手机电视在移动网络中的应用探讨

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　　摘要　文章首先介绍了以手机电视为代表的多媒体通信业务的特点，然后从移动网络架构的角度出发，分析了手机电视在移动网络中应用的关键问题，并提出了相应的对策。

　　1、引言

　　继报刊、广播、电视、互联网四种媒体之后，以手机电视为代表的第五媒体——移动媒体已经开始兴起。由于移动终端方便携带和使用，可随时随地通信，互动性强，因此极具发展潜力。未来的手机媒体将是报刊、广播、电视、互联网、移动终端等媒体技术相互融合的多媒体信息平台，而可承载多种媒体信息的平台之一就是移动网络。

　　2、移动多媒体应用对网络的要求

　　在移动多媒体系统中，要获取、处理和传输表现多媒体信息，主要通过数字、文本、图形、图像、视频等媒体类型。手机电视业务作为集多媒体相关技术之大成者，特点如下：

　　（1）手机电视实时业务的实现要求典型传输速率至少在384kb/s以上，移动网络承载要求更高。

　　（2）手机电视业务的广泛开展离不开移动网高效的业务管理平台和业务支撑系统。

　　（3）手机电视业务的开展涉及到电视内容的版权保护，这一点需要移动网给予满足。

　　针对以上特点，下面探讨移动网络的承载性能、管理和支持系统和版权保护问题。

　　3、移动网络的承载性能

　　3.1　适用于手机电视业务的技术

　　一直以来，在承载性能方面[1]，直接影响手机电视业务开展的主要是移动接入网的无线空中接口问题，即空中传输速率的不足。目前，在3G的各种演进技术中，WCDMA理论上可支持384kb/s到2Mb/s不等的数据传输速率。它在高速移动的状态，可提供384kb/s的传输速率；在低速或是室内环境下，则可提供高达2Mb/s的传输速率，但实验结果尚不能完全达到以上标准。因而真正满足手机电视业务要求——即以384kb/s为最低速率的移动视频业务，我们只能考虑WCDMA R5版（HSDPA）和CDMA2000的1x EV-DO版。

　　HSDPA是在WCDMA基础上在下行方向进一步提高频谱效率，满足高数据速率和高吞吐量的要求。1x EV-DO版本0同样针对数据业务进行了改进。HSDPA与1x EV-DO的最大区别是前者载波带宽仍是5MHz，而后者需要在一个独立的载波1.25MHz上实施。两者的简单技术比较如表1所示。

　　表1　HSDPA与1x EV-DO的参数比较

　　由此可见，两者在技术本质上有很多一致性。由于HSDPA频带宽度大于1x EV-DO，峰值速率更大，单从这方面考虑，在现阶段以HSDPA从事手机电视业务效果会更好。我们以HSDPA为例，揭示移动网络在WCDMA基础上加载HSDPA时所引起的网络性能参数的变化。

　　国内某家移动运营商以国内大城市的密集市区为范围做了HSDPA的仿真[2]，在WCDMA R99共142个站点的基础上，给65个均匀分布的站点引入HSDPA。以给定HSDPA占用功率和HSDPA用户数作为变量参数，通过参数调整观察网络仿真结果的变化，再通过分析变化规律，预测引入手机电视业务可能产生的结果。本次仿真分为七种情况，如表2所示：

　　3.2　Monte Carlo仿真分析

　　通过表3可以看出，随着HSDPA功率分配的增加，网络阻塞率和下行链路功率过载随之增加，特别是功率增加到10W时，增加幅度尤为明显；在一定的HSDPA功率分配前提下，随着网内HSDPA用户数的增加，网络阻塞率和下行链路功率过载随之增加，特别是用户数增加到15人时，增加幅度尤为明显。可见HSDPA网络性能在一定程度上受限于HSDPA功率分配和网内HSDPA用户数。

　　表3　Monte Carlo仿真分析

　　3.3　导频覆盖质量分析

　　在仿真过程中，设定有421个小区参与分析，其中，有191个小区设定有HSDPA的分配，占总小区数的45.37%。经仿真，相关的导频均值如表4所示：

　　表4　各种情况下的导频均值

　　可见，随着HSDPA功率分配和网内HSDPA用户数的增加，Ec/Io覆盖质量逐渐变差。在10W15U的情况下，Ec/Io均值达到-8.15dB。

　　3.4　业务覆盖预测分析

　　由图1可知，当HSDPA分配功率为5W时，HSDPA对网络覆盖没有很大影响；当它为10W时，如果HSDPA用户数不大，影响也有限；但是，当它为10W时，如果HSDPA用户数持续增加，则会产生严重影响。在下行从NOHSDPA的74%降低到10W15U的40.62%时，PS384业务降低了近一半。同时，随着业务速率的提高，网络影响越大。另外，在一定的HSDPA功率分配前提下，随着HSDPA用户数的增加，过载率增大，网络中高速数据业务的比例随之减少，各点上的用户速率不断降低；同时，用户的增多使得各小区的HSDPA发射功率不断增大，导致区域中间各点的终端接收功率普遍增加。

　　图1　业务覆盖预测

　　综上所述，我们认为：

　　（1）骨干网和本地网的宽带性有利于移动网承载手机电视业务。

　　（2）在接入网方面，目前较为成熟的HSDPA技术版本对以手机电视为代表的高速率数据业务的实验开展有较好的支持，但受限于HSDPA分配功率和HSDPA网内用户数，暂不利于大规模开展手机电视业务。

　　（3）3GPP将HSDPA的演进分三个阶段，第一阶段从2000年启动，在R5版本定义了基本HSDPA，目前该阶段已完成，我们所进行的仿真就在这个阶段；第二阶段是R6版本定义的增强型HSDPA，通过采用MIMO技术将峰值速率提高至30Mb/s；第三阶段将联合采用OFDM和64QAM调制技术，使峰值速率达到50Mb/s以上。相信随着技术的不断演进，分配功率等限制将会不断被突破，手机电视业务规模也会越来越大。

　　（4）业务发展将会推动多种技术的融合，包括HSDPA、EV-DO、WiMAX/WiBro、Wi-Fi、UWB和DMB等，这些技术融合形成的网络将能更好地承载手机电视业务。

　　4、移动网的管理和支持系统

　　目前，移动网络的基本业务运行模式包含以下实体，如图2所示：

　　图2　移动网络的基本业务运行模式

　　业务管理平台是为运营商提供的可快速启动各种数据业务的平台，具有强大的资源调度能力。它连接运营商的基础网络和业务支撑系统（客服系统、计费系统），为服务提供商/内容提供商们提供各种移动资源（如短信息中心资源、用户信息资源、语音资源等）、功能资源（如单点认证、计费、漫游控制等）及各种公共的资源引擎（如地理位置、语音交互、推送信息等）。业务支撑系统是运营商为了开展业务必须建设的客服系统、营业系统、计费系统等子系统。图3是目前常用的综合短信平台[3]。

　　图3　常用的综合短信平台

　　从综合短信业务平台构造来看，多业务的标准接口接入、强大数据库支撑的服务平台、灵活的通讯插件接口等等，都反映出以移动网为基础的运营商模式有着较好的网络管理模式，这点在引入手机电视业务时也是同样适用的。移动网的优势还体现在：

　　（1）实行“两级系统、三级管理”。

　　（2）有基于存储、基于数据库和基于应用的容灾系统数据复制技术。

　　（3）有较好的计费器和技术支撑系统（BOSS、CRM）。

　　（4）凭借相对完善的技术平台，移动网形成了良好的赢利模式，同时又可通过足够的资金不断改进网络和服务。

　　（5）服务QoS和安全有良好保证。

　　综上所述，相对于其他网络，移动网的业务管理平台/业务支撑系统比较完善，功能强大，计费灵活，服务安全和质量都能得到较好的保证，能有效地支持手机电视业务的开展。

　　5、对多媒体内容的版权保护

　　目前，移动网络还没有针对版权的专门保护。手机电视业务的引入会导致：一是内容提供商对版权的要求更高；二是移动运营商从自身网络管理和计费管理要求出发，也需要在移动网络上加强版权管理。目前，通信界比较流行一种新的商业模式[4][5]，它由运营商构造数字作品交易系统，存储和管理受版权保护的内容。如图4所示。

　　图4　比较流行的版权保护商业模式

　　版权技术就是数字内容版权管理（DRM）技术，即给数字内容一定的控制和标识，避免其被非法使用、拷贝和盗版，为基于内容的各种增值业务发展提供安全保证。目前，数字版权管理技术正由第一代向第二代发展。DRM1.0技术主要用于内容的保护，DRM2.0主要加强通信保护和密钥保护，这正是移动网需要的。

　　DRM2.0标准基于PKI理论，引入了安全信任模型，它与上面的商业模型相对照。该模型的主要实体是CA、RI和消费终端（移动终端）。如图5所示，数字内容的分发系统对应模型中的CA，而数字内容版权保护和管理系统与RI对应。多种类型数字内容分发系统、用户、内容提供商、内容分发商/增值服务提供商与一个统一独立的数字版权保护和管理系统相连。

　　图5　DRM2.0的安全信任模型

　　OMA DRM2.0适应了移动网的要求，主要体现在：

　　（1）加强了对内容的保护，基于PKI的高安全级别。

　　（2）支持分组发包的流媒体格式。

　　（3）支持多种标准，不仅限于移动网络和技术，支持跨设备的内容消费。

　　（4）支持针对超级分发的即时预览。

　　（5）采用CMLA模型，由于其保证了兼容性，因此内容管理授权管理员（CMLA）机制促进授权实体的发展。

　　目前，在移动环境中实施DRM控制需要考虑的问题包括如何适应众多不支持OMA的终端设备，解决OMA DRM2.0的遗留问题（流保护问题、如何发现有安全漏洞的终端），以及如何实现高级媒体的版权保护和管理。

　　综上所述，移动运营商缺乏版权保护系统，需要紧跟数字版权管理技术的发展，在移动网络上构造灵活简易的以自己为核心的数字作品交易系统。

　　6、结语

　　总的来说，骨干网、本地网的宽带性，接入网传输速率的不断提高，较好的业务管理平台，使得移动网比较适合于初期小范围开展手机电视业务。而接入网的传输速率还不够高，版权管理的缺乏，使得移动运营商在大范围开展手机电视业务时，还需要对提高网络承载能力、添加和加强版权管理等方面的问题多做研究。

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