专注SIP通讯产品与方案

移动多媒体技术

        随着移动通信技术的发展和对多媒体业务的需求不断增长,移动多媒体业务受到越来越多的关注。移动多媒体技术正是通过移动通信网络或无线广播电视覆盖网,向各种小屏幕便携终端提供数字广播电视节目和多媒体信息服务,满足人们随时随地听广播、看电视以及接收信息的需求。
1. 移动多媒体系统架构和基本特点
       目前通过移动网络提供的多媒体广播业务大多采用流媒体技术方式,把多媒体广播内容作为一种数据业务推送给用户。由于传统移动流媒体实现方式存在诸多的限制,国际上开始研究如何在移动网络上实现多媒体的广播。3GPP和3GPP2分别提出了基于3G网络的多媒体广播组播服务(MBMS和BCMCS)解决方案。这两种方案都是在现有移动通信网的基础上进行改进,向用户提供下行广播信道,使用的频率仍然是移动通信系统所在频段,为通过移动数据网络实现移动多媒体业务提供了条件。基于BCMCS技术的网络结构如图10所示。
基于BCMCS技术网络结构
图10    基于BCMCS技术的网络结构
       通过无线广播电视覆盖网提供的移动多媒体广播业务通常称为移动广播电视业务,目前正在世界范围内成为广播电视节目传播的一项重要业务。移动多媒体广播系统采用“天地一体”的技术体系,即利用大功率S波段卫星覆盖全国、利用地面覆盖网络进行城市人口密集区域有效覆盖、利用双向回传通道实现交互,形成单向广播和双向互动相结合、中央和地方相结合的无缝覆盖的系统。
       移动多媒体广播系统总体架构如图11所示。卫星方面,采用S波段卫星通过广播信道和分发信道实现全国范围的移动多媒体广播信号覆盖;地面覆盖方面,采用S波段地面增补网进行S波段卫星覆盖阴影区信号转发覆盖,采用U波段地面覆盖网在城市人口密集区实现移动多媒体广播信号覆盖。同时.在实现广播方式开展移动多媒体业务的基础上,利用地面双向网络逐步开展双向交互业务。
移动多媒体广播总体架构
图11   移动多媒体广播总体架构示意图
       移动终端在信号接收中,根据所处位置的信号情况及用户操作情况,可实现如下四种信号接收;一是直接接收S波段卫星信号;二是接收S波段地面增补信号;三是接收U波段地面覆盖信号;四是接收U波段地面覆盖同频转发信号。
       移动多媒体广播系统主要由节目集成与播出、卫星传输、地面覆盖网络、加密授权、运营支撑、双向交互网络及移动多媒体终端等部分组成。
       移动多媒体广播系统的基本特征如下。
       (1) 可提供数字广播电视节目、综合信息和紧急广播服务.实现卫星传输与地面网络相结合的无缝协同覆盖,支持公共服务。
       (2) 支持手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑以及在汽车、火车、轮船、飞机上的小型接收终端,接收视频、音频、数据等多媒体业务。
       (3) 系统可运营、可维护、可管理,可根据运营要求逐步扩展。
       (4) 支持中央和地方相结合的运营体系,具备加密授权控制管理体系,支持统一标准和统一运营,支持用户全国漫游。
       (5) 系统安全可靠.具有良好的可扩展性,能够适应移动多媒体广播技术和业务的发展要求。
2. 移动多媒体关键技术
      移动多媒体业务可以通过移动通信网络或无线广播电视覆盖网来提供。对于通过移动通信网络提供移动多媒体业务来讲,最关键的技术是如何实现点到多点方式的广播/组播技术。对于通过无线广播电视覆盖网提供移动多媒体业务来讲,信道编码和调制是关键技术之一。
(1) 蜂窝网络广播技术
蜂窝网络广播技术
       目前通过移动网络提供的多媒体广播业务大多采用流媒体技术方式,通过点到点的连接把多媒体广播内容作为一种数据业务推送给用户。不同技术制式蜂窝网络上实现的方式大体相同,就是在装有操作系统的终端上安装相应的播放软件。相应的流媒体内容也由移动通信公司或者通过相应的SP控制播放。流媒体采用客户端/服务器模式将连续的影像和声音信息存储于网络服务器上,服务器根据移动终端发出的请求发送数据流,移动终端通过GPRS或3G网络一边下载一边播放,可支持点播与直播业务。流媒体采用的这种点对点方式的传送,在大量用户都需要下载高速数据时,信源与每个接收用户都有各自的链路,这样对移动网络资源消耗较大,并容易导致网络拥塞。对于实时电视或视频直播类业务,其承载成本并无优势。但是流媒体方式可适合个性化要求强的业务,如视频点播类业务。
       由于传统移动流媒体实现方式存在诸多的限制,国际上开始研究如何在移动网络上实现多媒体的广播。MBMS和BCMCS这两种方案都是在现有移动通信网的基础上进行改进,向用户提供下行广播信道,使用的频率仍然是移动通信系统所在频段。
       移动网络中的多媒体业务可应用组播模式和广播模式两种业务模式。广播模式接近于数字电视业务,而组播模式专注和定位于群业务。组播模式提供了更好的计费特性,包括服务订阅、接入和推出功能,需要用户签约相应组播组,进行业务激活,并产生相应的计费信息,而广播业务不需要小区中所有用户都定制该业务便可以获得。由于组播和广播模式在业务需求上存在不同,导致其业务流程也不同。
       3GPPR6标准规定了利用UMTS网络实现手机电视功能的移动广播组播业务MBMS标准。只要在现有UMTS网络中进行最小改动,绝大部分功能实体和协议无须改变,即可实现MBMS。MBMS技术基于现有的WCDMA网络,提供了一套完全由WCDMA移动运营商运营和控制的广播/组播传输通道。MBMS可以利用蜂窝网已有的双向信道实现交互。除了广播业务-MBMS还可以提供更丰富的组播业务;通过点对点修复机制.实现可靠度高的下载业务。同时还可以通过交互信道实现灵活的计费。MBMS不仅可以承载手机电视业务,还可以为用户提供多种丰富的“PUSH”业务,如移动广告、公告信息等。
       BCMCS技术是基于cdma2000网络提供音视频广播业务的技术。该技术可以根据用户的需求提供组播(一对多提供相同的内容)和单播(一对一提供个性化内容)混合服务。BCMCS的发展是首先从单播到黄金组播(GoldMulticast),然后从黄金组播演进到白金组播(PlatinumMulticast)的过程。
     (2)移动多媒体广播信道编码与调制技术
      移动多媒体广播信道编码与调制采用STiMi技术,STiMi(Satellite-TerrestrialInterac¬tiveMulti-service Infrastructure)是一种基于卫星和地面信道的编码与调制技术的统称。STiMi功能框图见图12。
STIMI功能框图
图12    STiMi功能框图
STiMi的主要特点如下。
    (1)采用RS编码和高度结构化低密度奇偶校验码(LDPC)技术.提高接收灵敏度,降低编译码器硬件实现的复杂度,利于芯片实现;
    (2)采用BPSK.QPSK和16QAM的星座映射模式,适合传输不同服务质量要求的业务;
    (3)采用OFDM调制技术,提高抗多径衰落的性能;
    (4)采用时隙技术,节省接收终端的电量消耗,实现省电的功能;
    (5)釆用时间域扩频信标技术,同步捕获时间短、抗载波频偏能力强、抗信道多径时延扩展能力强;
    (6)釆用导频技术,降低解调模块硬件复杂度,保证复杂无线传输条件下的信道估计和均衡。
3. 移动多媒体技术的发展前景
      移动多媒体技术是移动通信技术和多媒体通信技术发展融合的产物,通过向各种小屏幕便携终端提供数字广播电视节目和多媒体信息服务,可以满足人们随时随地接收多媒体业务的办公和生活需求。未来将利用移动网络和广播电视网络的融合或者共用统一的下一代核心网络,通过研究移动性管理、组播/广播模式和多媒体编码调制等关键技术,支持多种类型终端的不同接入方式和多种业务操作模式,从而实现对多媒体服务的随时随地高质量获取,满足用户不断增长的新业务需求和不断提高的服务质量要求