4G新业务--embms简介

Evolved Multimedia Broadcast Multicast Service (eMBMS) An efficient broadcast/multicast mechanism to deliver shared content from LTE network to multiple UEs。 

LTE eMBMS is first standardized in 3GPP LTE Rel 9 Clarifications and enhancements ongoing in Rel 10 and 11。MBSFN eMBMS services are broadcasted using the MBSFN technology.

The group of cells in one MBSFN area can broadcast eMBMS services synchronously, i.e., same data, at the exact same time (subframe), with same MCS.

One LTE cell can broadcast multiple MBSFN areas.

Each MBSFN area can have a different geographic scope, e.g., national, regional, or in-venue. 

    随着移动互联网的发展，移动视频业务呈现出井喷态势。数据显示，移动数据流量在未来几年将继续大幅增长，其中视频占据了网络数据流量的最大份额，并有望在2018年年底前继续保持每年60%的增速, 视频业务将成为无线网络未来最有潜力的业务。

移动视频业务的发展给蜂窝网络带来了前所未有的压力与挑战。对于仅支持单播的2G/3G蜂窝网络来说，基于无线的视频直播业务，由于带宽受限难以实际落地。

LTE eMBMS(增强型多媒体广播多播)解决方案成功实现了对全网或者组播区域内的广播能力。例如，一套CCTV5的直播只占用LTE基站一个400kbps的下行资源就能为小区成百上千用户同时提供400kbps高清的手机视频服务。既满足了大量用户同时享受零等待高质量的视频服务，同时又节省了无线网络带宽，对其他用户上网几乎没有影响。

所以eMBMS首先解决了用户的流量限制和网络速度问题，其次解决了运营商网络带宽优化的问题。

另外，运营商寄希望于用LTE网络的高带宽来提供更优质的用户体验，并获得更高的回报。然而，自身没有有亮点的内容提供服务和平台，运营商的作用在移动通信网络中沦为管道，在行业中的作用和利润分成上逐渐被边缘化。

eMBMS在网络架构上引进内容提供平台和多媒体多播广播网关MBMS GW，为运营商提供了整套的eMBMS解决方案，引进新的商业模式，有助于于运营商在移动通信行业的全产业链上发挥自己的作用。

所以，eMBMS还为运营商提供了新的行业机会。

 

LTE eMBMS视频解决方案最适合的商业模式如下：

1、热门赛事直播，如2014年举行的巴西世界杯，奥运会、NBA等等；

2、热门电视剧直播，热点时段由OTT视频业务提供方定点定时直播热播电视连续剧；

3、频道出租，将频道分成小片段租赁给OTT视频网站；

4、将业务能力分成碎片，实现小包内业务推送，如手机报、视频手机报、热门新闻、热门音乐、股市行情、天气、运动会信息更新；

5、重大事件公布，如地震、台风、暴雨等大事件广播发布。

6、夜间整部大片推送，将热门电影以超清码率夜间推送到手机、PAD，实现按内容收费。

7、热门应用批量更新；

8、广告屏内容推送，实现广告屏幕的批量更新；

9、Push to talk，应用于警务、消防、石油勘探、调度等行业市场；

 

 

基于LTE的eMBMS技术是3GPP自R9版本于2010年推出的，该技术具备一对多的传输优势，可以更高效地利用现有频谱和移动网络，向用户传送更高质量的内容。

首先，LTE eMBMS视频业务解决方案采用MBSFN（MulticastBroadcast Single Frequency Network）技术，充分保证小区边缘处用户的体验。LTE是干扰受限系统，吞吐率的大小主要受各小区干扰限制。传统非MBSFN网络的小区边缘处，多个基站之间会形成相互的干扰，导致小区边缘用户吞吐率急剧下降。而在MBSFN网络中，所有基站都采用同一步调传送相同的内容，小区边缘邻小区的信号不再是干扰，而是增强，由此增加了小区边缘处用户的终端信号接收强度，导致小区边缘用户能够得到几乎等同于小区中心用户的下载吞吐率。用户在小区边缘收看视频的时候，就不会出现马赛克或者图像不稳定的现象。由此，运营商不但提升了整体网络吞吐率，还节省了网优、维护的成本。

其次，通过推送功能，把视频和大颗粒信息推送到用户端，由用户端软件对所推送内容进行存储。这样，用户在观看视频的时候，与观看本地文件的效果无差异，从而无论此时网络是否拥塞，都已经达到了零等待效果。基于此，很多运营商考虑把一些在夜间播出、用户无法准时收看的体育比赛，做成精彩的赛事集锦推送到用户端，用户就可以在早晨第一时间了解到比赛的信息。一些流行的资讯和影片也会被推送到用户端，让用户在合适的时间观看，效果不受限于网络带宽变化。

 

无线带宽资源非常宝贵，合理利用每一个比特的带宽，使其价值最大化，是运营商流量经营的终极目标。对于单播蜂窝网络，每当用户发起移动视频数据业务时，都必须建立专用的信令通道和媒体通道加以支持，当成百上千的用户同时发起移动视频请求时，对网络带宽的消耗可想而知。与单播业务不同，广播业务的带宽和投资并不会随着用户数的增加而增加，同一段带宽可以为多个用户提供服务，带宽利用率高于单播业务。

对于多用户同时发起的业务请求，从理论上来讲，如果用户的业务请求毫不相关，那么我们只能通过网络扩容来满足所有用户的并发需求；但是，如果用户的业务请求部分相关（比如100个用户中可能有10个用户点播的视频是相同的），那我们就可以通过合并这些需求（广播或多播，以单一的网络资源满足多个用户的需求）来达到“软”扩容的目的，进而缓解移动视频业务对网络容量的冲击。这就是广播系统的优势。

 

LTE eMBMS视频业务解决方案会灵活地调整广播业务和单播业务的带宽占比，在单播访问需求下降时，提高广播业务带宽，提供丰富的广播类业务，避免带宽浪费。在每天晚上十点到第二天早上六点之间，单播流量低于一天的平均水平， LTE eMBMS视频业务解决方案能将富余的带宽用于推送业务，帮助运营商创造价值。在早上六点到晚上十点之间，单播访问需求随之上升，为了保证用户单播业务质量，LTE eMBMS视频业务解决方案会逐渐调低视频和推送类业务的带宽，把更多的带宽留给单播类业务，从而实现带宽的合理分配。

如下是根据一天里的业务量进行带宽分配的示意图：

 

LTE eMBMS视频业务解决方案能够实现单播和广播业务的协同，在满足个性化需求的同时为运营商创造更大价值。例如，系统可以推送焦点新闻的标题列表、网络热点视频的片段，或者流行影视的介绍片给用户，如果用户想获得更详细的内容，就可以通过单播来获取。再比如，用户通过广播欣赏激烈的赛车比赛时，单播也可以协同发挥作用。这样保证用户的体验同时，也保证了运营商的带宽和利润。

基于LTE现有的网络架构，eMBMS引进了下图紫色方块的网络实体BM-SC、MSMS GW、MCE，实现了eMBMS的网络架构。

BSF: Bootstrapping Server Function        HSS: Home Subscriber Server

MME: Mobility Management Entity        P-GW: Packet Data Network Gateway

SGW: Serving Gateway                  eNB: E-UTRAN Node B     

UE: User Equipment

 

 

新进网络实体和旧有网络实体的功能以及在eMBMS系统中所起作用介绍如下：

•BM-SC (Broadcast Multicast Service Center)

–Provides membership, session and transmission, proxy and transport, service announcement, security, and content synchronization

 

BM-SC Provides functions for eMBMS user service provisioning and delivery; may serve as an entry point for content providers of eMBMS transmissions, used to authorize and initiate eMBMS Bearer Services within the PLMN; support of MBMS Synchronization Protocol (SYNC) for content synchronization.

 

•MBMS GW (eMBMS Gateway)

–Distribute MBMS user plane data to eNBs using IP Multicast

–Perform MBMS Session Control Signaling towards the E-UTRAN via MME

 

MBMS GW Logical entity that is present between the BMSC and eNBs whose principal function is sending/broadcasting eMBMS packets to each eNB transmitting the service; the eMBMS GW uses IP Multicast as the means of forwarding eMBMS user data to the eNB; it also performs MBMS session control signaling (session start/stop) toward the E-UTRAN via MME.

 

•MCE (Multi-cell/multicast Coordination Entity)

–The MCE can be a separate entity or as part of eNB

–Provides admission control

-Allocation of the time/frequency radio resource for eMBMS

-Deciding the radio configuration, e.g., Modulation and Coding Scheme (MCS)

MCE Logical entity whose functions are the admission control and the allocation of the radio resources used by all eNBs in the MBSFN area for multicell eMBMS transmissions using MBSFN operation; decides on time/frequency radio resources and the details of the radio configuration, e.g., the modulation and coding scheme

 

•eNB, MME, and UE (Existing EPS domain entities) are enhanced to provide the eMBMS Bearer Service.

This service provides delivery of IP Multicast datagram from content providers to UEs.

Broadcast Multicast Service Center (BMSC) provides a set of functions for eMBMS User Services.