2023年浅谈手机电视的承载技术.docx

：作为一个极有开展潜力的移动增值新业务，业务近年得到开展迅速，并形成了利用移动蜂窝网实现、利用卫星网络实现和利用数字地面播送网实现的多种承载技术并存的局面。本文从开展历程、网络结构、无线接口技术等方面对各种承载技术进行了介绍，并在最后对各方式进行了比拟。 关键词：     一、引言 　 当前基于地面播送的技术主要有四种：欧洲DVB-H、韩国T-DMB、高通Media FLO、日本ISDB-T技术；基于卫星播送的技术主要有三种：韩国S-DMB、欧洲S-DMB以及中国的STIMI技术；基于移动网络的技术主要有两种：3GPP MBMS技术〔包括E-MBMS〕和流媒体技术。 二、 三类承载技术的技术特点分析 　　由于上述三种技术的上行链路都需要应用2G或3G的移动通信网络来实现用户与系统的交互，所以我们主要关注下行链路业务的传输通道。 　　1.地面数字播送电视承载 　　地面数字播送电视承载，其特点是使用大功率电视发射塔〔及补点〕，有时需要地面转发器对室内覆盖进行补充来实现城域范围的覆盖。它使用的频率一般为传统电视频段〔UHF，低于800MHz〕[2]。 　　在四种基于地面播送的技术中，欧洲的DVB-H技术是目前开展最好的一种技术标准[3]。下面简要介绍一下这种技术。 　　(1) 引入时间分片，降低功耗，可节省多达90％的电源消耗，换言之耗电只有原来的10％左右。 　　(2) 引入4k模式〔DVB-H采用COFDM编码正交频分复用调制方式，使用频率上等间隔的多个正交子载波进行调制。根据子载波数量的不同，可分为2k，4k等方式。其中2k模式时载波数量为1705个，4k模式时载波数量为3409个〕并可支持和2k模式的深度交织，在提高对移动性支持的同时能实现较大的覆盖范围。 　　(3) 引入MPE-FEC (MultiProtocol Encapsulation-Forwarding Error Correction，多协议封装-前向纠错)，为基于IP组播的业务提供效劳，增强抗干扰和纠错能力。 　　(4) 在DVB-T 物理层增加新的TPS〔Transmission Parameter Signalling，传输参数信令〕比特位。 　　通过以上几项技术，DVB-H非常好的实现了对手持设备接收数字电视信号的支持，其主要获益如下： 　　〔1〕降低终端耗电：基于IP数据包，接收器一般只在整个传送时间中翻开10%，其余时间完全关闭。 　　〔2〕单一接收器实现无缝切换：由于采用了时间分片技术，DVB-H接收端使用一个接收器就能完成在不同蜂窝小区之间的切换，保证效劳的连续性。 　　〔3〕高容量：在一个8M带宽内可提供高达15Mbps的传输速度，如果一个频道占用200-300kbps，那么可传送多于40到50个播送质量的电视频道。 　　〔4〕提高了对移动和便携接收的支持：额外的错误保护层 (MPE-FEC)提高了信号弱情况下的接收，增加了抗干扰能力，支持移动性高速数据传送。 　　〔5〕高灵活性：在中到大的单频网内单个天线的移动接收，可以实现很灵活的容量选择和蜂窝尺寸。 　　〔7〕与DVB-T系统的完全兼容性：DVB-H基于与DVB-T同样的物理层，可以使用同样的复用器、调制器和同样的发射器[1]。 　　2.卫星播送承载 　卫星播送电视承载系统，其特点是使用高功率直播卫星＋地面转发器来实现广域覆盖。它使用的频率一般为卫星直播频段〔高于2GHz〕。 　　在三种基于卫星播送的技术中，主要介绍一下欧洲S-DMB技术，中国的STIMI技术放到下一章节来介绍。 　　S-DMB〔Satellite Digital Multimedia Broadcasting〕技术起源于阿尔卡特宇航部门〔Alcatel Space〕所主导的欧盟MoDiS工程〔Mobile Digital Broadcast Satellite〕，该工程于2023年4月正式启动，2023年5月-9月，在Monaco演示了S-DMB的概念模型。从系统架构看，S-DMB是一个卫星与移动网络相融合的系统。卫星提供播送信道，移动网络提供交互通道，完成业务导航，定购及激活。从技术实现看，S-DMB很大程度地重用了移动技术，S-DMB可看作在专用频段MSS〔2170～2200MHz〕上提供播送能力的MBMS技术。由于MSS频段紧靠IMT2023下行核心频段〔2110～2170MHz〕，这对终端的本钱及地面直放站的部署都极为有利。因此，S-DMB可以看作为MBMS的扩展〔也可以称为S-MBMS〕，它与MBMS同属于一个标准体系。S-DMB的优势主要在于以下几点[1]： 　　〔1〕全球可用的频谱资源 　　S-DMB工作在IMT2023下行卫星频段〔2170-2200MHz〕，从全球的频谱划分来看，绝大多数地区和国家的卫星频段都是可用的，这也为全球漫游提供了根底。 　　〔2〕开放的技术体系 　　S-DMB利用了3GPP定义的UTRA WCDMA FDD空口技术；此外也利用了3GPP R6 MBMS的业务特征，S-DMB的架构是在ETSI里进行定义的。 　　〔3〕大区域的覆盖特性 　　〔4〕对终端的架构和本钱影响小 　　〔5〕平滑的与移动蜂窝网的集成和互连 　　卫星地面转发器可以和现有的2G和3G基站共址，这就大大减少了由于勘选站址所需要的投资本钱。S-DMB系统和MBMS互为补充。MBMS非常适合于为一定地理覆盖区域之内的比拟集中且有限的受众提供多媒体业务，而S-DMB那么在一个可以覆盖全国的伞状覆盖宏小区之内提供播送业务，面向数量几乎不受限制的、地理分布非常分散的超大规模用户群。而且S-DMB和MBMS能够共用同样的BM-SC。 　　〔6〕混合卫星/地面转发器架构是很理想的适合于播送业务分发的模式，同时移动蜂窝网提供了交互信道[5]。 　　3. 移动通信网络承载 　　移动通信网络承载系统〔MBMS，Multimedia Broadcast and Multicast Service〕，其特点是比点对点的流媒体技术节约系统有限的带宽资源和承载本钱[6][7]。 　　MBMS〔包括Evolved-MBMS〕是在现有移动通信系统根底上，对原有消息类播送功能进行增强，提供点到多点单向多媒体效劳的技术，提供Streaming或Background类多媒体数据的播送和多播效劳。R6 MBMS的3GPP标准于2023年启动，当前标准版本已经冻结。其优势主要在于以下几点[8]： 　　〔2〕MBMS的最小覆盖单元是蜂窝网小区，因此可以与位置业务良好融合，可以为不同位置用户提供丰富的业务。蜂窝网的每个小区覆盖范围较小，并有更精确的网络规划，因此可以选择在网络的不同区域分别播送不同的内容。 　　〔3〕MBMS可以利用蜂窝网已有的双向信道实现交互。除了播送业务，MBMS还可以提供更丰富的组播业务；通过点对点修复机制，实现高可靠的下载业务。通过交互信道实现灵活的计费。MBMS可用于承载移动播送电视业务，但并不局限于此，MBMS还可以为用户提供多种丰富的“PUSH〞业务，而其中许多业务已经在现网中开始运营，如果将MBMS引入网络，马上就能够为增加业务传送容量带来收益。 　　〔4〕MBMS可以实现更灵活的无线资源调度，提高网络资源利用率。对组播效劳用户以小区为单位进行统计，确定点到点〔p-t-p〕或者点到多点〔p-t-m〕承载来发送MBMS内容，或者在小区中根本不发送；MBMS可以通过preferred frequency layer过程，使UE集中在一个频点接收MBMS业务。 　　〔5〕MBMS可以提供基于蜂窝网小区的各种分集技术〔包括新增的邻小区下行公共信道合并技术〕，从而可以提高终端接收性能。 　　〔6〕MBMS可以充分利用现有移动网络实现良好深度覆盖。 　　〔7〕在网络建设方面无需构建新的网络，只是在已有的WCDMA移动网增加一些新的功能模块，网络投资较少，建设周期也更短。 　　〔8〕对终端的影响也较小，无需增加新的接收设备硬件[10]。 　　流媒体技术是应用层的技术，独立于具体的网络，不局限于某一种网络覆盖方式。所以基于流媒体的承载网络可以是多样化，目前的GPRS，CDMA1X，WCDMA等2G/3G移动网络都能支持流媒体系统[10]。 　　流媒体一般是指把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放上网络效劳器，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器后才可以观看的视频/音频传输、压缩技术。当然，使用者必须事先安装播放软件。流媒体技术为了实现多媒体文件的实时传输与播放，需要解决的重要技术有：数据压缩、缓冲技术、动态码率适配技术以及容错技术。流媒体系统一般采用RTP、RTSP协议来完成流媒体内容的流式传输[9] 　　技术比照 　　〔1〕相同频率带宽下地面数字电视承载支持的总速率大于卫星方式且它们都远大于MBMS。 　　〔2〕地面方式更适合城市或地域性业务开展，卫星方式适合广域或全国性业务开展，卫星方式支持的移动速度更高。 　　〔3〕MBMS利用移动网络承载，占用珍贵的移动网络资源，相比与播送方式本钱高但其灵活性和可控性要优于采用播送方式的承载技术。 　　〔4〕流媒体为点对点方式，对移动网络资源消耗最大。对于实时电视或视频直播类业务，地面数字电视承载方式、卫星承载方式、MBMS技术在容量和承载本钱方面均明显优于点对点流媒体方式。流媒体技术更适合个性化要求强的业务，如视频点播类业务[1]。 　　参考文献： 　　[2] ETSI EN 302 304 Digital Video Broadcasting (DVB); Transmission system for Handheld Terminals (DVB-H) [S] 　　[3] 张乃谦、金立标. DVB-H与DMB系统的比拟及开展状况[J]. 现代电视技术，2023〔11〕：96－99. ―DVB-H[J]. 中国电子科学研究院学报，2023〔3〕：300－304. 　　[5] 邵伟. DVB-H、S-DMB技术分析比拟[J]. 江苏通信技术，2023〔1〕：10－13. 　　[6] 3GPP TR 25.813 v，E-UTRA and E-UTRAN Radio interface protocol aspects [S]. 　　[7] 3GPP TR 25.814 v，Physical layer aspects for E-UTRA [S]. 　　[9] 武健. 流媒体技术原理及应用[J]. 太原大学学报，2023〔1〕：47－51.