LTE架構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(diǎn)，從多媒體資源分發(fā)系統的體系結構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)系統架構應采用分層模式，這使得平臺系統上的應用開(kāi)發(fā)能夠根據不斷變化的業(yè)務(wù)應用需求而快速擴展。CPEMRD系統從功能結構和軟件層次上看，在LTE 環(huán)境下可以通過(guò)設置4 層體系結構來(lái)支持多媒體應用：網(wǎng)絡(luò )通信層，媒體控制層、門(mén)戶(hù)網(wǎng)站業(yè)務(wù)層以及系統支撐層，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)現無(wú)線(xiàn)設備、中繼和服務(wù)器等之間的低層通信。

•媒體控制層：負責對多媒體數據進(jìn)行調度緩存，并且把流數據發(fā)送到門(mén)戶(hù)網(wǎng)站業(yè)務(wù)層和其他請求服務(wù)的終端設備或P2P 節點(diǎn)(也即邊緣服務(wù)器)。

•門(mén)戶(hù)網(wǎng)站業(yè)務(wù)層：以網(wǎng)站的形式面向用戶(hù)提供各種應用和服務(wù)，負責多媒體數據的播放和界面顯示。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(hù)端只要使用瀏覽器即可實(shí)現視頻點(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)需做任何設置，做到了

客戶(hù)端的免維護。

•系統支撐層：系統支撐層是多媒體業(yè)務(wù)運營(yíng)的綜合管理及運營(yíng)支撐系統，包括用戶(hù)管理、認證計費、數字版權保護、系統實(shí)時(shí)監控、網(wǎng)絡(luò )配置管理等多個(gè)子系統。

2.3 CPEMRD 業(yè)務(wù)流程分析

CPEMRD 多媒體業(yè)務(wù)的會(huì )話(huà)流程如圖4 所示[5]。會(huì )話(huà)開(kāi)始和會(huì )話(huà)結束都由BM-SC 發(fā)起，為多媒體數據傳送建立或釋放相應網(wǎng)絡(luò )資源。

結合CPEMRD 系統架構圖，CPEMRD 會(huì )話(huà)流程圖可詳細描述如下：當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 節點(diǎn)即Anchor 邊緣服務(wù)區的位置，并向各個(gè)P2P 節點(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)區內的所有終端用戶(hù)發(fā)送新業(yè)務(wù)相關(guān)的消息，如果用戶(hù)啟動(dòng)該業(yè)務(wù)，其用戶(hù)信息就會(huì )被加入到P2P 控制實(shí)體中，并開(kāi)始會(huì )話(huà)，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據;P2P 控制實(shí)體如果發(fā)現這個(gè)邊緣服務(wù)器利用率過(guò)高、負載過(guò)大時(shí)，可協(xié)調終端用戶(hù)從其他相對空閑的邊緣服務(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;當所有資源傳輸完畢服務(wù)結束時(shí)，用戶(hù)消息從P2P 控制實(shí)體中清除掉，會(huì )話(huà)完畢，用戶(hù)中止業(yè)務(wù)。

相對于廣播模式，組播模式增加了3 個(gè)相關(guān)的過(guò)程:訂閱、用戶(hù)的加入和退出。有關(guān)的訂閱信息存儲在BM-SC 中,當用戶(hù)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)現協(xié)議(MLD)協(xié)議實(shí)現。通過(guò)已建立的用戶(hù)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(kāi)消息[7-8]。

如圖5 所示，我們可以看到CPEMRD 系統的基本業(yè)務(wù)流程：多媒體資源提供商提供多媒體內容，經(jīng)過(guò)M-SC 將傳輸流轉發(fā)給LTE 核心網(wǎng)，并進(jìn)一步轉發(fā)給演進(jìn)的通用陸基無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)(E-UTRAN)，最終通過(guò)LTE-Uu 接口發(fā)送到用戶(hù)終端UE。

3 結束語(yǔ)

在傳統互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，采用CDN 實(shí)現多媒體資源分發(fā)，但CDN 無(wú)法應用于移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，無(wú)法適應目前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量受限以及帶寬窄通信不穩定的問(wèn)題。文章基于Internet 和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，結合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)系統的系統架構，并從系統功能和軟件層次上，將CPEMRD 系統劃分為網(wǎng)絡(luò )通信層、媒體控制層、門(mén)戶(hù)網(wǎng)站業(yè)務(wù)層以及系統支撐層，并分析了CPEMRD 的會(huì )話(huà)流程和業(yè)務(wù)流程。相比E-MBMS，CPEMRD 系統具有更大更多的優(yōu)點(diǎn)：

•用戶(hù)間可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)信息流通。CPEMRD 系統可實(shí)現用戶(hù)間互動(dòng)，徹底從集中控制的傳統流媒體中解放出來(lái)，降低了技術(shù)應用門(mén)檻，實(shí)現了傳統流媒體運營(yíng)平臺難以實(shí)現的互動(dòng)直播和互動(dòng)點(diǎn)播。

•負載均衡管理，有效保證運營(yíng)效率。CPEMRD 系統提供完善的負載均衡功能，它基于服務(wù)器CPU、內存監測與Web 任務(wù)實(shí)時(shí)監控的動(dòng)態(tài)任務(wù)分配，準確地將用戶(hù)多媒體資源請求均衡到集群服務(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(hù)認證管理。CPEMRD 系統具有完善的用戶(hù)管理和認證機制，可以實(shí)現多級別的用戶(hù)管理。

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