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(kuò)展性的特點(diǎn)，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(lái)看，一個(gè)典型的多媒體資源分發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)采用分層模式，這使得平臺(tái)系統(tǒng)上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)能夠根據(jù)不斷變化的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求而快速擴(kuò)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(guò)設(shè)置4 層體系結(jié)構(gòu)來(lái)支持多媒體應(yīng)用：網(wǎng)絡(luò)通信層，媒體控制層、門(mén)戶網(wǎng)站業(yè)務(wù)層以及系統(tǒng)支撐層，如圖3 所示。

•網(wǎng)絡(luò)通信層：采用IP 網(wǎng)絡(luò)作為多媒體業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線設(shè)備、中繼和服務(wù)器等之間的低層通信。

•媒體控制層：負(fù)責(zé)對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度緩存，并且把流數(shù)據(jù)發(fā)送到門(mén)戶網(wǎng)站業(yè)務(wù)層和其他請(qǐng)求服務(wù)的終端設(shè)備或P2P 節(jié)點(diǎn)(也即邊緣服務(wù)器)。

•門(mén)戶網(wǎng)站業(yè)務(wù)層：以網(wǎng)站的形式面向用戶提供各種應(yīng)用和服務(wù)，負(fù)責(zé)多媒體數(shù)據(jù)的播放和界面顯示。如視頻點(diǎn)播、視頻直播、視頻會(huì)議、可視聊天等?？刹捎肳eb 模式，客戶端只要使用瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播及其他視頻互動(dòng)活動(dòng)，無(wú)需安裝其他任何軟件，無(wú)需做任何設(shè)置，做到了

客戶端的免維護(hù)。

•系統(tǒng)支撐層：系統(tǒng)支撐層是多媒體業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的綜合管理及運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)，包括用戶管理、認(rèn)證計(jì)費(fèi)、數(shù)字版權(quán)保護(hù)、系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)配置管理等多個(gè)子系統(tǒng)。

2.3 CPEMRD 業(yè)務(wù)流程分析

CPEMRD 多媒體業(yè)務(wù)的會(huì)話流程如圖4 所示[5]。會(huì)話開(kāi)始和會(huì)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(yīng)網(wǎng)絡(luò)資源。

結(jié)合CPEMRD 系統(tǒng)架構(gòu)圖，CPEMRD 會(huì)話流程圖可詳細(xì)描述如下：當(dāng)BM-SC 中加入新資源時(shí)，BM-SC 會(huì)通過(guò)P2P 控制實(shí)體找到各個(gè)P2P 節(jié)點(diǎn)即Anchor 邊緣服務(wù)區(qū)的位置，并向各個(gè)P2P 節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，從而將資源下發(fā)到Anchor 邊緣服務(wù)器處;此時(shí)Anchor 也會(huì)通過(guò)各個(gè)基站E-Node 向基站服務(wù)區(qū)內(nèi)的所有終端用戶發(fā)送新業(yè)務(wù)相關(guān)的消息，如果用戶啟動(dòng)該業(yè)務(wù)，其用戶信息就會(huì)被加入到P2P 控制實(shí)體中，并開(kāi)始會(huì)話，并通過(guò)距離最近的基站從Anchor 邊緣服務(wù)器上獲取所需的資源數(shù)據(jù);P2P 控制實(shí)體如果發(fā)現(xiàn)這個(gè)邊緣服務(wù)器利用率過(guò)高、負(fù)載過(guò)大時(shí)，可協(xié)調(diào)終端用戶從其他相對(duì)空閑的邊緣服務(wù)器下載資源，也可同時(shí)從其他多個(gè)邊緣服務(wù)器同時(shí)下載資源;當(dāng)所有資源傳輸完畢服務(wù)結(jié)束時(shí)，用戶消息從P2P 控制實(shí)體中清除掉，會(huì)話完畢，用戶中止業(yè)務(wù)。

相對(duì)于廣播模式，組播模式增加了3 個(gè)相關(guān)的過(guò)程:訂閱、用戶的加入和退出。有關(guān)的訂閱信息存儲(chǔ)在BM-SC 中,當(dāng)用戶加入或退出某個(gè)組播組，可通過(guò)Internet 組管理協(xié)議(IGMP) 協(xié)議或組播偵聽(tīng)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(MLD)協(xié)議實(shí)現(xiàn)。通過(guò)已建立的用戶設(shè)備(UE)與Anchor 間承載通道，UE 向Anchor 發(fā)送IGMP/MLD 加入消息或離開(kāi)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(wù)流程：多媒體資源提供商提供多媒體內(nèi)容，經(jīng)過(guò)M-SC 將傳輸流轉(zhuǎn)發(fā)給LTE 核心網(wǎng)，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)給演進(jìn)的通用陸基無(wú)線接入網(wǎng)(E-UTRAN)，最終通過(guò)LTE-Uu 接口發(fā)送到用戶終端UE。

3 結(jié)束語(yǔ)

在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，采用CDN 實(shí)現(xiàn)多媒體資源分發(fā)，但CDN 無(wú)法應(yīng)用于移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，無(wú)法適應(yīng)目前3G 以及未來(lái)移動(dòng)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(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的廣播組播問(wèn)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(wèn)題。文章基于Internet 和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合P2P 和E-MBMS 技術(shù)提出CPEMRD 方案，詳細(xì)設(shè)計(jì)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(luò)通信層、媒體控制層、門(mén)戶網(wǎng)站業(yè)務(wù)層以及系統(tǒng)支撐層，并分析了CPEMRD 的會(huì)話流程和業(yè)務(wù)流程。相比E-MBMS，CPEMRD 系統(tǒng)具有更大更多的優(yōu)點(diǎn)：

•用戶間可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息流通。CPEMRD 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)用戶間互動(dòng)，徹底從集中控制的傳統(tǒng)流媒體中解放出來(lái)，降低了技術(shù)應(yīng)用門(mén)檻，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)流媒體運(yùn)營(yíng)平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)的互動(dòng)直播和互動(dòng)點(diǎn)播。

•負(fù)載均衡管理，有效保證運(yùn)營(yíng)效率。CPEMRD 系統(tǒng)提供完善的負(fù)載均衡功能，它基于服務(wù)器CPU、內(nèi)存監(jiān)測(cè)與Web 任務(wù)實(shí)時(shí)監(jiān)控的動(dòng)態(tài)任務(wù)分配，準(zhǔn)確地將用戶多媒體資源請(qǐng)求均衡到集群服務(wù)器中(BM-SC 的服務(wù)器)的流媒體服務(wù)器端(Anchor 的服務(wù)器)。

• 完善的用戶認(rèn)證管理。CPEMRD 系統(tǒng)具有完善的用戶管理和認(rèn)證機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)別的用戶管理。

• 強(qiáng)大的計(jì)費(fèi)管理功能。CPEMRD 系統(tǒng)可以提供多種途徑進(jìn)行用戶認(rèn)證和計(jì)費(fèi)，并按用戶類(lèi)型定義收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，能夠靈活定制多種計(jì)費(fèi)類(lèi)型、優(yōu)惠政策、套餐組合。