（通信与信息系统专业论文）embms系统中基于业务特征的分组调度.pdf

u n i w i t yo fs t e c h n o l o g yo fchinanv e r s i t yo t c i e n c ea n de c h n o l o q vh i n as adi s s e r t a t i o nf o rm a s t e r sd e gr e e p a ck e ts che dulin gb a s e d on s er v ic ef e a t ur eine mbms s y s t e m a u t h o r sn a m e ： c h o n gl o u s p e c i a l t y ： c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns y s t e m s u p e r v i s o r ： 1 1 11 fi n l s n e dt i m e ： p r o l i n gq i u m a y , 2 0 1 2 5 93吣5眦2叭 2洲y 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的 成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或 撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作 了明确的说明。 作者签名：鲞壹： 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学 拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构 送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 口公开口保密( 年) 作者签名：差壁，导师签名： 签字日期：二么出l 卑 摘要 摘要 随着移动通信网络的发展以及用户业务需求的多样化，用户希望通过移动互 联网体验高品质业务的需求日益明显。为了实现在现有的蜂窝网络中提供低成本 的多媒体业务，尤其是手机电视等宽带视频业务的目标，3 g p p ( 3 棚g e n e r a t i o n p a r t n e r s h i pp r o j e c t ) 在第三代移动通信系统中引入了多媒体广播多播的业务功能 - - m b m s ( m u l t i m e d i ab r o a d c a s t m u l t i c a s ts e r v i c e ) ，随后l t e ( l o n gt e r m e v o l u t i o n ) 系统在网络架构、传输方式等方面对m b m s 进行了演进，而e m b m s 的业务扩展也成为衡量l t e 商用部署成败的关键之一。但是，如何在e - m b m s 系统中更好地承载多媒体业务并保障移动用户对q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 的需 求，提升用户的业务体验，是目前学术界以及3 g p p 的标准化工作关注的焦点之 一。本文的研究适用于e - m b m s 系统实时视频流业务的传输，基于业务特征， 在q o s 机制以及移动终端的功耗方面提升分组调度策略的性能。 鉴于e m b m s 在m b s f n ( m u l t i c a s tb r o a d c a s to v e ras i n g l ef r e q u e n c yn e t w o r k ) 模式下引入了统计复用的功能，本文首先研究了多个复用的h 2 6 4 a v c 视频流之间的无线资源分配，并将其简化为分组调度问题，优化e m b m s 系统 在多小区传输模式下实时视频业务的传输。为了应对目前m b s f n 半静态的调度 机制对q o s 性能造成的损失，本文提出了q o s 感知的双层调度方案，在控制面 实体中增加了q o s 感知的模块，从数据实体获取数据包时延、吞吐量等信息， 从而将调度分为流调度以及包排序两个过程，可以更好地应用于实际网络。仿真 结果表明该方案能够在频谱效率、丢包率、接收的视频质量等q o s 性能度量方 面获得性能提升，并且充分维持了多个q o s 需求相同的视频流之间的公平性。 终端功耗一直也是多播系统研究中重点考虑的因素，针对实时视频流业务， 本文基于e m b m s 的单小区传输模式，对终端接收功耗与q o s 性能之间的折中 进行了探讨，形成了q o s 约束下最小化终端接收功耗的资源分配问题。为了满 足l t e 系统快速调度的需要，本文提出了一种低复杂度的双层q o s 与终端功耗 感知的资源分配方案，首先在长时帧级阶段引入会话合并，形成会话合并集合， 其次分别考虑了合并集合间的队列时延，以及集合中各会话的分组时延和公平 性，完成短时子帧级会话间的调度与资源分配。仿真结果表明该方案在降低终端 功耗的同时最大化系统吞吐量，提高了q o s 的性能；另一方面，在相同q o s 约 束的情况下，本方案可以有效降低终端的功耗，提升对e - m b m s 业务的体验。 关键词：e - m b m s ，服务质量，实时视频流，终端功耗，分组调度，资源分配 原书空白页 不缺内容 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n dt h ed i v e r s i f i c a t i o n o fs e r v i c ed e m a n do fu s e r s ，t h er e q u i r e m e n tt h a tu s e r sh o p et oe n j o yt h eh i g h - q u a l i t y s e r v i c e sv i at h em o b i l ei n t e r n e ti si n c r e a s i n g l yo b v i o u s i no r d e rt oa c h i e v et h eg o a lt o p r o v i d el o w - c o s tm u l t i m e d i as e r v i c e si ne x i s t i n gc e l l u l a rn e t w o r k s ，e s p e c i a l l yf o r b r o a d b a n dv i d e os e r v i c e ss u c ha sm o b i l et v , 3 g p p ( 3 mg e n e r a t i o np a r t n e r s h i p p r o j f e c t ) i n t r o d u c e dt h ef u n c t i o no f m u l t i m e d i am u l t i c a s t i n ga n db r o a d c a s t i n gs e r v i c e ， m b m s ，i nt h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m a f t e r w a r d s ，l t e l a u n c h e dt h ee v o l u t i o no fm b m s ( m u l t i m e d i ab r o a d c a s t m u l t i c a s ts e r v i c e ) ， e - m b m s ，i nt h ea s p e c t so fn e t w o r ka r c h i t e c t u r ea n dt r a n s m i s s i o nm o d e ，e r e ，a n dt h e e x p a n s i o no fe - m b m sb e c o m e so n e o fk e y sm e a s u r i n gt h es u c c e s so rf a i l u r eo ft h e c o m m e r c i a ld e p l o y m e n to fl t es y s t e m h o w e v e r , h o wt oc a r r yt h em u l t i m e d i as e r v i c e sb e t t e ra n dg u a r a n t e et h er e q u i r e m e n t so fq o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) f o ru s e r st o i m p r o v et h es e r v i c ee x p e r i e n c e s ，i ss t i l lo n e h o tt o p i ci na c a d e m i aa n ds t a n d a r d i z a t i o n w o r k so f3 g p pa tt h ep r e s e n tt i m e s t u d i e si nt h st h e s i sr e f e rt ot h et r a n s m i s s i o no f r e a l - t i m ev i d e os t r e a ms e r v i c e si ne - m b m ss y s t e m ，f o rt h ep u r p o s eo fi m p r o v i n g p e r f o r m a n c e so fp a c k e ts c h e d u l i n gi nt e r m so fq o sm e c h a n i s ma n dm o b i l et e r m i n a l p o w e rc o n s u m p t i o na c c o r d i n gt os e r v i c ef e a t u r e s g i v e nt h a tt h ef u n c t i o no fs t a t i s t i c a lm u l t i p l e x i n gi se m p l o y e di nm b s f n ( m u l - t i c a s tb r o a d c a s to v e ras i n g l ef r e q u e n c yn e t w o r k ) m o d ei ne - m b m s ，f i s t l yw es t u d y t h er a d i or e s o u r c ea l l o c a t i o na c r o s st h em u l t i p i l e x e dh 2 6 4 a v cv i d e os t r e a m s ，a n d t h e n ，i tc a nb er e d u c e dt ot h ei s s u eo fp a c k e ts c h e d u l i n gi no r d e rt oo p t i m i z et h e t r a n s m i s s i o no fr e a l t i m ev i d e ot r a f f i ci nt h em u l t i c e l lt r a n s m i s s i o nm o d ei ne - m b m s s y s t e m t oc o p ew i mt h el o s so fq o sp e r f o r m a n c e sc a u s e db yt h ec u r r e n ts e m i s t a t i c s c h e d u l i n gi nm b s f n ，q o s a w a r et w o - l a y e rs c h e d u l i n gs c h e m ei sp r o p o s e d ，a n d q o s a w a r em o d u l ei sa d d e di n t ot h ec o n t r o le n t i t yt oa c q u i r et h er e l a t e di n f o r m a t i o n i n c l u d i n gt h ep a c k e td e l a ya n dt h r o u g h p u t t h e r e f o r e ，t h es c h e d u l i n gc a nb ed i v i d e d i n t ot w op r o c e d u r e s ：s t r e a m i n gs c h e d u l i n ga n dp a c k e ts o r t i n g ，w h i c hc a l lb ea p p l i e di n t h ep r a c t i c a ln e t w o r km o r ea p p r o p r i a t e l y s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a to u rs c h e m ei s a b l et oo b t a i np e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n t si nt e r m so fv a r i o u sq o sm e t r i c si n c l u d i n g t h es p e c t r u me f f i c i e n c y , p a c k e tl o s sr a t ea n dr e c e i v i n gv i d e oq u a l i t y m o r e o v e r , i tc a n m a i n t a i nt h ea d e q u a t ef a i r n e s sa m o n gm u l t i p l ev i d e os t r e a _ r n sw i t ht h es a m eq o sr e i i i a b s t r a c t q u i r e m e n t s t e r m i n a lp o w e rc o n s u m p t i o nh a sb e e na l s ot h ek e yc o n s i d e r a t i o no fr e s e a r c ho n m u l t i c a s t i n gs y s t e m s a i m i n ga tt h et r a n s m i s s i o no fr e a l t i m ev i d e os t r e a ms e r v i c e s ， w ed i s c u s st h et r a d e - o f fb e t w e e nt h et e r m i n a lr e c e i v i n gp o w e rc o n s u m p t i o na n dq o s p e r f o r m a n c e sb a s e do nt h es i n g l e c e l lt r a n s m i s s i o nm o d ei ne - m b m ss y s t e m a n dt h e p r o b l e mo fr e s o u r c ea l l o c a t i o nf o rm i n i m i z i n gt h er e c e i v i n gp o w e rc o n s u m p t i o nf o r u s e r su n d e rq o sc o n s t r a i n t si sf o r m u l a t e d i no r d e rt om e e tt h er e q u i r e m e n t so ff a s t s c h e d u l i n gi nl t es y s t e m ，al o w c o m p l e x i t yt w o - l a y e rq o sa n dt e r m i n a lp o w - e r - a w a r er e s o u i c 七a l l o c a t i o ns c h e m ei sp u tf o r w a r d a tf i r s t , t h el o n g - t e r ms e s s i o n m e r g ei si n t r o d u c e da tt h ef l a m e - l e v e lb yp r o d u c i n gt h ec o n g r e g a t i o n sa f t e rs e s s i o n m e r g e n e x t ，t h eq u e u i n gd e l a yo ft h em e r g i n gc o n g r e g a t i o n si sc o n s i d e r e d ，a n d f u r - t h e r m o r e ，t h ep a c k e td e l a ya n df a i r n e s sa m o n gt h es e s s i o n si nt h ec o n g r e g a t i o n sa r e t a k e ni n t oa c c o u n t t h u st h ep r o c e d u r eo fa l l o c a t i n gl e s 0 1 1 r c 销i sc o m p l e t ea tt h e s h o r t t e r ms u b f r a m e 1 e v e l s i m u l a t i o nr e s u l t si l l u s t r a t et h a t ，o no n eh a n d ，o u rs c h e m e g a l lm a x i m i z et h es y s t e mt h r o u g h p u ta n di m p r o v et h ep e r f o r m a n c e so fq o sw h i l ed e - c r e a s i n gt h et e r m i n a lp o w e rc o n s u m p t i o n o nt h eo t h e rh a n d ，i tc a l le f f e c t i v e l yd e c r e a s et h et e r m i n a lp o w e rc o n s u m p t i o nu n d e rt h es a m eq o sc o n s t r a i n t s ，a n du p g r a d e t h ee x p e r i e n c e so fe - m b m s k e yw o r d s ：e - m b m s ，q u a l i t yo fs e r v i c e ，r e a l - t i m ev i d e os t r e a m ，p a c k e ts c h e d u l i n g ， r e s o u r c ea l l o c a t i o n i v 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i 目录v 图表目录i 第1 章绪论1 1 1 研究动机1 1 2 ，e - m b m s 基本原理2 1 2 1 网络架构3 1 2 2 传输模式5 1 3 研究背景和意义7 1 4 论文贡献和创新点8 1 5 结构与缩略语9 第2 章无线分组调度及资源分配1 3 2 1 引言1 3 2 2 基于容量公平性的多播调度与资源分配1 4 2 2 1 多播机会调度。1 4 2 2 2 多播无线资源分配一1 5 2 3 基于业务特征的视频流分组调度1 5 2 。3 。1 时延感知。1 6 2 3 2内容感知1 6 2 3 3 终端功耗感知一1 8 2 4e - m b m s 分组调度与资源分配1 9 2 4 1标准化进展。1 9 2 4 2 目前存在的问题2 0 第3 章e - m b m s 多小区h 2 6 4 a v c 视频流分组调度2 3 3 1 3 2 3 3 3 3 1 引言2 3 系统模型概述2 4 问题描述2 5 一般问题定义2 s v 目录 3 3 2 常规分组调度策略2 6 3 3 3 h 2 6 4 a v c 编码特性2 7 3 40 0 s 感知的双层视频流调度方案2 8 3 4 1 i 且y c r l 数据流调度2 8 3 。4 。2 i _ a y e r 2 数据包排序2 9 3 5 性能分析3 0 3 5 1 频谱效率3 2 3 5 2 q o s1 生能3 2 3 5 3 视频质量3 2 3 。5 4 公平性。3 4 3 6 小结3 5 第4 章e - m b m s 单小区基于0 0 s 与功耗的资源分配3 7 4 。1 引言3 7 4 2 系统模型与问题描述3 8 4 2 1 资源约束3 8 4 2 2 功率约束3 9 4 2 3 q o s 约束3 9 4 3 双层q o s 与终端功耗感知的资源分配4 0 4 3 1 2 - p q r k 算法实现过程4 0 4 3 2 算法分析4 2 4 4 仿真结果及性能分析，4 2 4 4 1 终端功耗4 3 4 。4 。2系统吞吐量4 4 4 4 3 q o s 生能4 5 4 4 4 公平性4 s 4 5 小结。4 7 第5 章结束语4 9 参考文献5 1 攻读硕士学位期间的研究成果5 7 攻读硕士学位期间的研究经历5 9 致谢一6 1 v i 图表目录 图表目录 图1 1u m t s 网络支持m b m s 承载的参考架构3 图1 2l t e 网络支持e - m b m s 承载的参考架构4 图1 3m b s f n 区域的相关定义6 图l _ 4e - u t 黜n 中m b m s 逻辑架构，6 图2 1 m s i 内容格式2 0 图3 1e - m b m s 系统m b s f n 模式系统框架2 4 图3 2e - m b m s 系统资源分配示例2 4 图3 3 通用g o p 的帧之间依赖性_ 2 7 图3 4五组视频序列的g o p 大小变化情况3 1 图3 5不同调度策略下频谱效率的比较结果3 3 图3 - 6不同调度策略下p e l r 的比较结果3 3 图3 - 7不同调度策略下平均p s n r 的比较结果3 4 图3 8 不同调度策略下p e l r 的方差比较结果3 5 图4 1 分组调度策略对终端功耗的影响3 7 图4 2e m b m s 单小区p 1 m 系统模型3 9 图4 3不同资源分配策略下终端解码子帧数目的比较结果4 4 图4 4不同资源分配策略下吞吐量的比较结果4 6 图4 5不同资源分配策略下p e l r 的比较结果4 6 表1 1m b m s 相关的3 g p p 标准规范3 表l - 2英文缩写全称及中文名称9 表3 - 1 q o s 感知的双层调度方案的算法实现2 9 表3 。2e - m b m s 系统仿真平台参数3 0 表3 3h 2 6 4 a v cj m 编码参数3 1 表4 1 2 - p r q a 算法的实现过程。4 1 表4 - 2业务模型主要参数4 3 表4 3吞吐量公平性的比较。4 5 表4 4相同q o s 限制下，功率增益的比较4 s v i i 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1研究动机 2 0 1 0 年，第三代合作伙伴计划组织( 3 m g e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ，3 g p p ) 正式开展l t e 的后续演进( l o n gt e r me v o l u t i o n - a d v a n c e d ，l t e a ) 首个规范版 本r d e a s e1 0 标准的制定 1 ，这标志着耗时三年全球性技术与需求评估之后，4 g 移动通信标准正被推向前台。伴随着无线网络承载能力的提升以及智能终端的普 及，移动用户已不再满足于语音、文本消息、新闻天气等话音和常规数据业务， 在运营商的推动下，新型多媒体业务不断涌现。据c i s c o 在2 0 1 0 年发布的自皮书 预测，近十年，手机用户对于无线业务的需求呈几何式增长，年增长率为1 0 8 ， 其中高速率高质量的流媒体业务，如手机电视、视频会议、互动游戏等将主宰未 来五年左右的移动业务，这意味着无线通信网络即将步入流媒体时代【2 】。 高带宽的手机电视业务，突发多用户的需求与无线通信网络带宽以及容量资 源严重不足形成了难以解决的矛盾，因此，点对点承载的传输方式对大规模商用 服务并不可行，而采用广播方式的业务传输将是发展的必然趋势。3 g p p 在通用 移动通信系统( u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ，u m t s ) 中首次引 入了多媒体广播多播业务( m u l t i m e d i ab r o a d c a s t m u l t i c a s ts e r v i c e ，m b m s ) ， 旨在基于3 g 接入网络，在同一时间为多个用户提供低成本、低资费的广播组播 业务，特别是手机电视业务，从而实现网络资源共享，提高空口接入资源的利用 率，以抗衡业内如数字视频广播( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g h a n d h e l d ，d v b h ) 等独立的广播服务 3 】。l t e 以及l t e a 系统则继续加大了对该功能的支持，自 r e l e a s e8 版本起将其升级为增强型多媒体广播多播业务( e n h a n c e dm u l t i m e d i a b r o a d c a s t m u l t i c a s ts e r v i c e ，e m b m s ) ，重点在网络架构、承载类型、传输模式、 资源利用等方面进行了演进以及技术革新，能够实现高速率的多媒体业务广播和 组播的无线传输，这一进步无疑顺应了流媒体时代无线通信发展的趋势。 匮乏的无线资源和服务质量( q u a l i t yo fs e r v i c e ，q o s ) 需求之间的矛盾一直 是无线通信研究中亟待解决的重要问题之一，也是推动业务和系统进步的主要动 2 4 。为了更好地支持新型多媒体业务，提高e m b m s 系统的性能，2 0 1 0 年， 经过多次讨论协商之后，3 g p p 在r a n 4 8 次全会通过了有关未来e m b m s 的工 作项目( w o r ki t e m ，w i ) ，其中将如何进一步改善网络功能，有效利用无线资 源，丰富业务类型并提升多播用户的业务体验列为r e l e a s e1 0 及后续标准化工作 的重要需求之- - 5 】。这一课题不仅受到了工业界的关注，而且在无线资源管理层 面也具备很高的学术研讨价值，这也正是本文开展研究的主要动机。 第1 章绪论 下面本文对聚焦的3 g p pe m b m s 系统模型进行描述，重点从网络架构以及 传输模式两个方面介绍m b m s 向e m b m s 的演进。 1 2e - m b m s 基本原理 e 1 v i b m s 是基于下一代无线接入网络l t e 系统的广播多播技术，有别于纯粹 意义上的无线传输技术，如多天线技术( m u l t i p l e - i nm u l t i p l e - o u t ，m i m o ) ，自 适应调制编码( a d a p t i v em o d u l a t i o nc o d i n g ，a m c ) 技术等，e m b m s 是包含于 已有l t e 网络的一个广播子系统，不仅能实现文本消息的广播与组播发送，还能 够提供高速多媒体业务，特别是流媒体业务的组播和广播。 为了支持广播组播的功能，需要对已有的网络进行适当地改动，如m b m s 在u m t s 网络中增加了新的功能实体，即广播组播业务中心( b r o a d e a s t m u l t i c a s t s e r v i c ec e n t e r ，b m s c ) ，对核心网、接入网以及用户设备( u s c re q u i p m e n t ， u e ) 的功能实体进行了升级，以便支持m b m s 的专属接口、专属信道和业务流 程 3 】。e - m b m s 系统对m b m s 网络架构进行了演进，基于l t e 网络提供了一整 套完整的扁平化架构，便于运营商进行灵活的业务部署。而与之形成竞争关系的 广播系统，如d v b h 则是采用的独立的网络架构以及广播标准，尽管这些广播 标准在基本功能和部分技术需求上是相同的，但设计思想及具体实现方式则是完 全不同的。e - m b m s 基于3 g p p 制定的无线接入标准，其物理传输、用户接入与 切换等过程均沿用已有的l t e 技术，业务导航、用户鉴权以及应用层的消息交互 也都是在l t e 网络体系下制定的，其优势主要体现在： 降低了终端和网络应用的成本，无须构建一个新的网络，因为非移动广播技 术需要在已有网络的基础设置中增加新的接收硬件和额外的投资。 基于现有的移动网络，可以与移动网络实现无缝融合，方便了移动运营商对 业务的运营，业务提供者可以保留原有业务的商业模式。 能够在非常精确的地理位置上定义广播和组播服务，这些地理位置可以配置 成m b m s 服务区域，网络可以选择在具体的不同区域中传送不同的m b m s 服务 数据。 灵活的无线资源调度以及管理，能够确定最优的传输模式，提高网络资源利 用率，并且可以提供基于蜂窝小区的分集技术，从而提高移动终端接收广播和组 播业务的性能。 在l t e 的标准化工作中，3 g p p 制定了一系列文档用于说明与规范e m b m s 的物理过程、网络架构以及具体的业务流程，这里本文以最新的3 g p pr d e a s e1 0 版本为例进行简要说明：3 g p p 首先在l t e 系统技术规范( t e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n ， t s ) 的总体描述t s 3 6 3 0 0 中概括介绍了e m b m s 的基本概念及主要功能，包括 2 第1 章绪论 e m b m s 系统接入网逻辑架构，m b m s 小区以及不同传输模式和具体过程等 1 ； t s 2 2 1 4 6 和t s 2 2 2 4 6 重点定义了m b m s 的基本业务和用户的q o s 需求 6 】 7 】， t s 2 3 2 4 6 则较为详细地介绍了m b m s 的网络架构，支持m b m s 的功能实体和属 性参数 8 ，最后t s 2 5 3 4 6 描述了m b m s 功能的具体实现，如信令的交互过程等 9 ，而t s 2 5 4 4 6 则保证了m b s f n 模式下多小区业务数据的同步到达 1 0 】。以上 涉及到的规范文本可以归纳为表1 1 。 表1 - 1m b m s 相关的3 g p p 标准规范 文档编号文档标题 3 ( 讲pt s2 2 1 4 6 多媒体广播多播业务 3 g p pt s2 2 2 4 6 多媒体广播多播业务用户业务 3 g p pt s2 3 2 4 6 多媒体广播多播业务架构和功能描述。 3 g p pt s2 9 0 6 1 支持基于分组业务的p l m n 和分组数据网络之间的互通 3 g p pt s3 3 2 4 6 多媒体广播多播业务的安全 3 g p pt s2 6 3 4 6 多媒体广播多播业务协议和编码 3 g p pt s2 5 3 4 6 无线接入网中的多媒体广播多播业务业务介绍 3 g p pt s2 5 4 4 6 m b m s 同步协议 1 2 1 网络架构 在3 g p pr e l e a s e6 版本中，m b m s 功能主要基于u m t s 分组网，对已有网 络的改动主要包括以下两个方面：一方面增加了功能实体b m s c ，用于提供和管 理m b m s 业务，另一方面则是对现有分组域的功能实体，包括网关g p r s 支持 节点( g a t e w a yg p r ss u p p o r tn o d e ，g g s n ) ，服务g p r s 支持节点( s e r v i n gg p r s s u p p o r t n o d e ，s g s n ) 以及u e 进行功能升级以支持m b m s ，参考网络架构如图 1 1 所示。 图1 - 1u m t s 网络支持m b m s 承载的参考架构 第1 章绪论 回面m 一 曰；圈 p d n 默i s m 。s g i 图1 - 2l t e 网络支持e - m b m s 承载的参考架构 其中b m - s c 是m b m s 系统的核心功能实体，负责提供和管理m b m s 业务， 既是业务提供方m b m s 内容的入口，又可以进行m b m s 业务的授权和发起。 s g s n 和g g s n 便可以根据b m s c 的指示建立或释放m b m s 承载，其中g m b 与g i 接口分别负责控制面信令和用户面m b m s 业务数据的传输，最后选择合适 的接入网到达接收端l i e ，完成广播和组播业务的发送。 尽管这是一种实现m b m s 功能较为简捷的方式，但是由于需要依附现有的 网络架构，因此对m b m s 的应用产生了一定的局限。同时，对于手机电视业务 而言，由于播放时间较长，数据量大等因素，本身需要消耗较多的网络资源，这 就要求m b m s 有必要提供一种更为简单并节约资源的架构。 从3 g p pr d e 鹊e8 起，l t e 系统对m b m s 的网络架构进行了演进( 如图1 2 所示) ，与3 gm b m s 的网络架构相比，最明显的变化在于网络架构更为扁平。 首先在核心网中定义了独立的m b m s 逻辑实体，包括移动性管理实体( m o b i l i t y m a n a g e m e n te n t i t y ，m m e ) 和m b m s 网关( g a t e w a y ，g w ) 两部分，而后在演 进的全球地面无线接入网( e v o l v e du n i v e r s a lt e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k ， e u t r a n ) 中引入了多小区多播协调实体( m u l t i c e l l m u l f i c a s tc o o r d i n a t i o n e n t i t y ，m c e ) 以及相关的控制面和用户面的接口，用于协调并解决多小区单频 网广播( m u l t i c a s tb r o a d c a s to v e ras i n g l ef r e q u e n c yn e t w o r k ，m b s f n ) 传输模式 下的多小区传输问题( 接入网中的逻辑功能将会在1 2 2 节中详细介绍) 。这种 完整的扁平化架构，方便了移动运营更加灵活地部署m b m s 功能，也更利于 m b m s 的资源管理和优化，提高业务性能。 针对e m b m s 网络架构，下面我们介绍其中的主要功能实体以及相关接口： 演进的b m - s c ( e b m - s c ) ：在b m s c 功能的基础上，e b m s c 可以根据当 前的业务特性和用户数量选择不同的网关，进而建立相应的承载类型：如通过s g i 接口在公共数据网络( p u b l i c d a t a n e t w o r k ，p d n ) 网关建立点对点( p o i n t t o p o i n t ， p 伊) 方式的业务承载，或建立m b m s 业务承载( s g m b 和s g i - m b 接口) ，这样 4 第1 章绪论 使得m b m s 的资源利用更为灵活1 。此外还规定e b m s c 可以通过p 伊模式向特 定的m b m s 用户提供指定的增强型m b m s 业务。 m b m s 逻辑实体：负责核心网中m b m s 业务数据的控制与传输，同时具备 控制面和用户面两方面功能。其中m b m sg a t e w a