[LTE架构下的多媒体资源分发方案研究]视频网站分发架构

　　中图分类号：TN915.1 文献标志码：A 文章编号：1009-6868 (2012) 04-0044-04　　摘要：为了提高3G以及未来的移动通信系统中多媒体数据的传输率，文章提出了结合点对点(P2P)和增强型多媒体组播和广播业务(E-MBMS)技术的LTE环境下的多媒体资源分发(CPEMRD)方案。该方案结合了P2P的扩展能力和E-MBMS的可靠性、可管理性，构建了可管理的、能够承载电信级内容应用的多媒体资源分发平台。该方案缓解了终端接入数量受限以及带宽窄、通信不稳定的问题，实现了用户间点对点互动功能。
　　关键词：多媒体广播组播业务；LTE；增强型多媒体组播和广播业务；点对点
　　Abstract: To increase multimedia data transmission in 3G and LTE networks, multimedia resource distribution (CPEMRD), which is the combination of peer-to-peer (P2P) and enhanced multimedia broadcast and multicast service (E-MBMS) is presented in this paper. In this solution, the scalability of peer-to-peer (P2P) can be achieved with the reliability and manageability of E-MBMS. The multimedia resource distribution platform is manageable and capable of carrying telecommunication-level content. This solution also allows P2P interaction between users and alleviates the problems of limited access capacity, narrow bandwidth, and unstable communications.
　　Key words: MBMS; LTE; E-MBMS; P2P
　　随着移动通信和互联网技术的飞速发展，人们对数据业务的需求，尤其是对多媒体数据业务的需求变得越来越强烈。在传统互联网领域，多媒体业务可以通过内容分发网络（CDN）来开展[1]，CDN能提高宽带资源的利用率，增加流媒体在互联网上的应用普及，大大促进Internet应用和服务的发展。但是，CDN网络都只是针对传统互联网的网络结构、内容传送和业务开展方式建设起来的，还存在一些不足，如对视频编码格式支持不足、时延太大、无法提供广播级的视频服务、难以应用于移动终端、系统结构过于简单、投资金额比较大等。
　　为了多媒体业务更好地存储、分发、传送，并更加适应当前3G以及未来移动通信系统的发展，第三代合作伙伴计划(3GPP)提出多媒体组播和广播业务(MBMS)以及增强型的MBMS(E-MBMS)[2]。MBMS是3GPP R6版本中定义的，它可以在节省系统资源的同时，为用户提供广播或组播的分组数据业务。
　　为了更加满足日益增长的业务需求，尤其是用户和运营商对手机电视业务的强烈需求，3GPP对原有MBMS的逻辑结构、业务模式、传输方式和信道结构等多方面进行改进，提出了在系统架构演进(SAE)/长期演进(LTE)架构下的E-MBMS。E-MBMS很大程度上提高了多用户同时下载多媒体数据时的资源共享问题，其网络结构如图1所示。在该网络结构中，广播组播业务中心(BM-SC)相当于业务资源提供中心，直接向Anchor分发多媒体数据，每一个Anchor会控制相关的一组E-NodeB，并将多媒体数据通过各个相关的E-NodeB传输到终端用户。当用户数量持续猛增时，就需要增加Anchor以及E-NodeB的投入。
　　另外有可能当一个Anchor或E-NodeB负荷很重时，而周围的Anchor或E-NodeB却处于空闲状态，这就使得设备资源得不到充分合理的利用，也会降低超负荷E-NodeB下的用户终端的数据传输效率。E-MBMS整体架构始终是集中式的分发架构，为克服这些不足之处，文中提出LTE架构下结合点对点(P2P)和E-MBMS技术的多媒体资源分发(CPEMRD)方案。
　　1 P2P概述
　　P2P业务可以简单地描述为：网络中的两台计算机通过直接互联网来共享彼此资源和服务。P2P网络是一种分布式网络，位于网络中的成千上万的计算机都处于逻辑对等的地位，每台计算机既是资源（服务和内容）的提供者又是资源的获取者[3-4]。
　　基于P2P的资源获取模式和基于C/S的资源获取模式有明显的区别。在P2P网络中，每个节点的地位都是相等的，它们在作为服务器向其他节点提供资源时，也可以作为客户端从其他节点处获取资源；而在集中控制的C/S模式网络中，客户端与服务器是分离的，是两个完全不同的概念，资源都保存在服务器上，客户端只能从相应的服务器上获取所需的资源。
　　P2P网络架构主要存在3种不同的形式：纯P2P结构、带核心服务器的混合P2P结构和带超级节点的P2P结构。其中纯P2P结构不依赖于任何中心服务器，它能动态发现网络中的其他对等方并与之交互信息；混合P2P结构中存在一个只具有服务功能的核心服务器来维护所有对等点的共享目录，并进行查询，但文件的共享交换过程是直接在对等方之间进行；带超级节点的P2P结构类似于混合P2P结构，但超级节点的数目不只一个，节点可以向其中的一个发送资源更新信息及查询要求，超级节点之间是对等的．
　　然而，P2P系统也存在明显的缺点，就是可用性问题。尽管从整个系统而言，P2P是可靠的，但是对于单个内容或者单个任务而言，P2P是不稳定的，每个节点可以随时终止服务，甚至退出系统，即交换的内容随时可能被删除或者被终止共享。