积极推进TD-MBMS第二版的前期准备工作。为了进一步提高系统的性能，从系统架构到高层都需要进一步研究，如全下行的单独载波MBMS系统设计、RNC间的同步、SFN边缘的干扰消除以及IMS等技术都需要进一步研究。
TD-MBMS最大程度地沿用了3GPP已有的标准和技术，在不额外增加系统设计复杂性的前提下，尽量采纳R7 MBMS和E-MBMS思想。基于这种思路下设计的TD-MBMS系统可向R7 MBMS或E-MBMS的平滑演进打下良好的基础。如果核心网支持MBMS组播功能，只需进行软件升级，接入网和终端即可支持R7 MBMS组播业务。
R7 MBMS在设计理念上与R6 MBMS有几个主要的不同之处：采用SFN来提高系统的效率和性能；省略或简化组播业务的信令交互流程。这两个方面部是本系统所采纳的设计思想，将来如果引入TD-SCDMA系统的OFDM设计方案，TD-MBMS系统还可以向E-MBMS平滑演进。
3、TD-MBMS方案概述
3.1　系统架构
TD-MBMS不仅能实现纯文本低速率的消息类组播和广播，而且还能实现高速多媒体业务的广播和区域广播，手机电视是其典型应用之一。TD-MBMS的实现方式是基于TD-SCDMA/WCDMA的分组网，通过增加一些新的功能实体（如广播/组播业务中心（BM-SC）对已有的分组域功能实体（如SGSN、GGSN、RNC和UE等）添加TD-MBMS功能，并定义了新的逻辑共享信道以实现空口资源共享。
TD-SCDMA多媒体广播业务的网络模型如图1所示，与UMTS的MBMS模型一致。内容提供商提供广播电视内容，经过BM-SC将传输流转发给3G核心网，并进一步转发给UTRAN，通过Uu口发送给UE。

图1　TD-MBMS系统网络架构

3.2　同时隙网技术
UTN技术需要所有相邻基站同步发射相同的无线信号，如图2所示。在UTN模式下，UE可以将来自不同基站的信号视为多径信号。可见，UTN大大提高了频谱利用率。本方案主要讨论同一频率下的同时隙组网方式。

图2　UTN的工作原理

该方式可以全网采用UTN进行组网，如图3所示，也可以在部分区域采用UTN组网，如图4所示。同一频率的UTN组网如图5所示，在不同地域（非相邻地域）此频率可以进行重用，组成另外一个区域化的UTN。

图3　全网UTN组网

图4　区域化UTN组网

图5　区域化UTN组网的频率资源重用

在TS-SCDMA现有的N频点系统中，UTN模式可以与N频点模式进行时分复用或频分复用。
3.3　N频点+UTN时分复用
“N频点（5 MHz 同频）+UTN时分复用”联合组网方式如图6所示。

图6　UTN与N频点联合组网时分复用示意

一个频点的一个UTN时隙可提供的数据速率为128～192 kbit/s，对应一路电视频道。UTN模式占用的时隙和频点可灵活分配，可以配置更多的频点或时隙。配置时隙应注意如下原则：
●建议TS6不采用UTN模式，以利于UE接收TS0时隙；
●相邻小区同频点UTN模式的时隙相同；
●用于发布相同内容的UTN模式的时隙，可以采用同一套扰码和Midamble，也可以采用与原小区相同配置的扰码和Midamble，但在建网初期，建议采用同一套扰码和Midamble。
3.4　后续增强技术
考虑到降低研发成本和运营风险，TD-MBMS系统在初期的开发和实现只考虑采用一个时隙资源用于手机电视业务。随着系统的成功商用，运营商或者用户对手机电视节目在数量和质量方面的要求提高，TD-MBMS系统将向多时隙和单独载波的方向扩容。
对于单独载波方案（异频MBMS），可以考虑采用更多的增强技术来实现手机电视业务，提供QVGA级高清晰的手机电视节目，保持技术和产品的竞争力。潜在的增强技术如下：
●提高基站发射功率，引入大区广播；
●优化系统帧结构；
●物理资源分配设计和信道结构优化设计；
●引入高阶调制和MIMO等技术；
●引入外码编码技术；
●简化业务流程，优化系统协议栈；
●区域手机电视广播和组播业务的物理层技术增强；
●人工多径；
●相位偏转。
4、TD-MBMS产业化进程
目前，TD-MBMS的标准化取得了实质性进展。与此同时，在信息产业部的组织下，以中国移动为代表的运营商的积极参与下，TD-MBMS产业化顺利完成布局。目前，以大唐、中兴、鼎桥和普天为代表的系统厂商，以展讯、T3G和凯明为代表的芯片厂商，以中兴、联想为代表的手机厂商部参与到了TD-MBMS的研发中。大唐移动将在Node B、RNC、OMC-R以及UE解决方案中全面支持TD-MBMS，并将支持芯片和终端厂商的测试，还将积极参与信息产业部和运营商组织的相关测试。预计2007年年底，各厂商将可发布支持TD-MBMS第一阶段要求的产品；2008年上半年将可实现奥运商用的准备。