LTE架构下的多媒体资源分发方案研究

由于流媒体具有松耦合、高扩展性的特点，从多媒体资源分发系统的体系结构的垂直控制功能上来看，一个典型的多媒体资源分发系统架构应采用分层模式，这使得平台系统上的应用开发能够根据不断变化的业务应用需求而快速扩展。CPEMRD系统从功能结构和软件层次上看，在LTE 环境下可以通过设置4 层体系结构来支持多媒体应用：网络通信层，媒体控制层、门户网站业务层以及系统支撑层，如图3 所示。

•网络通信层：采用IP 网络作为多媒体业务的承载网络，从而实现无线设备、中继和服务器等之间的低层通信。

•媒体控制层：负责对多媒体数据进行调度缓存，并且把流数据发送到门户网站业务层和其他请求服务的终端设备或P2P 节点(也即边缘服务器)。

•门户网站业务层：以网站的形式面向用户提供各种应用和服务，负责多媒体数据的播放和界面显示。如视频点播、视频直播、视频会议、可视聊天等。可采用Web 模式，客户端只要使用浏览器即可实现视频点播及其他视频互动活动，无需安装其他任何软件，无需做任何设置，做到了

客户端的免维护。

•系统支撑层：系统支撑层是多媒体业务运营的综合管理及运营支撑系统，包括用户管理、认证计费、数字版权保护、系统实时监控、网络配置管理等多个子系统。

2.3 CPEMRD 业务流程分析

CPEMRD 多媒体业务的会话流程如图4 所示[5]。会话开始和会话结束都由BM-SC 发起，为多媒体数据传送建立或释放相应网络资源。

结合CPEMRD 系统架构图，CPEMRD 会话流程图可详细描述如下：当BM-SC 中加入新资源时，BM-SC 会通过P2P 控制实体找到各个P2P 节点即Anchor 边缘服务区的位置，并向各个P2P 节点发送消息，从而将资源下发到Anchor 边缘服务器处;此时Anchor 也会通过各个基站E-Node 向基站服务区内的所有终端用户发送新业务相关的消息，如果用户启动该业务，其用户信息就会被加入到P2P 控制实体中，并开始会话，并通过距离最近的基站从Anchor 边缘服务器上获取所需的资源数据;P2P 控制实体如果发现这个边缘服务器利用率过高、负载过大时，可协调终端用户从其他相对空闲的边缘服务器下载资源，也可同时从其他多个边缘服务器同时下载资源;当所有资源传输完毕服务结束时，用户消息从P2P 控制实体中清除掉，会话完毕，用户中止业务。

相对于广播模式，组播模式增加了3 个相关的过程:订阅、用户的加入和退出。有关的订阅信息存储在BM-SC 中,当用户加入或退出某个组播组，可通过Internet 组管理协议(IGMP) 协议或组播侦听发现协议(MLD)协议实现。通过已建立的用户设备(UE)与Anchor 间承载通道，UE 向Anchor 发送IGMP/MLD 加入消息或离开消息[7-8]。

如图5 所示，我们可以看到CPEMRD 系统的基本业务流程：多媒体资源提供商提供多媒体内容，经过M-SC 将传输流转发给LTE 核心网，并进一步转发给演进的通用陆基无线接入网(E-UTRAN)，最终通过LTE-Uu 接口发送到用户终端UE。

3 结束语

在传统互联网领域，采用CDN 实现多媒体资源分发，但CDN 无法应用于移动多媒体业务，无法适应目前3G 以及未来移动通信的要求。随后3GPP 提出的MBMS、E-MBMS 技术在很大程度上解决了移动多媒体业务的广播组播问题，但还是存在终端接入数量受限以及带宽窄通信不稳定的问题。文章基于Internet 和无线网络，结合P2P 和E-MBMS 技术提出CPEMRD 方案，详细设计了在LTE 环境下的多媒体资源分发系统的系统架构，并从系统功能和软件层次上，将CPEMRD 系统划分为网络通信层、媒体控制层、门户网站业务层以及系统支撑层，并分析了CPEMRD 的会话流程和业务流程。相比E-MBMS，CPEMRD 系统具有更大更多的优点：

•用户间可实现点对点信息流通。CPEMRD 系统可实现用户间互动，彻底从集中控制的传统流媒体中解放出来，降低了技术应用门槛，实现了传统流媒体运营平台难以实现的互动直播和互动点播。

•负载均衡管理，有效保证运营效率。CPEMRD 系统提供完善的负载均衡功能，它基于服务器CPU、内存监测与Web 任务实时监控的动态任务分配，准确地将用户多媒体资源请求均衡到集群服务器中(BM-SC 的服务器)的流媒体服务器端(Anchor 的服务器)。

• 完善的用户认证管理。CPEMRD 系统具有完善的用户管理和认证机制，可以实现多级别的用户管理。

• 强大的计费管理功能。CPEMRD 系统可以提供多种途径进行用户认证和计费，并按用户类型定义收费标准，能够灵活定制多种计费类型、优惠政策、套餐组合。