과거 셀룰러시스템은 multicast/broadcast 서비스에서 단일 사용자와 아닌 대상으로 데이터 전송을 초첨을 맞추 었다. 브로드 캐스트 네트워크의 예로는 라디오와 TV 방송 네트워크에 의한것을 볼 수 있다.
Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS)는 셀룰러 시스템에서 multicast/broadcast를 지원하며, 단일 네트워크 내에서 유니캐스트 서비스와 멀티캐스트/브로드캐스트의 조합으로 이루어져있다.
MBMS는 기본족으로 라이브, 선형 TV의 전달로 연결되어 있다. 이 기술은 또한 파일 전송을 지원하며, 모바일과 고정장치에서 사용할 수 있는 캐싱 기능을 활용하면 사용 사례 범위의 새로운 가능성을 창출할 수 있다. 일반적인 기지국은 소프트웨어 업그레이드를 통하여 이를 지원하며 LTE Broadcast를 사요하여 요구되는 자원(주파수)에 비하여 적은 비용으로 다양한 사용자에게 공통적으로 데이터를 분산하여 전송할 수 있다. 향후 몇년간 M2M (machine-to-machine) 데이터 트래픽과 사물 인터넷은 네트워크에서 더 많은 연결과 접속을 만들고 eMBMS LTE 적용 장치의 다양한 타입에 대한 필요성이 제기된다.
이 처럼 한국에서는 대표적으로 통신사업자인 KT가 LTE eMBMS를 서비스를 하고 있다. MBMS서비스의 경우 가장 유사한 서비스로는 IPTV서비스와 유사하다. IPTV의 경우 통신사는 CP(Content Provider)로 부터 컨텐츠를 받고 사업자는 이를 고객에게 제공하는 것이다. 하지만 방송이나 날씨와 같이 동일한 정보의 경우 고객에게 개별적으로 제공하는 Unicast 방식을 사용할 경우 부득이하게 많은 트래픽과 시그널링이 발생하기 때문에 액세스망에서 Multicast로 전달하기 때문에 큰 백본 구간이 필요하지 않다는 것이다. 이처럼 LTE에서도 역시 백본에서 반복복사되어 eNodeB를 통하여 다중 가입자게 전달이 된다.
MBMS는 동일한 컨텐츠를 MBMS 서비스 영역과 일반적인 다중 셀로 알려진 특정 지역에서 위치한 다중 사용자에게 전송된다. 전송에서 이 각 셀 특정은 일대 다중으로 무선 자원이 구성되고 모든 사용자는 동시적으로 MBMS 서비스에 가입되어 동일한 전송 시그널을 수신한다. 무선 액세스 네트워크에서 사용자의 이동의 추적을 수행하지 않고 사용자는 네트워크 통보없이 컨텐츠를 수신할 수 있다.
MBMS 아키텍쳐는 무선 인터페이스 효율성의 강조를 위하여 무선 네트워크와 코어 네트워크의 기존 자원을 활용한다. MBMS는 기존 3GPP 아키텍쳐의 엔티티에서 추가적인 엔티티와 기능이 추가되어 실현된다. EPS 기능 엔티티 MBMS GW는 CN과 BM-SC간 끝에서 존재한다.
MBMS는 또한 다음과 같은 기능을 제공한다:
- UE들의 MBMS 베어러 서비스 활성 상태 관리(multicast mode의 경우에서)
- MBMS User Service 결정을 위한 아웃소싱 인증 (즉. BM-SC로) (multicast mode의 경우에서)
- MBMS 데이터의 분산에 대한 MBMS User Service와 베어러 자원 관리에 의한 세션 초기/수정/종료의 제어 제공(multicast와 broadcast mode 혹은 이 경우).
기능적인 엔티티, Broadcast Multicast Service Centre (BM-SC)는 MBMS User Services에 대한 기능의 설정을 제공한다. 다른 MBMS User Service에 대한 BM-SC 기능은 동일하거나 다른 물리적 네트워크 요소로부터 제공될 수 있다.
LTE에서 MBMS에 대한 중요한 요소는 MCE, Multi-cell/Multicast Coordination Entity이다. MCE는 MBSFN 영역에 속
하는 모든 무선 셀을 통한 전송 파라미터와 동일한 자원을 조율한다. 네트워크로의 MCE를 통합하는 방법은 두 가지가 있다.
한 방법은 LTE 기지국에 직접적인 방법이다. 이는 매우 효율적이고 대부분의 경우 간단한 소프트웨어 업그레이드를 통하여 기존의 하드웨어에서 가능하다.
단점으로는 해당 기지국만이 MBSFN 셀을 형성할 수 있다는 것이다. MCE 제한을 피하기 위하여 아키텍처로 네트워크 요소를 분리하여 추가할 수 있다. 하지만 MBMS 서비스는 전체적인 면에서 필수적인 요소가 아니기 때문에 별도적인 MCE를 추가로 구성하는 방법은 굳이 필요하지 않을 것이다.
Broadcast-Multicast Service Centre (BM-SC)
BM-SC는 MBMS 사용자 서비스 제공과 전달에 대한 기능을 제공한다. MBMS Bearer Service를 시작하고 스케줄하고 MBMS 전송을 전달하는데 사용할 수 있으며 컨텐츠 사업자에 대한 엔트리 포인트로 MBMS 전송을 제공할 수 있다.
BM-SC는 다음 서브-기능으로 구성된다:
- Membership function
- Session and Transmission function
- Proxy and Transport function
- Service Announcement function
- Security function
- Content synchronization for MBMS in UTRAN.
- Content synchronization for MBMS in E-UTRAN for broadcast mode
- Header compression for MBSFN MBMS data in UTRAN
MBSFN
MBMS는 동기해야할 필요가있는 동일한 컨텐츠 전송을 위해 무선 셀에 대한 브로드캐스트 효과 필요를 지원하기 위해 이 경우 시간이 퍼지는 무선 채널 상에서 단지 하나의 전송으로 단말기에 적용된다.
이는 Multimedia Broadcast Single Frequency Network (MBSFN)으로 이해할 수 있다. OFDM 전송을 사용하는 LTE 멀티셀 멀티캐스트/브로드 캐스트 서비스의 제공에 대해 특정 이익을 제공한다. 다른 셀로부터의 전송이 시간 동기회돤다면, 결과적으로 신호는 단말 관점으로 부터 시간이 퍼지는 채널상에서의 하나의 포인트로 부터온 전송으로 적용이된다. 동일한 컨텐츠를 다중 사용자에게 전송하는 무선 셀들을 소위 MBSFN 영역이라고 한다. 다중 셀은 각 영역에 속할 수 있고 모든 셀은 최대 8개의 MBSFN 영역의 일부로 가능하다. 또한 최대 256개의 다른 MBSFN이 있을 수 있다.
MBMS Channel
MBSFN 전송의 기본은 Multicast Channel (MCH), MBSFN 전송을 지원하는 전송 채널 타입이다. 두 논리채널의 타입은 다중화되고 MCH로 매핑된다.
Multicast Traffic Channel (MTCH)
Multicast Control Channel (MCCH)
MTCH는 특정 MBMS 서비스에 해당하는 MBMS 데이터를 전송하기 위해 사용되는 논리채널이다. MBSFN 영역에서 제공되기 위한 서비스의수가 많다면, 다중 MTCH들이 구성될 수 있다. 개별적으로, acknowldegements는 터미널에 의해 전송되지 않으며, RLC 재전송이 사용되지 않고 즉시 RLC unacknowledged 모드가 사용된다.
MCCH는 논리채널 타입으로 특정 MBMS 서비스의 수신에 대해 중요한 제어 정보를 운반하기 위해 사용되며, 각 MCH에 대한 서브프레임 할당과 MCS를 포함한다. MBSFN 영역마다 하나의 MCCH가 존재한다. 유사하게 MTCH, RLC는 unacknowledged 모드를 사용한다.
분명히, MCH의 전송을 위해 사용되는 서브프레임은 MBSFN 서브프레임만으로는 구성되지 않는다. MBSFN 서브프레임 뿐만아니라 릴레이의 경우 백홀 링크를 지원하기 위한 서브프레임으로 사용될 수 있다. MCH 전송에 대해 MBSFN 서브프레임의 할당은 분명이 MBSFN 영역에 걸쳐 식별되어야 한다. 이를 관리하는 것은 MCE의 책임이다.
- MCH Subframes Allocation (MSA) :
- MCH Scheduling Information (MSI)
MSA는 각 MSP에서 시작되고 MAC 제어 요소는 MSI 전송을 위해 사용된다. MSI는 곧 있을 스케줄링 주기에서 특정 MTCH에 대해 사용되는 서브프레임을 표시한다.
다른 MCH는 CSA 주기 내에서 연속된 순서로 전송된다. 즉. MCH에 의해 사용되는 모든 서브프레임들은 MSA에서 동일한 CSA 주기동안 MCH n+1에 대해 서브프레임이 사용되기 전에 전송된다.
전송 포맷은 MCCH의 일부로 시그널된다. MCH 전송 포맷은 MCH간 다를수 있지만, 동일한 MCH는 사용되는 서브프레임에 걸쳐 일정하게 유지되어야 함을 의미한다.
MCCH-특정 전송 포맷은 SIB13의 일부로 전송된다.
시스템 정보는 또한 MCCH(수량은 MCCH로부터 자체적으로 포함되는 CSA주기, CSA 패턴 그리고 MSP에 대해 아닌)의 스케줄링과 수정 주기에 대한 정보를 제공한다. 특정 MBMS 서비스의 수신은 따라서 단계에 의해 설명된다.
- 이 특정 MBSFN 영역에 대한 MCCH를 수신하는 방법에 대한 지식을 얻기위해 SIB13을 수신
- 흥미로운 서비스에 대한 CSA주기, CSA패턴 그리고 MSP에 대한 정보를 얻기위해 MCCH를 수신
- 각 MSP의 시작부분에서 MSP를 수신한다. 이는 관심의 서비스를 서브프레임에서 정보내에 터미널을 제공하는것을 찾을 수 있다.
Reference 4G LTE LTE Advanced for Mobile Broadband KT IPTV 플랫폼 기술과 서비스 3GPP TS 23.246 Rohde-schwarz LTE Release 9 Technology Introduction