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3GPP对5G灵活广播/组播业务的最新需求

供稿人:李远东  供稿时间:2017-8-29   关键字:3GPP  5G  

对于5G(第五代移动通信)系统,全球移动通信业界在移动通信国际标准组织3GPP的范畴类发起了对于5G灵活广播/组播类业务的需求研究[1-2]2017620日,3GPP Release 165G第二阶段标准)面向下一代新兴业务及市场的业务需求研究项目发布最新一版的《面向5G系统的业务需求》[3],其中提及了5G的灵活广播/组播业务及相关业务需求。目前商用部署的蜂窝移动通信系统都采取单播形式,因此,3GPP提出5G移动通信系统的广播/组播需求,具有很大的意义,下文作简要介绍。

 

15G的灵活广播/组播业务

 

随着移动视频业务、对等组播/广播流、通过移动网络的软件升级、群组通信以及广播/组播IoT(物联网)应用的日益普及,全球移动通信业界达成共识,将来的5G(第五代移动通信)网络需要具备在单播型业务及组播型业务间灵活、动态地进行无线频谱及网络资源分配的能力,并需要支持对于广播/组播网络的独立部署。

 

此外,通过具有大量不同站间距(移动通信基站间的距离)配置的蜂窝网络来使能上述广播/组播型业务,将会驱动创建出一个更为有效的实时及流式广播/组播内容分发系统---该系统将既可覆盖很大的地域范围,也可覆盖仅部署有少量基站的特定地理区域。一个灵活的广播/组播业务系统将使得5G移动通信网络高效地分发相关业务,此类业务被移动通信业界命名为5G BMS5G广播组播业务)[2]5G Broadcast-like service5G广播类业务)[3]等,特点是大数据包---数据率将可高达300 Mbps(包含15个广播电视频道的4K/8K超高清音视频内容,每个频道的码率为20 Mbps)、采取广播/组播方式分发内容、低时延---250 Mbps来传输8K立体视频内容时的往返时延为10-12毫秒[1]

 

2、相关的业务需求

 

3GPP TS 22.146: "Multimedia Broadcast/Multicast Service(多媒体广播/多播业务)[4]3GPP TS 22.246: "Multimedia Broadcast/Multicast Service user services(多媒体广播/多播服务的用户业务)"[5]3GPP TR 22.101: "Service aspects; Service principles(业务角度;业务原则)"[6]的基础上,3GPP提出以下一系列的5G系统广播/组播业务需求[1-3]。可见,相关需求是对现有eMBMS的演进,并在此过程中,征求广播商/广播电视台的意见[1]5G新空口需既能支持开展已有的eMBMS业务类型(下载、流媒体、群组通信、电视等),也要向新兴业务拓展(比如基于广播/组播的物联网及车联网等)[7]。具体业务需求[3,7]如下:

 

15G移动通信系统应该支持在特定地理区域(比如一个小区扇区、一个小区或者一组小区)内进行仅下行的广播/组播运营。5G广播/组播小区的半径可达到100千米,支持本地广播、地区广播、国家广播(基于单频网SFN及相关的网络同步技术)。并可实时根据用户密度(用户分布情况)及业务需求变化,对5G广播/组播网络的覆盖区域进行灵活的动态调整;

 

25G移动通信系统应该支持在很大地域范围以具有高频谱效率的方式面向静止/固定终端、游牧终端及移动终端进行仅下行的广播/组播运营,应能支持高达250 km/h的移动性;

 

35G移动通信系统应该支持移动通信基础网络运营商保留1个无线载波或多个无线载波的0%~100%的无线资源用于广播/组播类型内容的分发。即对下行链路的资源进行配置(可以是静态配置,也可是动态配置),实现其用于5G广播/组播与5G单播的灵活分配,该过程中,有可能把一个载波的所有资源分配给5G广播/组播---此时即为“5G广播/组播专用载波”,从而实现以无线为中心的广播/组播内容与单播内容分发优化;

 

45G移动通信网络应该允许用户终端在通过一个广播/组播无线载波接收内容的同时,通过其他无线载波进行并发的数据会话。5G新空口应支持面向多个用户的广播/组播业务、单播业务的并行分发/传输。5G新空口应能支持广播/组播传输与单播传输至少在频域及时域的复用。

 

55G移动通信系统应该能够支持UHD4K8K超高清晰度)流媒体视频内容的广播/组播(笔者注:需要考虑具有不同分辨率的流媒体视频的带宽需求)。此外,5G新空口还应能面向mMTC(大规模机器类通信)设备提供广播/组播服务。

 

65G移动通信网络应该允许移动通信基础网络运营商根据实际需要在独立组网的基于3GPP标准的广播/组播系统中,面向相同的用户终端,对广播/组播视频内容的质量等级(即分辨率)进行灵活配置;(笔者注:此处是面向相同的用户终端进行配置,说明3GPP也考虑到了将来如果5G无线接入网的带宽不够或者用户终端临时的内存等能力不够,就应该降低广播/组播视频内容的分辨率,以牺牲视频质量换取用户对视频分发主观体验的连续性。)

 

7)考虑到用户终端的即时能力、无线接入网络特性、5G移动通信系统应该支持面向相同用户终端的相同用户业务广播/组播内容不同质量等级(即视频分辨率)的同时传输;

 

85G移动通信系统应该支持面向一个用户终端的多项广播/组播用户业务的同时传输;

 

95G移动通信系统应该支持由多个小区所组成的独立的广播/组播网络,而且这些小区的站间距要高达200公里。

 

105G新空口应能支持多个移动通信基础网络运营商对5G广播/组播网络(包括专用MBMS网络)进行共享。

 

115G新空口应能支持利用包括多天线(如大规模天线阵列Massive MIMO)等在内的无线接入网设备(包括硬件及软件)来提升5G广播/组播网络的能力及可靠性。

此外,3GPP对于5G多媒体广播/组播服务的标准化,将在5G新空口第二阶段(5G NR Phase 2)进行[8]

 

参考文献:

[1] Balazs Bertenyi, 5G standards in 3GPP[EB/OL].

http://www.3gpp.org/ftp/information/presentations/Presentations_2017/2017_03_Bertenyi_5G_3GPP.pdf, 2017-03.

[2] P.Demestichas, K.Tsagkaris, elt all, Service classification in 5G networks[EB/OL].

https://www.ietf.org/proceedings/97/slides/slides-97-nmlrg-service-classification-in-5g-networks-00.pdf, 2016-11.

[3] 3GPP Release 16, Stage 1: Service requirements for the 5G system, 2017-06-20.

[4] 3GPP TS 22.146: "Multimedia Broadcast/Multicast Service.

[5] 3GPP TS 22.246: "Multimedia Broadcast/Multicast Service user services.

[6] 3GPP TR 22.101: "Service aspects; Service principles.

[7] 3GPP TR 38.913: 5G: Study on Scenarios and Requirements for Next Generation Access Technologies, 2017-08.

[8]Yifei Y, Xinhui W. 5G New Radio: Physical Layer Overview[J]. ZTE Communications, 2017, 15(S1):3-10.

 


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