LTE架構(gòu)下的多媒體資源分發(fā)方案研究

由于流媒體具有松耦合、高擴展性的特點，從多媒體資源分發(fā)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的垂直控制功能上來看，一個典型的多媒體資源分發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)應采用分層模式，這使得平臺系統(tǒng)上的應用開發(fā)能夠根據(jù)不斷變化的業(yè)務應用需求而快速擴展。CPEMRD系統(tǒng)從功能結(jié)構(gòu)和軟件層次上看，在LTE 環(huán)境下可以通過設置4 層體系結(jié)構(gòu)來支持多媒體應用：網(wǎng)絡通信層，媒體控制層、門戶網(wǎng)站業(yè)務層以及系統(tǒng)支撐層，如圖3 所示。

•網(wǎng)絡通信層：采用IP 網(wǎng)絡作為多媒體業(yè)務的承載網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)無線設備、中繼和服務器等之間的低層通信。

•媒體控制層：負責對多媒體數(shù)據(jù)進行調(diào)度緩存，并且把流數(shù)據(jù)發(fā)送到門戶網(wǎng)站業(yè)務層和其他請求服務的終端設備或P2P 節(jié)點(也即邊緣服務器)。

•門戶網(wǎng)站業(yè)務層：以網(wǎng)站的形式面向用戶提供各種應用和服務，負責多媒體數(shù)據(jù)的播放和界面顯示。如視頻點播、視頻直播、視頻會議、可視聊天等。可采用Web 模式，客戶端只要使用瀏覽器即可實現(xiàn)視頻點播及其他視頻互動活動，無需安裝其他任何軟件，無需做任何設置，做到了

客戶端的免維護。

•系統(tǒng)支撐層：系統(tǒng)支撐層是多媒體業(yè)務運營的綜合管理及運營支撐系統(tǒng)，包括用戶管理、認證計費、數(shù)字版權(quán)保護、系統(tǒng)實時監(jiān)控、網(wǎng)絡配置管理等多個子系統(tǒng)。

2.3 CPEMRD 業(yè)務流程分析

CPEMRD 多媒體業(yè)務的會話流程如圖4 所示[5]。會話開始和會話結(jié)束都由BM-SC 發(fā)起，為多媒體數(shù)據(jù)傳送建立或釋放相應網(wǎng)絡資源。

結(jié)合CPEMRD 系統(tǒng)架構(gòu)圖，CPEMRD 會話流程圖可詳細描述如下：當BM-SC 中加入新資源時，BM-SC 會通過P2P 控制實體找到各個P2P 節(jié)點即Anchor 邊緣服務區(qū)的位置，并向各個P2P 節(jié)點發(fā)送消息，從而將資源下發(fā)到Anchor 邊緣服務器處;此時Anchor 也會通過各個基站E-Node 向基站服務區(qū)內(nèi)的所有終端用戶發(fā)送新業(yè)務相關的消息，如果用戶啟動該業(yè)務，其用戶信息就會被加入到P2P 控制實體中，并開始會話，并通過距離最近的基站從Anchor 邊緣服務器上獲取所需的資源數(shù)據(jù);P2P 控制實體如果發(fā)現(xiàn)這個邊緣服務器利用率過高、負載過大時，可協(xié)調(diào)終端用戶從其他相對空閑的邊緣服務器下載資源，也可同時從其他多個邊緣服務器同時下載資源;當所有資源傳輸完畢服務結(jié)束時，用戶消息從P2P 控制實體中清除掉，會話完畢，用戶中止業(yè)務。

相對于廣播模式，組播模式增加了3 個相關的過程:訂閱、用戶的加入和退出。有關的訂閱信息存儲在BM-SC 中,當用戶加入或退出某個組播組，可通過Internet 組管理協(xié)議(IGMP) 協(xié)議或組播偵聽發(fā)現(xiàn)協(xié)議(MLD)協(xié)議實現(xiàn)。通過已建立的用戶設備(UE)與Anchor 間承載通道，UE 向Anchor 發(fā)送IGMP/MLD 加入消息或離開消息[7-8]。

如圖5 所示，我們可以看到CPEMRD 系統(tǒng)的基本業(yè)務流程：多媒體資源提供商提供多媒體內(nèi)容，經(jīng)過M-SC 將傳輸流轉(zhuǎn)發(fā)給LTE 核心網(wǎng)，并進一步轉(zhuǎn)發(fā)給演進的通用陸基無線接入網(wǎng)(E-UTRAN)，最終通過LTE-Uu 接口發(fā)送到用戶終端UE。

3 結(jié)束語

在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)領域，采用CDN 實現(xiàn)多媒體資源分發(fā)，但CDN 無法應用于移動多媒體業(yè)務，無法適應目前3G 以及未來移動通信的要求。隨后3GPP 提出的MBMS、E-MBMS 技術(shù)在很大程度上解決了移動多媒體業(yè)務的廣播組播問題，但還是存在終端接入數(shù)量受限以及帶寬窄通信不穩(wěn)定的問題。文章基于Internet 和無線網(wǎng)絡，結(jié)合P2P 和E-MBMS 技術(shù)提出CPEMRD 方案，詳細設計了在LTE 環(huán)境下的多媒體資源分發(fā)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)，并從系統(tǒng)功能和軟件層次上，將CPEMRD 系統(tǒng)劃分為網(wǎng)絡通信層、媒體控制層、門戶網(wǎng)站業(yè)務層以及系統(tǒng)支撐層，并分析了CPEMRD 的會話流程和業(yè)務流程。相比E-MBMS，CPEMRD 系統(tǒng)具有更大更多的優(yōu)點：

•用戶間可實現(xiàn)點對點信息流通。CPEMRD 系統(tǒng)可實現(xiàn)用戶間互動，徹底從集中控制的傳統(tǒng)流媒體中解放出來，降低了技術(shù)應用門檻，實現(xiàn)了傳統(tǒng)流媒體運營平臺難以實現(xiàn)的互動直播和互動點播。

•負載均衡管理，有效保證運營效率。CPEMRD 系統(tǒng)提供完善的負載均衡功能，它基于服務器CPU、內(nèi)存監(jiān)測與Web 任務實時監(jiān)控的動態(tài)任務分配，準確地將用戶多媒體資源請求均衡到集群服務器中(BM-SC 的服務器)的流媒體服務器端(Anchor 的服務器)。

• 完善的用戶認證管理。CPEMRD 系統(tǒng)具有完善的用戶管理和認證機制，可以實現(xiàn)多級別的用戶管理。

• 強大的計費管理功能。CPEMRD 系統(tǒng)可以提供多種途徑進行用戶認證和計費，并按用戶類型定義收費標準，能夠靈活定制多種計費類型、優(yōu)惠政策、套餐組合。