主页（http://www.pttcn.net）：TD-SCDMA系统中基于HSDPA的MBMS实现 1、TD-SCDMA网络中MBMS和HSDPA的背景和介绍随着移动通讯网络的发展和手机业务的不断提升，各种多媒体业务如视屏点播等应用越来越广泛。3GPP协议中定义了多媒体广播/组播服务(MBMS)的网络结构和业务要求，提供了一种点到多点的业务支持，用以实现相同的数据从一个数据源到多个目标的传送方式，避免由于传送同样数据造成数据量的增加而导致网络资源阻塞；实现了网络资源共享，提高了网络资源的利用率，尤其是空口的资源利用率。HSDPA技术是3GPP和CCSA标准中引入的增强型技术以提供高速下行分组数据业务。 HSDPA技术把分组调度从RNC转到NodeB中，采用QPSK或16QAM调制方式发送数据。MAC-hs中的Scheduler根据UE能力和业务参数，从HSDPA资源池中分配空口资源进行数据发送，并根据UE反馈的空口信道的状态信息，采用自适应快速链路适配，及时调整调制和编码方式，完成新的数据发送或数据重传；Scheduler可以把资源池分配给单个UE，也可以在多个用户之间共享，实现多用户调度。HSDPA技术使移动网络具有更短的时间延时、更高的系统容量、更高的资源利用率与QoS支持。 目前在TD-SCDMA系统中,3GPP标准中MBMS的方案设计是采用公共信道的方式来实现的。MCCH和MSCH承载控制信息，采用FACH和SCCPCH作为传输信道和物理信道；MTCH承载数据信息，使用为MBMS分配的FACH和SCCPCH作为传输信道和物理信道。对128K速率的MBMS业务需要分配一个时隙，16个码道承载MBMS信息；对256K速率的MBMS业务需要分配两个时隙，32个码道承载MBMS信息；空口的无线资源使用还是基于传统的公共信道的技术方式上，资源利用低。而由于HSDPA技术的先进性和高效的资源利用率, 采用HSDPA来承载MBMS业务,可以使128K和256K的MBMS业务所需的码道资源降低到大约一半左右,大大提高空口资源的利用率。而且考虑到HSDPA已经作为TD-SCDMA增强演进发展技术的考虑,采用HSDPA+MBMS演进所带来的高速率大大增强了用户对移动速率和移动电视等业务的体验，同时也降低了数据传输的成本。本文在鼎桥通信公司现有NodeB的HSDPA设计基础上，讨论了NodeB中HSDPA+MBMS的系统方案设计,并进一步分析了系统实现的功能模块、控制信息和数据业务处理。 2、MBMS的网络架构和UTRAN侧的功能模块介绍在3GPP协议中,通过新的功能实体和能力模块来实现MBMS功能, MBMS的系统架构如图1所示[1]。现有的PS域实体GGSN, SGSN, UTRAN 和UE等节点增加了MBMS的功能; 一个新增加的移动网络实体广播和多播服务 图1 MBMS的系统架构 中心（BM-SC）被定义用以提供MBMS业务内容；Gmb接口提供控制面功能，Gi接口提供用户面功能；授权用户的MBMS业务, MBMS承载的声明、发起和终止、数据传送以及其它如业务参数和MBMS业务时间定义等。3GPP协议中在UTRAN侧增加了一个功能实体MAC-m来实现MBMS的用户面和控制面传输[2],图2中显示了在原有的MAC-c/sh基础上增加了MAC-m的MAC-c/sh/m的架构和功能模块. 图2 UTRAN侧包含MAC-m 和MAC-c/sh架构 从图中可以看出，为实现MBMS功能，增强的MAC-c/sh/m中包含下面的模块： Scheduling/Buffing/Priority Handling: 用以根据高层的需求，管理MBMS和 non-MBMS的公共传输资源 TCTF MUX:在MAC头里插入TCTF域，处理 逻辑信道和传输信道之间的映射 Addition of MBMS-ID:对p-t-m 类型的逻辑信道，在MAC头中加入MBMS-ID域以区分不同的MBMS业务 TFC selection:为公共传输信道FACH选择 传输格式组合(TFC) 对MBMS业务，BCCH的SIB5/5bis中会加入逻辑信道MCCH的配置信息, 使UE通过读取系统消息，可以监控MCCH,获取MBMS业务相关的信息；MSCH用于发送MTCH的调度信息；MCCH和 MSCH映射到FACH传输信道和 SCCPCH物理信道；MTCH用于传送MBMS业务信息，为区分不同的MBMS业务，在MAC头中加上MBMS-ID, 并映射到特定的FACH信道上，FACH再映射到SCCPCH物理信道上发送到空口。同时UTRAN侧的MBMS通知指示信道(MICH)，针对每个MBMS业务的UE发送广播寻呼指示，通知UE接收UTRAN发送的MBMS数据。UE根据这些信息就可以从SCCPCH上获取MTCH承载的MBMS业务信息。 这种MBMS实现方法的缺点是其设计还是基于常用的公共信道业务处理方式，无法利用HSDPA的高速下行数据传输技术，码道的资源利用率低，因此目前MBMS业务的数据速率相对都比较低。 3、UTRAN侧HSDPA 的架构和功能模块介绍经过系统设计，研发和测试，鼎桥通信公司已经在LCR3.0版本中顺利完成多载HSDPA图3 NodeB侧的HSDPA系统设计方案结构 HSDPA的功能支持，系统性能稳定，即将交由客户使用。图3中显示了HSDPA的架构和功能模块框图，下面简要介绍一下鼎桥通信公司的HSDPA系统的实现和功能模块，详细介绍可以参见[3]： 一个新的实体MAC-hs被增加用以完成HSDPA的功能。HS-PDSCH物理信道和HS-DSCH传输信道被定义用于承载用户数据；HS-SCCH/HS-SICH发送控制信息和获取UE反馈信息。在小区建立以后，NBAP信令物理共享链路重配置用以建立HSDPA资源池，包括HS-PDSCH、HS-SCCH/HS-SICH的码道和功率等配置参数。资源池配置完成后，具有HSDPA业务能力的UE就可以接入进行HSDPA业务。 HS-DSCH FP数据帧携带的数据被按照MAC-d flow的定义放入相应的PQ中；MAC-hs中的调度模块Scheduler根据相应的调度算法完成HSDPA UE的调度，完成PQ中的MAC-d PDU到MAC-hs PUD 的组装，HARQ进程处理，分配无线资源等；通过HS-SCCH发送控制信息给UE,并根据UE在HS-SICH信道上的反馈信息，进行用户间调度和用户内的相应TBA、HARQ进程等相关处理；并通过相应算法和RNC交互完成Iub口流控处理。由于采用快速调度、高阶调制、快速链路自适应编码和快速混合自动重传请求，HSDPA系统容量几乎是通常采用DCH 和DPCH承载的PS业务的两倍。极大地提高了无线资源的利用率。 4、HSDPA + MBMS的系统架构设计和功能分析根据上述分析，基于3GPP协议中有关MBMS的需求和鼎桥通信公司的HSDPA实现，提出了TD-SCDMA基站中基于HSDPA承载方式的MBMS系统设计方案。图4中列出了UTRAN侧支持MBMS和HSDPA的MAC结构，不需要很大修改MAC的架构就可以实现基于HSDPA 承载的MBMS的功能支持。从图中可以看出，MAC-m处于CRNC中，所增加的功能实体用于支持MBMS业务；MAC-hs用于完成HSDPA的功能。由MAC-c/sh 对MAC-hs进行配置以实现HSDPA（或在MAC-c/sh不存在的情况下由MAC-d完成对MAC-hs的配置）的基础上，修改MAC-m和MAC-hs之间的接口，把MBMS的配置通知MAC-hs；MSCH和MTCH上的内容通过MAC-m和MAC-hs之间的接口发送到MAC-hs中,并在Mac-hs中增加MSCH和MTCH的处理功能,完成MAC-hs用HSDPA的调度方式实现对MBMS业务的控制面配置和用户面承载。下面详细介绍一下HSDPA+MBMS的功能架构和功能模块、配置、控制面信息处理、用户面数据承载和MBMS业务调度处理流程。 4.1 MBMS新增信道的映射和信息内容新增的MCCH逻辑信道采用映射到FACH传输信道方式;该FACH隶属公共的non-MBMS的SCCPCH。承载MCCH的RB信息和MCCH的调图4 UTRAN侧 MAC的架构 度信息在BCCH上周期发送以让UE能获取MCCH的相应配置。MBMS业务的相关控制信息如MBMS ACCESS Information, MBMS CHANGE information, MBMS SERIVCE information, MBMS RADIO BEARER information等在MCCH上发送,支持MBMS的UE监控SCCPCH就可以从MCCH 上获取完整的MBMS的业务信息。 MSCH逻辑信道的内容通过MAC-m和MAC-hs之间的新增接口发送给MAC-hs,MAC-hs中新增的MSCH处理实体读取MSCH中包含的MBMS service ID, 时间定义等信息,处理后在合适的时间通过HS-SCCH发送出去。激活了相应的MBMS service的UE通过监控相应的HS-SCCH可以获取MBMS业务相应的数据面承载MTCH的信息。 MTCH逻辑信道用以承载MBMS业务的用户面数据。在MAC-m中针对MBMS业务, MAC-m会根据MBMS service ID 相应的加上MBMS-ID,增加了MBMS-ID的MTCH信道的数据经过TFC选择后,再发送到MAC-hs。 MAC-hs中关于MBMS功能支持的分析和修改 为支持MBMS业务,在MAC-hs中增加了 MBMS相应的功能处理模块，图5种列出了修改后的MAC-hs的架构和功能模块。从MAC-m中发送来的MSCH和MBMS用户面的数据首先送到MBMS Service Distribution模块，该模块根据MAC-m增加的信道标志判断接收的数据是MSCH的信息或MTCH的数据；如是MSCH的信息，MAC-hs保存有关MTCH的MBMS Service ID，时间定义等信息到MSCH Info PQ，并将有关的MBMS Service 信息处理后在合适的时间在HS-SCCH上发送出去，激活相应MBMS业务的UE根据HS-SCCH上的MBMS-ID则可以读取相对应的MBMS业务的控制信息，监控HS-PDSCH信道。如是MTCH信息，则根据相应的MAC-m增加的MBMS-ID把MBMS业务数据保存到相对应的MBMS Service 对应的MTCH PQ队列中。MAC-hs中的Scheduler根据MAC-m传过来的MBMS Service信息，采用MBMS-ID作为标志和根据MBMS的优先级进行MBMS业务调度。Scheduler根据MAC-m 配置的MBMS Service的特性，在HS-SCCH上把被调度的MBMS业务信息发送出去，用户面经过TFRC选择并分配相应的HS-PDSCH码道，把MTCH信道上承载的MBMS 业务数据发送给UE。当有多个并行MBMS业务时，相应的MTCH队列有多个，Scheduler根据MBMS业务的优先级和业务参数调度MBMS业务，从而实现象HSDPA多用户调度一样,完成以MBMS-ID作为标志的Multiple MBMS 业务的调度。 UE侧MAC-m和MAC-hs的功能处理 图5 支持MBMS的MAC-hs架构和功能模块 针对UTRAN侧为支持MBMS所做的修改，UE侧的MAC-hs和MAC-m实体需要做相应的修改。在MAC-hs和MAC-m之间增加相应的接口，用于传送MBMS的配置信息、控制信息和数据信息。UE侧的MAC-hs模块处理中， UE从HS-SCCH上获取MBMS的业务信息和MTCH相关的时间定义等信息并传送给MAC-m实体;根据MBMS的调度信息读取HS-PDSCH上的MBMS的业务数据,组装后送给MAC-m实体完成上层的应用程序数据处理。详细的系统设计架构和实现方式和UTRAN侧具有相似性，这儿就不叙述了
5、结束语本文根据MBMS业务的需求和3GPP协议中现有MBMS实现方式的缺陷；基于鼎桥通信公司的LCR3.0 HSDPA的具体实现方案，在满足MBMS业务需求的基础上，考虑到保持现有的HSDPA系统兼容性和简化对现有系统的影响的前提下，提出了基站中基于HSDPA的MBMS业务的方案设计和处理流程。该方案充分利用了HSDPA的高效下行数据传输速率的优点，极大地提高了网络的无线资源利用率，提高了系统的容量和性能；为将来高速的MBMS业务提供了实现的可能性和合理性；并可以和将来新的LTE技术融合,满足日益增加的移动数据业务的需求。参考文献[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系统中的实现: 电信科学第22卷, 第5期 (中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮) |
