3G移动网络中的组播与广播

一、引言

2004年许多移动运营商都推出了手机电视业务，是以点到点的方式通过流媒体技术来实现的。但是，随着手机电视业务市场的不断拓展，简单的点到点方式已经无法满足手机电视业务迅猛发展的需求。

几年前3GPP|0">3GPP和3GPP2就已经开始分别为GSM/WCDMA和CDMA2000制定广播/组播业务了。在3GPP，将其称为多媒体广播和组播业务（MBMS），而在3GPP2中，则称为广播和组播业务（BCMCS）。虽然二者由不同的标准组织制定，然而，二者却有很多相同之处。

鉴于MBMS和BCMCS对移动网络中的广播和组播进行了有效的支持，开放移动联盟广播业务组（OMA BCAST Open Mobile Alliance Broadcast service group）将致力于移动网络和非移动数字广播网络中广播/组播业务层相关规范的制定。例如OMA BCAST正在研究内容保护、传输调度等问题。

我们知道，对于非移动广播技术而言，它需要在移动终端中添加新的接收机，从而接收无线广播信号，实现在移动终端中观看电视。然而MBMS和BCMCS的引入对现存的无线部分协议和核心网协议的改动非常小，这无疑有利于降低网络和终端的成本，因此与非移动广播技术比较而言，MBMS和BCMCS更具有优势。而且移动广播还可以使移动运营商保持已经建立的商业模型。因此，对于许多业务，尤其是手机电视业务将从MBMS和BCMCS中获得更大的发展。

二、广播/组播的需求

目前许多移动运营商都推出了移动多媒体业务，例如无线广播和手机电视，它们将不同的内容分成不同的频道，并将这些内容推送给频道用户。

例如，在日本的移动用户就可以通过它们的手机来观看从KDDI的EZChannel订购的不同内容的多媒体业务。在欧洲，许多运营商都推出了体育信息业务，就是通过多媒体消息业务（MMS）来向用户推送一些体育视频片断。另外，Vodafone（德国和荷兰）、TIM（意大利和希腊）、Three（意大利和瑞典）以及Sprint（美国）等国外运营商都已经开通了手机电视业务。

目前，手机电视业务都是通过点到点的连接方式来实现的。这样如果内容服务器要向多个用户传送多媒体信息就必须与每个接收者都建立并维持一条连接。然而这种手机电视的实现方式只能支持少数或者中等数目的手机电视用户，一旦用户数目增大，这种实现方式将对现存的网络带来巨大的压力。一方面，内容服务器要建立多个内容相同的并行连接，虽然技术上没有问题，但是这样做是非常不经济的。另一方面，我们知道频谱资源是有限的，而且是昂贵的，因此当多个用户位于同一小区而且接收相同业务时，该小区的无线链路将成为瓶颈。由此可以看出，点到点的承载方式非常低效，必须通过点到多点的承载方式来高效的支持广播/组播业务。

三、移动网络中的MBMS和BCMCS

对移动网络来说，MBMS和BCMCS具有下列特征：

●具有控制广播/组播业务传送的能力。在MBMS中将其称为广播/组播业务中心，而在BCMCS中则称之为BCMCS控制器。

●在核心网中对广播/组播数据流具有路由功能。

●在小区内具有用于点到多点的高效的无线承载方式。

图1是3GPP MBMS结构中各个网元的连接结构图。其中，广播/多播业务中心（BM-SC）是新增加的网元，主要负责提供和传送移动广播业务。BM-SC是MBMS中内容传送服务的输入点。它负责建立、控制核心网中MBMS的传输承载，同时也负责MBMS传输的调度和传送。BM-SC还向终端设备提供业务通知。该通知包括了终端想加入MBMS业务的所有必要信息（例如组播业务标识、IP组播地址、传输时间、媒体描述等）。BM-SC还用于产生来自内容提供商的数据话单，同时它还负责管理组播模式下的安全问题。

图1　3GPP中MBMS的网络结构图

MBMS标准没有强制如何实现BM-SC的这些功能。制造商可能把它们做成单独的节点，也可能将它们集成到现存的网络节点中。在核心网络中，MBMS和BCMCS需要增加一些用于创建、管理广播/组播数据分配树的功能和协议消息。

MBMS另外一个重要特点就是允许运营商以非常小的粒度对特定区域来定义广播/组播业务。这些地理区域按照MBMS业务区域进行配置。核心网中的每个节点通过下游节点列表来决定它需要向那个节点来转发MBMS业务数据。在GPRS网关支持节点（GGSN）层，上述的列表包括数据应当被转发到的每个服务GPRS支持节点（SGSN）。在SGSN层，该列表应当包括WCDMA无线接入网中需要接收数据的每个无线网络控制器（RNC），或者是GSM无线接入网中需要接收数据的每个基站控制器（BSC）。对于以组播方式操作的其他业务，核心网根据用户当前注册的业务