主頁（http://www.by236.com）：TD-SCDMA系統中基于HSDPA的MBMS實現 1、TD-SCDMA網絡中MBMS和HSDPA的背景和介紹隨著移動通訊網絡的發展和手機業務的不斷提升，各種多媒體業務如視屏點播等應用越來越廣泛。3GPP協議中定義了多媒體廣播/組播服務(MBMS)的網絡結構和業務要求，提供了一種點到多點的業務支持，用以實現相同的數據從一個數據源到多個目標的傳送方式，避免由于傳送同樣數據造成數據量的增加而導致網絡資源阻塞；實現了網絡資源共享，提高了網絡資源的利用率，尤其是空口的資源利用率。HSDPA技術是3GPP和CCSA標準中引入的增強型技術以提供高速下行分組數據業務。 HSDPA技術把分組調度從RNC轉到NodeB中，采用QPSK或16QAM調制方式發送數據。MAC-hs中的Scheduler根據UE能力和業務參數，從HSDPA資源池中分配空口資源進行數據發送，并根據UE反饋的空口信道的狀態信息，采用自適應快速鏈路適配，及時調整調制和編碼方式，完成新的數據發送或數據重傳；Scheduler可以把資源池分配給單個UE，也可以在多個用戶之間共享，實現多用戶調度。HSDPA技術使移動網絡具有更短的時間延時、更高的系統容量、更高的資源利用率與QoS支持。 目前在TD-SCDMA系統中,3GPP標準中MBMS的方案設計是采用公共信道的方式來實現的。MCCH和MSCH承載控制信息，采用FACH和SCCPCH作為傳輸信道和物理信道；MTCH承載數據信息，使用為MBMS分配的FACH和SCCPCH作為傳輸信道和物理信道。對128K速率的MBMS業務需要分配一個時隙，16個碼道承載MBMS信息；對256K速率的MBMS業務需要分配兩個時隙，32個碼道承載MBMS信息；空口的無線資源使用還是基于傳統的公共信道的技術方式上，資源利用低。而由于HSDPA技術的先進性和高效的資源利用率, 采用HSDPA來承載MBMS業務,可以使128K和256K的MBMS業務所需的碼道資源降低到大約一半左右,大大提高空口資源的利用率。而且考慮到HSDPA已經作為TD-SCDMA增強演進發展技術的考慮,采用HSDPA+MBMS演進所帶來的高速率大大增強了用戶對移動速率和移動電視等業務的體驗，同時也降低了數據傳輸的成本。本文在鼎橋通信公司現有NodeB的HSDPA設計基礎上，討論了NodeB中HSDPA+MBMS的系統方案設計,并進一步分析了系統實現的功能模塊、控制信息和數據業務處理。 2、MBMS的網絡架構和UTRAN側的功能模塊介紹在3GPP協議中,通過新的功能實體和能力模塊來實現MBMS功能, MBMS的系統架構如圖1所示[1]。現有的PS域實體GGSN, SGSN, UTRAN 和UE等節點增加了MBMS的功能; 一個新增加的移動網絡實體廣播和多播服務 圖1 MBMS的系統架構 中心（BM-SC）被定義用以提供MBMS業務內容；Gmb接口提供控制面功能，Gi接口提供用戶面功能；授權用戶的MBMS業務, MBMS承載的聲明、發起和終止、數據傳送以及其它如業務參數和MBMS業務時間定義等。3GPP協議中在UTRAN側增加了一個功能實體MAC-m來實現MBMS的用戶面和控制面傳輸[2],圖2中顯示了在原有的MAC-c/sh基礎上增加了MAC-m的MAC-c/sh/m的架構和功能模塊. 圖2 UTRAN側包含MAC-m 和MAC-c/sh架構 從圖中可以看出，為實現MBMS功能，增強的MAC-c/sh/m中包含下面的模塊： Scheduling/Buffing/Priority Handling: 用以根據高層的需求，管理MBMS和 non-MBMS的公共傳輸資源 TCTF MUX:在MAC頭里插入TCTF域，處理 邏輯信道和傳輸信道之間的映射 Addition of MBMS-ID:對p-t-m 類型的邏輯信道，在MAC頭中加入MBMS-ID域以區分不同的MBMS業務 TFC selection:為公共傳輸信道FACH選擇 傳輸格式組合(TFC) 對MBMS業務，BCCH的SIB5/5bis中會加入邏輯信道MCCH的配置信息, 使UE通過讀取系統消息，可以監控MCCH,獲取MBMS業務相關的信息；MSCH用于發送MTCH的調度信息；MCCH和 MSCH映射到FACH傳輸信道和 SCCPCH物理信道；MTCH用于傳送MBMS業務信息，為區分不同的MBMS業務，在MAC頭中加上MBMS-ID, 并映射到特定的FACH信道上，FACH再映射到SCCPCH物理信道上發送到空口。同時UTRAN側的MBMS通知指示信道(MICH)，針對每個MBMS業務的UE發送廣播尋呼指示，通知UE接收UTRAN發送的MBMS數據。UE根據這些信息就可以從SCCPCH上獲取MTCH承載的MBMS業務信息。 這種MBMS實現方法的缺點是其設計還是基于常用的公共信道業務處理方式，無法利用HSDPA的高速下行數據傳輸技術，碼道的資源利用率低，因此目前MBMS業務的數據速率相對都比較低。 3、UTRAN側HSDPA 的架構和功能模塊介紹經過系統設計，研發和測試，鼎橋通信公司已經在LCR3.0版本中順利完成多載HSDPA圖3 NodeB側的HSDPA系統設計方案結構 HSDPA的功能支持，系統性能穩定，即將交由客戶使用。圖3中顯示了HSDPA的架構和功能模塊框圖，下面簡要介紹一下鼎橋通信公司的HSDPA系統的實現和功能模塊，詳細介紹可以參見[3]： 一個新的實體MAC-hs被增加用以完成HSDPA的功能。HS-PDSCH物理信道和HS-DSCH傳輸信道被定義用于承載用戶數據；HS-SCCH/HS-SICH發送控制信息和獲取UE反饋信息。在小區建立以后，NBAP信令物理共享鏈路重配置用以建立HSDPA資源池，包括HS-PDSCH、HS-SCCH/HS-SICH的碼道和功率等配置參數。資源池配置完成后，具有HSDPA業務能力的UE就可以接入進行HSDPA業務。 HS-DSCH FP數據幀攜帶的數據被按照MAC-d flow的定義放入相應的PQ中；MAC-hs中的調度模塊Scheduler根據相應的調度算法完成HSDPA UE的調度，完成PQ中的MAC-d PDU到MAC-hs PUD 的組裝，HARQ進程處理，分配無線資源等；通過HS-SCCH發送控制信息給UE,并根據UE在HS-SICH信道上的反饋信息，進行用戶間調度和用戶內的相應TBA、HARQ進程等相關處理；并通過相應算法和RNC交互完成Iub口流控處理。由于采用快速調度、高階調制、快速鏈路自適應編碼和快速混合自動重傳請求，HSDPA系統容量幾乎是通常采用DCH 和DPCH承載的PS業務的兩倍。極大地提高了無線資源的利用率。 4、HSDPA + MBMS的系統架構設計和功能分析根據上述分析，基于3GPP協議中有關MBMS的需求和鼎橋通信公司的HSDPA實現，提出了TD-SCDMA基站中基于HSDPA承載方式的MBMS系統設計方案。圖4中列出了UTRAN側支持MBMS和HSDPA的MAC結構，不需要很大修改MAC的架構就可以實現基于HSDPA 承載的MBMS的功能支持。從圖中可以看出，MAC-m處于CRNC中，所增加的功能實體用于支持MBMS業務；MAC-hs用于完成HSDPA的功能。由MAC-c/sh 對MAC-hs進行配置以實現HSDPA（或在MAC-c/sh不存在的情況下由MAC-d完成對MAC-hs的配置）的基礎上，修改MAC-m和MAC-hs之間的接口，把MBMS的配置通知MAC-hs；MSCH和MTCH上的內容通過MAC-m和MAC-hs之間的接口發送到MAC-hs中,并在Mac-hs中增加MSCH和MTCH的處理功能,完成MAC-hs用HSDPA的調度方式實現對MBMS業務的控制面配置和用戶面承載。下面詳細介紹一下HSDPA+MBMS的功能架構和功能模塊、配置、控制面信息處理、用戶面數據承載和MBMS業務調度處理流程。 4.1 MBMS新增信道的映射和信息內容新增的MCCH邏輯信道采用映射到FACH傳輸信道方式;該FACH隸屬公共的non-MBMS的SCCPCH。承載MCCH的RB信息和MCCH的調圖4 UTRAN側 MAC的架構 度信息在BCCH上周期發送以讓UE能獲取MCCH的相應配置。MBMS業務的相關控制信息如MBMS ACCESS Information, MBMS CHANGE information, MBMS SERIVCE information, MBMS RADIO BEARER information等在MCCH上發送,支持MBMS的UE監控SCCPCH就可以從MCCH 上獲取完整的MBMS的業務信息。 MSCH邏輯信道的內容通過MAC-m和MAC-hs之間的新增接口發送給MAC-hs,MAC-hs中新增的MSCH處理實體讀取MSCH中包含的MBMS service ID, 時間定義等信息,處理后在合適的時間通過HS-SCCH發送出去。激活了相應的MBMS service的UE通過監控相應的HS-SCCH可以獲取MBMS業務相應的數據面承載MTCH的信息。 MTCH邏輯信道用以承載MBMS業務的用戶面數據。在MAC-m中針對MBMS業務, MAC-m會根據MBMS service ID 相應的加上MBMS-ID,增加了MBMS-ID的MTCH信道的數據經過TFC選擇后,再發送到MAC-hs。 MAC-hs中關于MBMS功能支持的分析和修改 為支持MBMS業務,在MAC-hs中增加了 MBMS相應的功能處理模塊，圖5種列出了修改后的MAC-hs的架構和功能模塊。從MAC-m中發送來的MSCH和MBMS用戶面的數據首先送到MBMS Service Distribution模塊，該模塊根據MAC-m增加的信道標志判斷接收的數據是MSCH的信息或MTCH的數據；如是MSCH的信息，MAC-hs保存有關MTCH的MBMS Service ID，時間定義等信息到MSCH Info PQ，并將有關的MBMS Service 信息處理后在合適的時間在HS-SCCH上發送出去，激活相應MBMS業務的UE根據HS-SCCH上的MBMS-ID則可以讀取相對應的MBMS業務的控制信息，監控HS-PDSCH信道。如是MTCH信息，則根據相應的MAC-m增加的MBMS-ID把MBMS業務數據保存到相對應的MBMS Service 對應的MTCH PQ隊列中。MAC-hs中的Scheduler根據MAC-m傳過來的MBMS Service信息，采用MBMS-ID作為標志和根據MBMS的優先級進行MBMS業務調度。Scheduler根據MAC-m 配置的MBMS Service的特性，在HS-SCCH上把被調度的MBMS業務信息發送出去，用戶面經過TFRC選擇并分配相應的HS-PDSCH碼道，把MTCH信道上承載的MBMS 業務數據發送給UE。當有多個并行MBMS業務時，相應的MTCH隊列有多個，Scheduler根據MBMS業務的優先級和業務參數調度MBMS業務，從而實現象HSDPA多用戶調度一樣,完成以MBMS-ID作為標志的Multiple MBMS 業務的調度。 UE側MAC-m和MAC-hs的功能處理 圖5 支持MBMS的MAC-hs架構和功能模塊 針對UTRAN側為支持MBMS所做的修改，UE側的MAC-hs和MAC-m實體需要做相應的修改。在MAC-hs和MAC-m之間增加相應的接口，用于傳送MBMS的配置信息、控制信息和數據信息。UE側的MAC-hs模塊處理中， UE從HS-SCCH上獲取MBMS的業務信息和MTCH相關的時間定義等信息并傳送給MAC-m實體;根據MBMS的調度信息讀取HS-PDSCH上的MBMS的業務數據,組裝后送給MAC-m實體完成上層的應用程序數據處理。詳細的系統設計架構和實現方式和UTRAN側具有相似性，這兒就不敘述了
5、結束語本文根據MBMS業務的需求和3GPP協議中現有MBMS實現方式的缺陷；基于鼎橋通信公司的LCR3.0 HSDPA的具體實現方案，在滿足MBMS業務需求的基礎上，考慮到保持現有的HSDPA系統兼容性和簡化對現有系統的影響的前提下，提出了基站中基于HSDPA的MBMS業務的方案設計和處理流程。該方案充分利用了HSDPA的高效下行數據傳輸速率的優點，極大地提高了網絡的無線資源利用率，提高了系統的容量和性能；為將來高速的MBMS業務提供了實現的可能性和合理性；并可以和將來新的LTE技術融合,滿足日益增加的移動數據業務的需求。參考文獻[1]. TS23.246: Multimedia Broadcast/Multicase Service (MBMS); Architiecture and functional Deｓｃｒｉｐｔion (Release 6)[2] TS25.346: Introduction of the Multimedia Broadcase Multicast Service (MBMS) in the Radio Access Network (RAN); Stage 2 [3] HSDPA 在TD-SCDMA系統中的實現: 電信科學第22卷, 第5期 (中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮) |
