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MBMS/E-MBMS与 DVB-H网络融合研究
摘 要：手机电视业务具有非常大的发展潜力，本文对可以支持手机电视业务的
MBMS/E-MBMS 技术以及 DVB-H 技术进行了研究，并提出了一种新的网络融合方法，该
方法可以支持在移动通信网络中实现 MBMS/E-MBMS时，有机融合 DVB-H 技术，从而优
化网络资源，更好地提供手机电视业务。
关键词：MBMS；E-MBMS；DVB-H；广播组播；手机电视
中图分类号：
1. 引 言
近年来，随着移动多媒体技术的快速发展，用户对数据传输速率的要求不断提高，为了
更高效地提供多媒体业务，特别是手机电视业务，3GPP提出了MBMS/E-MBMS技术，用于
在蜂窝移动通信网络中提供点对多点的数据业务传输，提供手机电视服务。此外，为了支持
手机电视业务，很多国家和组织也提出了支持终端移动性的地面数字电视广播技术标准，比
如DVB-H（欧洲标准）、MediaFLO（美国标准）和CMMB（中国标准）等，其中比较有代
表性的就是欧洲的DVB-H技术。地面数字电视广播技术的特点是传输范围广、成本低，但
不具有回传信道来提供信息交互；相反，蜂窝移动通信网络具有回传信道，不过成本相对较
高。因此，如果通过一定的策略融合蜂窝移动通信网络与地面数字电视广播网络，构建一个
融合的网络，将可以更高效地利用现有网络资源来提供手机电视业务。
2. 背景介绍
为了支持手机电视等多媒体数据业务， 3GPP在 Release 6中提出了多媒体广播/组播服
务（MBMS）技术，其后为进一步提高MBMS的业务性能并适应新的系统架构演进/长期技
术演进（SAE/LTE）系统，又提出了 E-MBSM 技术。而 DVB-H 作为欧洲提出并用于支持
移动终端接收的地面数字电视广播标准，以其开放性也成为很多国家研究的对象，下面我们
对这几种技术分别进行介绍。
MBMS技术
3GPP 在 Release 6 中提出了多媒体广播/组播服务（MBMS，Multimedia Broadcast
Multicast Service），用以共享网络资源，提高空口资源的利用效率。所谓广播组播也就是可
以由一个数据源向多个用户发送数据的点到多点的业务传送方式，比如天气预报、紧急通告、
体育短片等都可以通过广播组播的方式来达到高效的传输[1]。
MBMS提供的业务包括组播业务和广播业务，其中组播业务需要 UE（终端）向 BM-SC
（广播/组播服务中心）注册并请求激活某项组播业务，当用户数比较少时，可以使用点到
点的无线承载方式来发送相应的业务，这样可以保证用户接收的质量。而对于广播业务，
UE只需要本地激活就可以了，不需要注册等信令交互过程，实施容易并且减轻了网络负担，
但这种方式不保证用户接收的可靠性。为了在 3G网络中提供由一个数据源向多个用户发送
数据的点到多点业务，MBMS针对 3G网络做出了一些改进，它通过增加一个新的功能实体
BM-SC（广播/组播服务中心）来提供对MBMS业务的支持；另外，对于现有网络中已有的
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一些功能实体（比如 RNC、SGSN和 GGSN等）也做出了一些改进来支持MBMS信令交互
与数据传输。
图 1 MBMS的功能实体结构
如图1是MBMS的功能实体结构图，其中BM-SC是主要的功能实体。一方面，BM-SC具
有MBMS内容提供源的入口，用来对外部内容提供方进行认证，并获取相应的MBMS内容，
然后进行格式转换、加密等处理。另一方面，BM-SC作为MBMS的核心功能实体，还可以
提供包括会话、信息存储、业务声明、代理转发和安全等功能。其中会话功能主要负责发起、
维护和终止MBMS会话；信息存储功能用来存储用户的订阅信息和计费信息等；业务声明功
能负责向UE提供MBMS业务信息，包括媒体描述（如：视频和音频类型）以及会话描述（如：
业务表示、覆盖小区标示、播放时间区间）；代理转发涉及MBMS相关信令的交互以及业务
数据的下发；安全功能主要是为MBMS业务数据提供完整性和私密性的保护。为了提供
MBMS业务，针对BM-SC还专门定义了与其他功能实体间的接口。BM-SC和GGSN之间通过
Gi和Gmb两个接口相连，其中Gi接口用于数据传输，Gmb接口用于BM-SC和GGSN之间信令
交互。BM-SC与BM-SC之间也通过两个接口相连，分别是Gi和Mz接口，其中Gi接口用于数
据传输，Mz支持不同BM-SC之间的信令交互，为MBMS业务提供跨BM-SC漫游的能力[2] [3]。
E-MBMS技术
E-MBMS[4]是演进的 MBMS，如图 2所示为 E-MBMS的逻辑架构，在核心网中，原来
MBMS的 BM-SC改变为 eBMSC，eBMSC除了具有 BM-SC的功能外，还能够针对业务特
性和用户数量等因素，在使用MBMS多播和单播承载之间进行选择。在 LTE中，E-MBMS
网关是由控制平面和用户平面组成，其中控制平面与 eBMSC和移动管理实体MME分别通
过 SGmb接口和 Sm接口建立了连接，用于 eBMSC与用户之间控制信令的转发。而 E-MBMS
网关用户平面一方面通过 SGimb接口接收来自 eBMSC的业务数据，另一方面通过M1接口
以 IP组播的方式直接下发到 eNodeB。
在接入网中，E-MBMS引入了MBSFN这种 SFN（单频网）的传输方式，在MBSFN中，
多个小区的基站使用相同的频率、扰码和调制方式来同步发送相同的 MBMS数据内容，这
样可以节约频率资源，提高频谱利用率，并且终端可以充分利用从不同小区接收到的信号进
行分集接收，大大增加接收可靠性；另外终端在一个 BMSFN区域内进行移动时，就像是在
一个小区内进行移动，不需要考虑漫游问题，不需执行切换过程，用户体验可以提升。为了
对 MBSFN 方式下多小区 MBMS的传输进行协调，包括对传输数据在无线接口的物理层进
行合并处理，以及对用户 UE在单频网内进行移动的管理协调处理等，E-MBMS体系结构中
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定义了 MCE（多小区组播协调实体），它是一个逻辑的实体，用于针对多小区内构建单频
网络并进行无线资源的配置，包括对时间和频率等资源的分配，以及调制和编码方式的确定。
MCE作为逻辑的实体，可以单独实现，也可以分布在不同的 eNodeB中来实现。MBMS GW
（MBMS网关）也是一个逻辑实体，负责向 SFN 中的每个 eNodeB通过 M1接口采用组播
方式来发送MBMS用户数据。MCE可以通过M2接口向 eNBs传输无线配置信息以及MBMS
会话的建立与释放，MCE和MME之间的M3接口主要进行控制信令的传输[5]。
MBSFN模式下，MBMS业务仅采用P-T-M（点对多点）方式进行承载，用于MBMS传
输的逻辑信道MCCH（组播控制信道）和MTCH（组播传输信道）映射到传输信道MCH（组
播信道），另外，为了支持多小区合并构建单频网络，需要保证各小区数据传输的同步性，
这样增加了SYNC协议层以保证各eNodeB在业务发送时间上的绝对一致。
图 2 eMBMS逻辑实体
DVB-H技术
DVB-H[6]（Digital Video Broadcasting-handheld)标准全称是：手持式数字视频广播。
DVB-H 是基于 DVB-T 传输系统，通过引入新的技术使手持终端更有效地接收数字电视信
号。DVB系列标准最早是由DVB项目组在上个世纪 90年代初提出，其地面广播版本DVB-T
(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)获得 ETSI（Europen Telecommunications Standards
Institute，欧洲电信标准委员会）的认可并于 1997年发布，成为欧洲地面数字电视广播标准。
该标准的制定最初并没有考虑到移动设备特别是手机的接收，不过后来的运营实践表明
DVB-T 在移动环境下进行高码率的传输表现仍然相当不错。但是由于功耗比较大，不适合
靠电池供电的移动终端通过地面数字电视广播网络接收数字电视节目。为此需要在 DVB-T
的基础上引入新的模块和技术，在功耗、蜂窝移动下的性能、网络设计等方面进行改进，以
便形成新的适合于移动终端接收地面广播电视的传输标准。
2004年 12月 ETSI正式把 DVB-H写入标准规范 EN 302 304。与 1997年发布的 DVB-T
技术标准相比，DVB-H 终端具有更低的功耗，更优越的移动接收和抗干扰性能，因此该标
准适用于手机等移动终端通过地面数字电视广播网络接收数字电视信号。为了支持终端的移
动性，DVB-H 在物理层和链路层又增加了一些新的功能，采用的核心技术包括时间分片、
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MPE-FEC、4K模式、深度符号交织和传输参数信令等。其中时间分片是把连续的数据流在
特定的时间段内突发传送，终端只需要在这个时间段内进行接收，其他时间可以进入休眠模
式，从而大大减低功耗。MPE-FEC是针对MPE的前向纠错技术，可以有效提高移动信道中
信噪比、多普勒性能以及抗脉冲能力。4K模式的性能介于原有 DVB-T技术中 2K模式和 8K
模式之间，可以在构建的网络覆盖范围和移动接收方面取得某种程度的折衷，从而在部署网
络方面获得更好的灵活性。深度符号交织可以在多个 OFDM符号上进行连续比特流的交织，
有效改善系统在快速移动和突发干扰环境下的健壮性。传输参数信令（TPS）可以为系统提
供一个抗干扰性能良好，容易访问的信令机制，能使终端更快地获知系统信息。
3. 融合的网络技术
为了提高资源的使用效率，人们提出了在 3GPP的长期演进系统（LTE）中构建单频网
络，在单频网络中，终端就像在一个小区中，不需要考虑漫游问题，终端如果同时支持MBMS
和 MBSFN，那么终端可以在这两种模式间进行选择[7]，不过这里所构建的单频网络只不过
是蜂窝网络为了达到地面广播网络的功能所采取的一种改进办法而已，仍然有其缺陷。地面
广播网络的覆盖可以很大，一个基站的覆盖范围甚至可以达到一个城市，使用代价比较低，
而蜂窝中构建的单频网络的构建与使用过程是非常复杂的，并且该网络会对其他单播和组播
业务造成严重的干扰。随着科技的不断发展，同时支持蜂窝网络和地面广播网络技术的双模
或者多模手机终端将会越来越多，如果能够把地面广播网络以某种方式融入蜂窝网络，并针
对某些业务采取地面广播技术进行发送，可以明显降低运营的成本，提高资源利用效率。
混合网络架构
图 3 混合网络结构
在 E-MBMS中，MCE作为一个逻辑的功能实体，其功能与接口仍在不断的改进和完善
中，所以如果基于MCE做出进一步的改进来支持融合网络的传输，不会对已经成熟的规范
标准做出变更，对网络的影响最小。混合网络的逻辑结构如图 3 所示，这种结构主要是对
MCE进行了修改，并且增加了一个逻辑实体 SMCE（异构广播/组播协调实体），SMCE与
MCE的接口是 S3，用来和MCE进行信令交互，而和MBMS用户面和 DVB-H的数据平面
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接口分别是 S1和 S2，通过 S1接口可以由MBMS用户面直接获取下发的MBMS组播数据，
对数据进行处理后送入接口 S2，把 DVB-H作为 E-MBSM的一个传输信道进行传输。
MCE增加了与 SMCE的接口 S3，主要是协调 eNodeB与 DVB-H传输网络的同步传输，
由于进行融合的广播网络除了 DVB-H也可能是其他地面广播网络，所以MCE与 SMCE的
接口 S3应该是一个通用的接口，通过这个接口，MCE可以协调 eNodeB与不同地面广播网
络的同步传输。而 SMCE也可以通过接口 S3接受MCE的控制，把经过格式转换的MBMS
组播数据传送到 DVB-H进行下发。
网络接入
在融合的网络中，E-MBMS和 DVB-H具有同样的内容源，那么对于特定的业务，可以
通过基于单个小区的MBMS进行传输，也可以基于不同的小区构建单频网络，通过MBSFN
方式进行传输，除此之外，还可以通过 DVB-H 进行传输。MCE 可以根据资源调度策略，
选择采用这三种方式的一种或者多种提供业务传输。
图 4 融合网络中终端接入过程
如图 4为终端的网络接入过程，针对某种特定的手机电视业务，终端从网络端接收网络
通告信息，如果终端是首次接入网络，步骤一：融合的网络如果可以提供 DVB-H的传输，
终端支持DVB-H模式，并且选择DVB-H方式进行接收，那么终端就可以执行切换到DVB-H
模式下接收手机电视业务。情形。反之，终端检查网络是否支持MBSFN模式。步骤二：如
果网络支持MBSFN的传输方式，终端支持MBSFN模式，并且选择MBSFN方式进行接收，
那么终端可以执行切换到 MBSFN 模式下接收手机电视业务。反之，终端采取 MBMS的方
式接收相应的手机电视业务。
4. 总 结
本文通过对现有支持手机电视业务的 MBMS、E-MBMS 以及 DVB-H 技术的分析，提
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出了对MBMS，E-MBMS的逻辑架构进行改进，融入 DVB-H以及其他异构地面广播网络，
构建混合的网络，从而优化网络资源，为用户提供良好的手机电视服务。对于今后要做的工
作，就是对融合网络的新增功能实体结构和信令流程做出更加详细的分析。
参考文献
[1] TS ．Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS)[S]．3GPP，
[2] ．Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS); Architecture and Functional Description
(Release 9)[S]．3GPP，
[3] ．Introduction of the Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) in the Radio Access
Network (RAN)[S]．3GPP，
[4] ． Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial
Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description[S]．3GPP，
[5] 沈嘉，索士强，全海洋，等．3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]．人民邮电出版社，
[6] EN 300 744 ．Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation
for digital terrestrial television[S]．ETSI，
[7] Imed Bouazizl．System and Method for Signaling Availability of an MBMS User Service in Multiple
20090122740[P]．
Convergence Network of MBMS/E-MBSM and DVB-H
Wu Chuanguo
Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing (100876)
Abstract
As Mobile TV has great growth potential,this paper mainly research on MBMS/E-MBMS and DVB-H
technology that can support Mobile TV service,and propose a method for network convergence
between MBMS/E-MBMS and such method,we can optimize network resource and
propose more perfect Mobile TV services.
Keywords: MBMS; E-MBMS; DVB-H; Mobile TV
作者简介：武传国，男，1984年生，硕士研究生，主要研究方向是 LTE下 EMBMS以及与
其他异构网络融合技术研究。
