论文研究-3GPP LTE中演进多媒体广播组播业务(E-MBMS)关键技术及融合组网方案研究 .pdf

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3GPP LTE中演进多媒体广播组播业务(E-MBMS)关键技术及融合组网方案研究,张涛,,第三代合作伙伴计划(3GPP)提出的多媒体广播组播业务在手机电视领域具有很强的竞争力,随着标准化的进展LTE在MBMS基础上提出了演进�
国科技论文在线 MBMS MME GW M3 MBMS GW:MBMS网关 ICE:多小区/组播协调实体 MCE M1:用户面接口 M2: E-UTRAN内部控制面接口 M2 M3:E- UTRAN与演进的核心冈之间的控制面接口 eNB 逻辑架构 当作为其他网络元件的一部分时,每个由一个唯一的其服务。 是一个逻辑实体,位于 和之间,其主要功能是发送广播 数据包到 传输 业务的,同时也不排除它可能是其他网元的一部分 使用 组播的方法向转发 用户数据。还通过 向 执行会话控制信令 (会话开始与结束时) 继续采取了用户面与控制面分离的协议结构。图所示为控制平面协议栈结 构,图所小为用户平面的协议栈结构。用户血和控制面分别定义了 业务相关的 接口 相关的接口主要包括接口、接口和接口。其中 间的接定义了个应用协议 ,这个应用协议支持 层的 会话控 信令(不包括无线配置参数)。和之间的接凵也定义了一个应用协议 用来传送多小区传输模式下的无线配置参数和会话控制信令。接凵是一个纯用户面 接口,位于与 之间,该接口使用组播传输点到多点的用户数据,因此 此接口没有定义控制面相关的应用协议。 ENB MCE M 「RRC C「M2APL MAP BaP M3AP RLC RLC INL|出 TNL LAC MAO PHY PHY M2 M3 T-222 制面协议栈 国科技论文在线 MBMS I M三MS i Gateway I MBMS cket INC +! SYNG RLC RLO TNL. iIIi TNI TND 1A MAC ! FH PHY 1 IiI MI ------11 其中SYNC协议用于 用户数据传输的同步 图 用户面协议栈 在实际网络部署中,不排除接口可以终结」。在这种情下被认为是 的部分。然而接∏仍然需要存在于和相应的之间。图描述了两种假设的 部署场景。图中左侧所示为独立部署时的网络结构,右侧所示为部署在 上、作为内部接凵时的网络结构。 Contents MBMS GW Contens Provider Provider PDN BMSC BMSC 9时9地 sGmd SG-iub MBMa MBMS MM三s MBMMS MBMS M3 MCE M3 M2 eNB eNB enB 个同部署场景下的网络架构 中 的关键技术 与 中的 业务相比, 不但在网络架构上有了革命性的变化,而 且在组网方式与信道结构上做了很大调整。这些技术上的改进在一定程度上使 业 务具有更好的性能。 根据最新标准 允许支持所有支持业务的的可以在 或 状态下接收 广播业务。与 中的 采用的专用小 区不同, 中的 仅支持混合小区的模式。 广播与系统单播 传输共享一个载波。进行 传输的小区称为 单播混合小区。 在传输方式上, 不再米用单小区的传输模式,而是完全采用多小区传输向用 户广播 业务。 多小区传输只有以下特点:多小区传输采用 模式; 区域内进行 同步传输 传输支持多小区合并 同步区域, 国科技论文在线 区域, 小区采用半静态配置。 在信道结构上 中只定义了两个逻辑信道支持 播传输:多播控訇信 道( )和多播业务信道( )。在信道映射上, 都映射到新的 传输信道——多播信道() 传输模式中 可以复用和映射到 同一个信道上进行 传输。图所示为 信道结构及映射关系。其中 多个 业条可以映射到同一个 信道并且 信道上仅传输属于同一个 ×域的数据。每个 区域可以有一条或多条 信道,这些 信道具 有相同的覆盖区域 逻辑信道 MTCH MCCH MAC MCH 传输信道 PMCH 物理信道一 图 下行信道结构与映射关系 中 演进及异构组网方案 标准化进展 中支持的 虽然具有很多优点,但与此同时也有些亟待解决的问题。目 前系统中的 只能提供单纯的下行广播业务,没有 专用的上行通道 缺少用户与网络交互的过程,因此用户无法向网络进行反馈。由于传输 广播业务 时网络无法获知用户的接收状态,因此网终无法根据用户的接收状况对业务的传输进行动态 调整。如果正在接收 广播业务的用户移出 区域,现有标准无法支持业务 的连续性。 采用 模式传输业务时 区域采用半静态配置,当某些 区域没有对 业务感兴趣的用户时,整个 区域( )广播该 业务会造成很大的资源浪费。 因此, 工作计划中针对 提出了新的需求和演进方向。最近的 标准化关注的问题主要有: 单频网传输时的业务连续性问题; 网络如何获得用户接收状态即用户信息反馈问题: 不同区域的用户如何根据相关度接收不同 业务的问题等。 异构融合网络中提供 业务的方案 针对当前标准中 业务存在的问题,提出一种在异构融合网络中提供 业务的方案。对于实现 广播组播业务,可以通过广播、组播、单播的承载方式 其中 既可以通过 播承载方式提供业务,也可以通过系统单播承载 方式提供 业务同时还可以通过异构网络提供 业务。 异构网络的融合技术目前主要有两种方法,一种是松耦合的融合方式,另一种是紧耦合 国科技论文在线 的融合方式。考虑到紧耦合的网络融合方式,我们提出种融合方案: 接入 多 媒体广播组播的系统 实体,基本架构模型如图所示。其中红色虚线代表控制 面接口,煕色实现表述用户面接口。其基本思想是:控制面数据仍然依附于蜂窝网络,但是 用户面数据通过 进行传输。控制平面由 提供的优点是可以同步峰窝网络 中的 相关信令,而大量的用户数据利用带宽和速率更优势的 传输不但能节 省蜂窝网络的昂贵资源同时可以对蜂窝网络进行热点覆盖和补充覆盖。 M二E ⅣR S i -mb B 图控訇面与用户面分离的紧耦合接入方式 松耦合的解决方案是:由蜂窝系统中的 提供 业务的数据,通过核心网 中的 网关最后到达用户所在的 网络。图是本方案的网终架构图。这种融 合方式实现简单,蜂窝网络中的广播多播控制实体 )只需要为 网络提供 业务内容即可。 蜂MBMS UE SGmb eNB MBS AGW 图 通过松耦合方式接入 同时,在异构融合场景下,提出一种对 业务流程改进的方法。在 业务即 将发生时,重新对网络进行选择,根据网络状态和某些参数决定接入蜂窝接入网还是 如图所示,改进后的 流程增加了接入网络的选择流程,在 会话开 始之前确定用户终端接入 ,同时 传输过程中,可以根据网络状 况判断是否需要在 和 之间进行切换以保证 业务顺利进行。 通过异构融合组网方案和改进的 流稈,可以在 中引入 作为附 国科技论文在线 加接入网向用户提供多媒体广播组播业务。当蜂窝网络覆盖范围不足或网络恶化吋,叮以充 分利用 的资源弥补蜂窝网络的不足这样就可以大大节省蜂窝资源的无线资源,充分 发挥异构环境下网终互补的优越性。 针对不同ABMS业务,U检测不同接入网络状况 可以支持用户手动设置 北务告 默认设置不能满足要求时网络可以强制选择 可以根据业务实时性非实时性选择网络 化奔加入 结果有三种情况: 1.蜂窝网传泆控翎平面数据,WAN传用户平面数 2.蜂窝网传送控倒平面数据和用户平面数据 kA选择 3.wAN传送控削平面薮据和用户平血据 会请开始 业务过程中根据网络状况判断是否需要进 判BS数据传输 行切换 会话结束 离开 图融合恻络中加入了接入方式选择的 流程 结论 本文对 业务以及系统中的 业务关键技术以及标准 化进展进行了分析,详细介绍了 的逻辑架构和最新标准化进展所关注的问题。同 时针对现有 业务的技术特点,提出了在系统中采用异构融合组网的方式提供 业务的改进方案。采用异构融合组网方案提供 业务能充分整合异构网络 中蜂窝网和 网络的优点,节省网终资源,充分保证了异构网络环境下不同网终间的 互操作性。下一步的工作主要是研究昇构网终间的协同无线资源管理以满足 业务 标准化推进的需求 参考文献 沈嘉,索士强,全海洋,等长期演进()技术原理与系统设计北京:人民邮电出版社, 赵训威,林辉,张明,等长期演进系统架构与技术规范北京:人民邮电出版社

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