手机电视业务实现方案

刘虹

（广东省电信规划设计院有限公司海南分公司 海口 570203）

手机电视业务是在手机上收看电视节目的业务，手机电视业务的实现可基于3G的PS域、3G广播多播技术（3GPP的 MBMS和 3GPP2的 BCMCS），也可基于3G网络外的数字广播网DVB-H、Media FLO、CMMB（China Mobile Multimedia Broadcasting）等。

本文主要探讨手机电视业务在CDMA网络的实现方案。建设初期，用户量较少，无线资源相对空闲，可采用基于移动流媒体技术的单播方式，随着用户数量的增多，可采用基于cdma20001x/EV-DO网络的BCMCS技术。

1 手机电视业务模式

手机电视的业务模式包括单播方式的视频点播、直播电视、下载播放、时移电视/电视回看，以及点对多点方式的广播/多播电视等。

1.1 视频点播

视频点播属于在线播放业务，内容提供商或运营商对预先录制好的多媒体内容进行编码，形成相应格式的文件，存储在流媒体服务器上，并把内容的描述信息及链接放置在流媒体的门户上。最终用户通过访问门户选择内容，终端通过RTSP/RTP方式实时从流媒体服务器上获得内容。视频点播是在线播放，播放的内容不需存储在终端，播放时终端始终与网络保持连接。如果同一内容需要多次重复播放，每次播放都需要从流媒体服务器上重新获取数据。

由于在线播放是边下载边播放，播放效果很大程度上依赖于网络带宽，需要根据运营商网络的实际带宽状况，选择合适的压缩参数制作内容。

1.2 直播电视

直播电视属于在线播放业务，直播的信号源为实时信号，流媒体编码服务器将实时信号编码压缩成相应格式文件，由流媒体服务器发送到用户终端播放。

1.3 下载播放

下载播放属于离线播放业务，用户将流媒体文件下载并存储到终端，然后可以随时播放，播放时不再占用移动网络资源，从而不受网络资源的限制。

下载业务基于WAP协议的下载功能实现。流媒体平台接收到WAP网关转发的用户请求，将存储在平台的媒体文件作为HTTP响应数据，发送到WAP网关，由WAP网关转发给用户。流媒体平台作为WAP体系中的应用服务器。

下载业务只在下载阶段占用网络，对网络带宽的变化不敏感，主要的限制指标是终端的处理能力和存储能力。

1.4 时移电视/电视回看

手机电视平台在提供直播电视的同时，支持暂停、快退、快进、定位、切换、一键切换等操作，使用户不再受节目播出时间的限制，而且可以直接挑选自己喜欢观看的节目，或跳过不感兴趣的节目。

时移电视的实现是在直播电视的同时，同时存储一个复本到流媒体服务器上，EPG会按照预先设定的每一频道的节目时间表将存储的电视节目分列显示，当用户通过EPG选择了某一个时段的电视节目后，系统快速定位到相对应的媒体文件时间点上进行播放。

1.5 广播/多播电视

广播/多播电视业务是传统广播电视业务与移动业务相结合的应用，即在空口中占用一个公共信道资源发送电视节目至服务区内的所有用户或预先注册加入特定组的一组用户。

2 业务实现方案

2.1 单播方式

2.1.1 网络结构

单播方式的手机电视业务可基于移动流媒体业务平台实现。移动流媒体业务平台主要包括移动流媒体业务门户（EPG系统）、移动视频服务系统（包含移动流媒体服务和下载服务）、内容处理系统（编码系统）、内容管理系统、业务管理系统、网管系统。如图1所示。

2.1.1.1 承载层

移动2.5G/3G无线接入网、核心网PS域和WAP/Web网关作为移动流媒体的承载层，主要完成流媒体业务所有信息（控制命令信息、媒体内容信息）的传输。

WAP网关负责WAP访问的接入；Web网关负责Web访问的接入。

2.1.1.2 呈现层

呈现层即平台门户，包括WAP门户、Web门户、统一客户端，向用户提供统一的手机视频业务门户，提供集中展现、信息发布、业务受理、个性化服务等功能，可支持WAP和Web方式向用户提供服务。

用户通过WAP或HTTP方式访问门户时，向门户发送的请求信息中包含了用户当前使用终端类型、浏览器类型和用户身份识别信息等。门户可根据此信息，确定用户身份及用户所使用的终端类型，并将相应格式的门户网站页面发送给用户。

2.1.1.3 业务层

业务层提供内容管理、内容编码、流媒体服务等功能。

（1） 内容管理 ：

接收CP/SP上传的流媒体信息内容；

对上传内容进行审核，审核通过的内容发布到内容管理平台；

内容的编辑、组织和展现；

音视频内容的统一存储和管理；

支持对下载内容的数字版权管理（DRM），可限制用户下载的媒体文件的转发和播放次数，从而保证内容提供商和运营商的利益。

图1 移动流媒体业务平台网络结构

（2） 内容编码处理：

支持H.264、MPEG-4等多种编码方式；

实时编码：实时采集电视直播节目或监控信息，对实时信号源进行在线编码；

离线编码：对内容提供商提供的原始流媒体内容信号进行离线编码。

（3） 流媒体服务 ：

流媒体播放服务器实现音视频播放的逻辑控制功能，提供流媒体在线播放服务，包括直播、点播服务，以及播放过程中的快进、快退等控制功能；

流媒体下载服务器实现音视频下载的逻辑控制功能，完成下载协议解析和下载控制，根据终端能力和下载内容选择合适协议向终端用户提供流媒体下载服务（如在线下载、定时下载、闲时下载等），服务器支持HTTP和WAP发起的流媒体下载业务，并支持断点续传和多点同时下载功能；

网络带宽适配功能。移动终端所能使用的网络带宽随无线传输环境的变化而出现波动，用统一带宽速率压缩的内容无法满足不同网络带宽情况下的实时播放需求。移动视频服务系统可根据实时的网络带宽状况，提供带宽适配功能。在播放流媒体内容时，系统能够获得用户的当前实际带宽，然后把接近实际带宽速率压缩的内容发送给用户，保障用户能够在不同带宽情况下都能看到流畅的流媒体信号。

2.1.1.4 支撑层

支撑层即业务管理模块，包括设备管理、用户管理、CP/SP管理、鉴权计费等。

（1） 设备管理系统提供拓扑管理、设备管理、配置管理、性能管理、故障管理、流量监控、日志管理、统计分析等功能，提供北向接口与第三方综合网管系统对接。

（2） 用户管理系统负责用户信息的维护，用户信息包括用户开户、订购业务、报停开机、用户销户，支持用户通过多种方式自助管理个人信息及查询资费。

（3） CP/SP管理系统提供CP/SP的集中管理。CP/SP可对自己提供的内容进行修改、更新、删除等操作，了解内容使用情况和业务计费信息等。

（4） 鉴权计费中心提供用户身份合法性及订购关系认证，支持WAP协议、HTTP协议和流协议；支持计费认证，能够详细记录用户使用业务的起止时间、流量、内容等信息，提供与计费系统、营账系统的接口，支持实时计费和准实时计费。

2.1.2 网络组织

移动流媒体业务平台通过IP承载网与CDMA网络、WAP网关、短信网关、多媒体短消息中心、支撑系统、IPTV/CP/SP互通。

2.1.3 平台与周边系统的接口

(1) 与计费系统的接口。流媒体平台业务管理模块与计费系统之间的连接协议为TCP/IP协议，应用层采用FTP文件传输协议，计费账务系统可定时到业务管理模块采集计费详单。

(2) 与营业系统的接口。用户通过营业厅、人工台、短信等方式订购业务，营业系统受理后将最新的用户资料同步到流媒体平台业务管理模块，在平台形成统一的用户资料库，供系统查询认证。

(3) 与IPTV/CP平台的接口。流媒体业务平台与IPTV平台、CP间采用FTP文件传输协议，一方面IPTV/CP可以将未经编码或已经编码的流媒体内容文件、相应的XML格式说明文件、XML格式旗语文件，以FTP方式上传到业务平台，另一方面IPTV/CP以FTP方式将业务平台产生的处理结果以XML文件形式下载到本端服务器。

(4) 与短信网关间的接口。流媒体业务平台提供与短信网关之间的接口，以SMPP协议收发短信，支持互动型增值业务。

（5）与多媒体短消息中心的接口。通过push机制完成移动流媒体业务的推荐、订购、转赠等融合业务。

（6）与WAP网关的接口。流媒体业务平台与WAP网关间采用HTTP协议。WAP网关转发终端对流媒体内容的HTTP请求消息，该消息中包含终端的MSISDN、IP地址和终端能力信息等。业务平台根据这些消息产生URL并适配内容。

（7）与第三方综合网管系统接口。提供基于Corba/XML的北向接口与第三方综合网管系统接口。

2.1.4 业务流程

移动流媒体业务实现的流程如图2所示。

（1） 终端用户登录门户访问流媒体业务（点播/直播/下载）。

（2） 门户向鉴权中心请求对用户鉴权认证。

（3） 鉴权中心针对用户的合法性及业务订购情况进行认证并回复认证结果。

（4） 门户和流媒体平台进行交互，产生相应的URL。

（5） 门户根据终端特性适配产生适合该用户终端的内容呈现给终端用户。

（6） 终端用户根据门户展示的URL，向流媒体平台发起流媒体点播/直播/下载请求。

（7） 流媒体平台向鉴权中心发起计费请求，鉴权中心根据用户付费类型实现计费。

（8） 鉴权中心向流媒体平台返回计费确认。

（9） 流媒体平台向用户终端发送媒体数据。

（10）用户请求停止播放，如果终端长时间没有心跳信息，流媒体平台认为终端异常下线直接跳转到步骤（11）。

（11）流媒体平台通知鉴权中心用户拆线。

（12）鉴权中心回复拆线确认。

（13）流媒体平台生成CDR。

2.1.5 服务质量保障

视频类业务属于实时性要求很高业务，需要在系统建设时充分考虑服务质量保证。基于网络现状，可从“带宽”和“逐段QoS”两方面综合考虑视频业务的QoS保障。

“带宽”的考虑主要是基于对现有网络带宽利用状况的收集、分析和评估来决定视频用户的数量和分布，从而作为大规模开展视频业务的基本依据。

“逐段QoS”的考虑包括以下几点。

（1）在用户接入侧（手机到网关之间），按并发能力设计，尽量提供足够的接入带宽。

（2）业务隔离是业务QoS保障的基础，视频业务应与其它宽带业务作有效的业务隔离，以尽量避免拥塞时长和转发时长的不可控制。

图2 移动流媒体业务流程

（3）对视频业务和其他业务做不同的优先级标记，设备通过标记识别不同业务，并根据标记的含义提供不同的服务，实现不同的QoS。要实现端到端QoS，不同网络之间的优先级需要进行转换和映射，以确保优先级的唯一含义。

（4）业务通过优先级进行区分后，其优先级对应的含义和网络资源需求由设备来保障。设备的保障机制一般基于不同的优先级队列分别处理，以及相应的队列调度算法并提供一定的缓存，以进行流量整形或流量监控。

2.2 多播方式

基于cdma20001x/EV-DO网络的BCMCS技术允许大量用户在一个小区内共享同一个媒体内容的情况下只占用一份无线带宽资源。BCMCS可以开展手机电视、定时下载、以及数据广播等多种业务。对于下载类业务，系统在网络空闲时定时将视频内容推送到用户，存储在用户手机，供用户随时观看，使业务对无线资源的利用率达到最高。

BCMCS技术标准分为黄金多播和白金多播,目前可以应用的是黄金多播技术。

2.2.1 BCMCS总体要求

（1）能够支持音频、视频等实时业务对QoS的要求。

（2）可以对不同的多播IP流确定不同的优先级，当网络资源不足时，优先级高的业务保持发射功率不变，优先级低的业务发射功率降低。

（4） 当接收BCMCS节目时，可以收到来电或其它业务显示。

（5） 支持漫游功能。

（6） BCMCS可以通过公共信道或专用信道发送。

（7） BCMCS支持所有cdma2000无线接口。

2.2.2 业务功能

BCMCS节目可以自动分发到支持BCMCS的终端，若广播内容具有保密性，则只有注册用户通过鉴权后才能收到。用户注册BCMCS业务后，其移动终端将获得接收BCMCS内容媒体流的所有参数，包括CDMA频点、信道、媒体格式和密钥。

BCMCS业务功能如下。

（1） 对注册BCMCS的用户信息进行存储和管理。

（2） 可预先获得BCMCS节目日期、时间、时长、媒体格式和广播地域等信息，自动发送到注册用户终端上。

（3） 用户终端预装相应客户端软件以解析BCMCS业务的相关信息。

（4） 产生基于一定计费策略的账单，包括通信费和信息费。

（5） 负责确定BCMCS节目发送的区域。

（6） 有效地管理支持BCMCS的信道。

（7） BCMCS可与其它业务并存，只要无线资源允许，就不会影响网络中的其它业务。

2.2.3 网络结构

多播方式的手机电视业务通过在移动流媒体业务平台的基础上增加BCMCS控制器、BCMCS内容服务器、多播路由器、BSN等网元组成统一移动视频业务平台实现，网络结构如图3所示。

统一移动视频业务平台对IPTV/CP的内容进行统一管理、转码、制作、存储；设置统一的用户订购关系数据库和统一的业务控制模块，对用户使用视频业务进行控制和计费；设置统一的视频业务门户导航，给用户统一的业务体验。

2.2.4 新增网元功能

（1）BCMCS控制器。管理BCMCS会话信息，给BSN功能节点、RAN、UE及内容服务器提供BCMCS会话信息；从HAAA接收BCMCS用户信息，进行授权；发现UE并帮助UE查找UE要求的内容；对内容提供商进行认证，并将内容传送给BCMCS内容服务器。

（2）BCMCS内容服务器。存储和转发来自内容提供商的内容；使内容可在IP多播流中使用；可加密内容流。

（3）BCMCS用户数据库。统一视频业务平台的业务管理模块中设置集中用户数据库，存储BCMCS用户和其他视频业务用户的信息，包括用户可接收的BCMCS会话和注册密钥，接收用户订购业务信息，更新用户信息。

图3 统一移动视频业务平台网络结构

（4）BSN。与BSC/PCF通信，负责增加或删除一个多播IP流；可使用IP多播协议管理其与最近的路由器之间的承载。

（5）多播路由器。标准的多播路由器用于进行多播IP流的路由，是可选实体，若BCMCS内容服务器至BSN采用遂道的方式传送内容，则此实体可省略。

2.2.5 需升级的网元

（1）AAA。需升级支持多播属性，负责BCMCS用户认证、授权及计费；从BCMCS用户数据库获取信息，并发送给BCMCS控制器。

（2）PDSN。PDSN须具备两个逻辑功能，支持单播PDSN及BSN功能，也可采用外挂BSN方式。

（3）BSC/PCF。通知、建立并拆除BSN与UE之间的承载通道。BSC基于资源优化及QoS请求，为MS选择最优承通道。

2.2.6 业务流程

多播方式手机电视业务的实现流程如下。

（1）RAN向移动终端发送开销消息，包括广播IP流的无线信息，提示用户是否需要注册。

（2）移动终端发送相应的注册信息。

（3）RAN向PDSN发送请求，请求中包括用户ID（ 如 IMSI）、BCMCS_FLOW_ID、鉴权和位置信息（如小区ID）等。

（4）PDSN将鉴权信息送至BCMCS控制器对用户鉴权，鉴权通过后，PDSN获得必要的信息并加入多播组且进行配置。

（5）BCMCS控 制 器向BCMCS内容服务器请求启动多播IP流。

（6）BCMCS内容服务器向多播路由器发送IP流。

（7）BCMCS内容服务器向BCMCS控制器发送已经启动的IP流的确认信息。

（8）BCMCS控制器鉴权通过后，向PDSN发送鉴权响应。

（9）PDSN根据多播地址加入IP多播组。

（10）多播路由器向加入PDSN发送多播IP流。

（11）PDSN向RAN发送鉴权响应，提示该用户鉴权通过，即将发送多播IP流。

（12）PDSN向RAN发送多播IP流。

（13）RAN根据接收用户的多少选择适当的无线信道，确定共享信道后，RAN开始发送多播IP流。

（14）RAN更新开销信息，提示订阅的多播IP流正在发送。

（15）移动终端通过无线信道接收订阅的多播IP流。

2.2.7 BCMCS（黄金多播）技术的局限性

（1）黄金多播业务要求小区中的每个用户都能接收同样的数据，这就需确保小区边缘的业务性能，造成整个小区的容量和吞吐量的降低，从而使黄金多播难以在全网广泛应用，不适合为用户提供全网漫游服务。

（2）核心网PDSN需升级支持BSN，AAA需升级支持多播属性，PDSN的升级涉及BSC/PCF的接口，全网升级工程量大。

（3）BCMCS只具备从网络至终端的单向传输信道，不具备从终端到网络的反向传输信道，无法实施互动类的业务。

（4）多播终端成本较高，将成为制约多播业务开展的重要因素。

3 结束语

手机电视业务的开展，应根据网络建设情况、相关技术和产品的成熟程度以及用户的业务需求，制订分阶段的业务目标，采用正确的技术方案规避风险，从而使手机电视业务成为新的业务收入增长点。

[1]张智江, 朱士钧, 严斌峰, 张云勇. 3G业务技术及应用. 北京：人民邮电出版，2007