TD-SCDMA系统中基于HSDPA的MBMS实现.doc

TD-SCDMA系统中基于HSDPA的MBMS实现鼎桥通信技术有限公司袁乃华 米粮川 魏歆1概述3GPP中定义了多媒体广播/多播业务(MBMS)的网络结构和业务要求，支持点 到多点业务，用以实现相同的数据从一个数据源到多个标的传送，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；实现网络共享，提高网络资 源尤其是空中接口资源的利用率HSDPA是3GPP和CCSA中引入的增强型技术，用以提供高速下行分组数据 业务目前，在TD-SCDMA系统中，3GPP中的MBMS是采用公共信道的方式 来实现的，空中接口的无线资源应用还是基于传统公共信道的技术方式，资源利 用率低由于HSDPA技术的高资源利用率，用它来承载MBMS,可以使128kbit/s 和256kbit/s的MBMS所需的码道资源降低一半左右，大大提高了空中接口的利用 率考虑到HSDPA已经作为TD-SCDMA增强演进的发展技术，采用 HSDPA+MBMS演进所带来的高速率大大增强了用户对移动业务的体验，同时也 降低了数据传输的成本2 MBMS的网络架构和UTRAN侧的功能模块介绍在3GPP中，通过新的功能实体和能力模块来实现MBMS功能,系统架构如图 1所示。

现有的PS域实体GGSN、SGSN、UTRAN和UE等增加了 MBMS功能; 一个新增加的移动网络实体广播和多播服务中心(BM-SC)被定义用于提供 MBMS内容；Gmb接口提供控制平面功能；Gi接口提供用户平面功能HIR ;L U1FWI > SGSN G制 BM-SC j 苛？L_J 1—1 /l—1 I_Tn—* I o . I .5 成b图1 MBMS的系统架构3GPP还在UTRAN侧增加了一个功能实体MAC-m,用以实现MBMS的用户 平面和控制平面的传输，图2说明了在原有的MAC-c/sh基础上增加了 MAC-m 的MAC-c/sh/m的架构和功能模块从图2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MAC-ControMCCH MSCH MTCH MTCHW31MBMS-IDTCTF MUXp ant点冲位先皴心■ ■ —-—— —JMAC-c/wi/mFACH FACH图2 MAC c sh m架构示意1调度/缓冲/优先级处理:用于根据高层的需求，管理MBMS和non-MBMS的 公共传输资源；1TCTFMUX:在MAC头中插入TCTF域，处理逻辑信道和传输信道之间的映 射；1附加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；1TFC选择:为公共传输信道(FACH)选择传输格式组合(TFC)o对于MBMS, BCCH的SIB5/5bis中会加入逻辑信道(MCCH)的配置信息， 使UE可以通过读取系统消息监控MCCH,获取MBMS的相关信息；MSCH用 于发送MTCH的调度信息；MCCH和MSCH映射到FACH和S-CCPCH中； MTCH用于传送MBMS信息,为区分不同的MBMS,在MAC头中加入MBMS-ID, 并映射到特定的FACH中，FACH再映射到S-CCPCH 中发送到空中接口。

同 时UTRAN侧的MBMS通知指示信道(MICH),针对每个MBMS的UE发送广播 寻呼指示，通知UE接收UTRAN发送的MBMS数据根据这些信息，UE就可 以从S-CCPCH中获取MTCH承载的MBMS信息这种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，码道利用率低，因此目前MBMS的数据速率 相对较低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，鼎桥通信公司在LCR3.0 +顺利完成多HSDPA 的功能支持，系统性能稳定，已可交付客户使用图3示意了 HSDPA的架构和 功能模块公 CPSoadwtINT FPGA—& FP图3 NodeB侧的HSDPA系统设计一个新的实体MAC-hs被增加用于完成HSDPA功能；HS-PDSCH和HS-DSCH 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就可以使用HSDPA业务。

HS・DSCHFP数据 帧携带的数据被按照MAC-dflow的定义方式放入相应的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至lj MAC-hs PDU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中的反馈信息，进行用户间调度和用户内相应TBA、HARQ进程等的处理；并通过相 应算法和RNC交互完成lub 口流量控制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，系统容量几乎是通常采用DCH 和DPCH承载的数据业务的两倍，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中有关MB MS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列出了 UTRAN侧支持MBMS和HSDPA的MAC结构，不需要过多地修改 MAC架构就可以实现基于HSDPA承载的MBMS的功能支持图4 UTRAN侧MAC的架构从图4中可以看出，MAC-m位于CRNC中，所增加的功能实体用于支持 MBMS； MAC-hs用于完成HSDPA的功能。

由MAC-c/sh对MAC-hs进行配置（在MAC-c/sh不存在的情况下由MAC-d完成对MAC-hs的配置）以实现HSDPA 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中的内容通过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采用HSDPA 的调度方式实现对MBMS业务的控制平面的配置和用户平面的承载4.1MBMS新增信道的映射和信息内容新增的MCCH采用映射至U FACH传输non-MBMS的S-CCPCHo承载MCCH 的RB信息和MCCH的调度信息在BCCH中周期发送以使UE能获取MCCH的 相应配置 MBMS 的相关控制信息(如 MB MS Accessinformation、MBMS Change Information > MBMS Serivce Information> MBMS Radio Bearer Information 等) 在MCCH中发送，支持MBMS的UE监控SCCPCH就可以从MCCH中获取完整 的MBMS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 MBMSServicelD、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的UE通过监控相应的HS-SCCH可以获取MBMS相 应的数据面承载MTCH的信息MTCH逻辑信道用以承载MBMS业务的用户平面数据在MAC-m中，针对 MBMS,MAC-m 会根据 MBMSServicelD 相应地加上 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-hSo4.2MAC-hs中关于MBMS功能支持的分析和修改为支持MBMS,MAC-hs中增加了相应的功能处理模块，图5列出了修改后的 MAC-hs架构和功能模块从MAC-m中发送来的MSCH和MBMS用户平面数 据首先发送到MBMSServiceDistribution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信息还是MTCH数据如果是MSCH信息， MAC-hs保存有关MTCH的MBMSService ID、时间定义等信息到MSCH Info PQ, 并将有关的MBMS信息处理后在合适的时间通过HS-SCCH发送出去，激活相 应MBMS的UE根据HS-SCCH中的MBMS-ID可以读取相对应的MBMS的控 制信息，监控HS-PDSCHo如果是MTCH信息，则根据相应的MAC-m增加MBMS-ID,把MBMS数据保存到MBMS相对应的MTCHPQ队列中。

根据 MAC-m传过来的MBMS信息，MAC-hs中的Scheduler采用MBMS-ID作为标 志和根据MBMS的优先级进行MBMS调度根据MAC-m配置的MBMS的特 性，Scheduler在HS.SCCH上把被调度的MBMS信息发送出去，用户平而经过 TFRC选择并分配相应的HS-PDSCH码道，把MTCH .h承载的MBMS数据发 送给UE当有多个并行MBMS时，相应地有多个MTCH队列，Scheduler根据 MBMS的优先级和业务参数调度MBMS,像HSDPA多用户调度一-样,完成以 MBMS-ID作为标志的Multiple MBMS的调度MAC校制图5支持MBMS的MAC-hs架构和功能模块4.3UE侧MAC-m和MAC-hs的功能处理针对UTRAN侧为支持MBMS所做的修改，UE侧的MAC-hs和MAC-m实 体需要进行相应的修改，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在UE侧的MAC-hs模块处理中， UE从HS-SCCH中获取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中的MBMS 的业务数据,组装后发送给MAC-m $体，完成上层应用程序数据的处理。

详细 的系统设计架构和实现方式与UTRAN侧类似5结束语针对MBMS需求和3GPP中现有MBMS实现方式的缺陷，鼎桥通信公司的LCR3.0HSDPA的具体实现方案在满足MBMS需求的基础上，考虑到保持 HSDPA系统兼容性和简化对现有系统的影响，提出了 NodeB中基于HSDPA的 MBMS的方案设计和处理流程该方案充分利用了 HSDPA下行数据传输速率高 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MBMS的实现提供了可能性和合理性，并可以和LTE技术相融合，满足口 益增长的移动数据业务的需求。