Служба мультимедийного вещания и мультикастинга

В 2013 году компания Verizon объявила о запуске услуг eMBMS в 2014 году на своей национальной сети LTE в США^[3]. AT&T также объявила о планах использовать лицензии для диапазона 700 МГц (Lower D и E Block), приобретённые в 2011 году у Qualcomm, для сервиса LTE Broadcast^[4].

Ряд крупных операторов по всему миру проводили внедрение и тестирование технологии. Передовыми стали Verizon в США^[5], Kt и Reliance^[6] в Азии, а также EE^[7] и Vodafone в Европе^[8].

В январе 2014 года корейская Kt первая запустила коммерческий сервис LTE Broadcast^[9]. Решение включало внутреннюю разработку Kt — eMBMS Bearer Service, а мобильные устройства Samsung были снабжены eMBMS User Service на основе ENENSYS Expway Middleware.

В феврале 2014 года Verizon продемонстрировала возможности LTE Broadcast во время Суперкубка XLVIII на смартфонах Samsung Galaxy Note 3 с eMBMS User Service ENENSYS Expway^[10].

В июле 2014 года Nokia провела демонстрацию использования LTE Broadcast в качестве замены традиционному цифровому ТВ^[11]. Данный сценарий всё ещё вызывает споры, поскольку некоторые исследования сомневаются в эффективности подобного использования LTE Broadcast на нынешней стадии^[12].

В том же июле 2014 года исследовательское подразделение Research & Development и EE продемонстрировали LTE Broadcast в рамках XX Игр Содружества в Глазго (Шотландия), применив оборудование Huawei и Qualcomm.

В августе 2014 Ericsson и Polkomtel успешно протестировали технологию LTE Broadcast на Национальном стадионе в Варшаве, транслируя открытие чемпионата мира по волейболу 2014 года нескольким сотням зрителей^[13].

В июне 2015 Research & Development и EE провели демонстрацию LTE Broadcast на финале Кубка Англии по футболу на стадионе «Уэмбли»^[14].

В сентябре 2015 года Verizon использовала eMBMS для трансляции автомобильных гонок INDYCAR^[15].

В октябре 2015 года Verizon запустила коммерческий eMBMS сервис Go90, предоставляющий просмотр по запросу и «живое телевидение» в режиме как Unicast, так и Broadcast, и поддерживающий более 10 моделей мобильных устройств с LTE Broadcast^[16][17][18]. Go90 прекратил работу 31 июля 2018 года^[19].

В феврале 2016 года Akamai совместно с ENENSYS Expway на конгрессе Mobile World Congress 2016 продемонстрировала доставку видеопотоков по LTE с динамическим переключением между unicast и broadcast^[20].

В апреле 2016 года Verizon, Telstra, KT и EE объявили о создании Альянса LTE Broadcast^[21].

На январь 2019 года Глобальная ассоциация поставщиков мобильных услуг насчитывала 41 оператора, инвестировавших в eMBMS (включая стадии тестирования, внедрения или проведения пилотных проектов). Пять операторов в мире заявили о полноценном развёртывании или коммерческом запуске сервисов eMBMS^[1].

Ассортимент чипсетов, поддерживающих eMBMS, постоянно расширяется: с марта 2018 года было выпущено три новых мобильных процессорных платформы. GSA зафиксировала 69 чипсетов с поддержкой eMBMS, а количество поддерживающих eMBMS устройств достигло не менее 59 (часть — после специфичных операторских обновлений)^[22].

Среди основных конкурентов MBMS можно назвать технологии DVB-H/DVB-T, DVB-SH, Digital Multimedia Broadcasting (DMB), ESM-DAB и MediaFLO. Однако из-за дефицита частот и высокой стоимости внедрения новых вещательных инфраструктур часть из этих решений оказалась нежизнеспособной. В США MediaFLO была коммерчески развёрнута Verizon Wireless совместно с MediaFLO USA, Inc. (дочерней компанией Qualcomm), но сервис был закрыт в начале 2011 года^[23]. Испытания DMB и DVB-H продолжаются уже более года, в том числе во время чемпионата мира по футболу 2006 года в Германии.

Запатентованная технология Huawei CMB стала прототипом MBMS. Она специфицирована в пакете 3GPP Release 6 и использует существующую инфраструктуру UMTS. По заявлению Huawei, CMB работает поверх сетей UMTS и использует протокол потокового вещания в реальном времени.

Наиболее серьёзную конкуренцию составляют сервисы индивидуального (unicast) потокового видео, когда каждому пользователю передаётся отдельный поток данных. Несмотря на меньшую эффективность в случае массового одновременного просмотра одного и того же контента, удобство индивидуального стриминга сделало его преобладающей технологией для мобильного медиапотребления.

Функциональность MBMS разделена на две основные подсистемы: службу несущей MBMS (MBMS Bearer Service) и пользовательскую службу MBMS (MBMS User Service). MBMS реализуется как поверх сетей UTRAN (то есть WCDMA, TD-CDMA и TD-SCDMA), так и в сетях LTE (здесь чаще говорят о eMBMS). Несущая MBMS поддерживает двухрежимную работу — Unicast и Broadcast. Механизм MBMS Operation On-Demand (MOOD) позволяет динамически переключаться между Unicast и Broadcast в LTE, в зависимости от настроенных условий. Передача по MBMS использует IP-адреса для мультикастов (IP-multicast). Главным преимуществом передачи MBMS по сравнению с индивидуальными сервисами (unicast-интерактив, потоковое аудио-видео и др.) является совместное использование сетевых ресурсов ядра и радиосети^[24]. Один поток MBMS дублируется черeз GGSN, SGSN и RNC; также применяется развитый механизм подсчёта, позволяющий выбирать между выделением индивидуальных (unicast) каналов или одной общей (broadcast) радиоканалом с точки зрения эффективности использования.

• UTRAN MBMS поддерживает скорость до 256 кбит/с на одну службу MBMS Bearer и от 800 кбит/с до 1,7 Мбит/с на соту/диапазон. Реальная пропускная способность зависит от возможностей пользовательского терминала.
• GERAN MBMS работает в диапазоне от 32 до 128 кбит/с. На один bearer допускается использование до 4 GSM-таймслотов в нисходящем направлении. Скорость передачи на таймслот зависит от параметров сети.

Пользовательская служба MBMS (MBMS User Service, сервисный уровень) включает два способа доставки данных:

• Метод потоковой передачи (Streaming Delivery Method) — предназначен для непрерывных потоковых сервисов (например, мобильное телевидение). На прикладном уровне может применяться прямое исправление ошибок (Forward Error Correction, FEC) для повышения надёжности передачи.
• Метод загрузки (Download Delivery Method) — рассчитан на сервисы типа «загрузить и воспроизвести». Может предоставляться служба восстановления файлов (File Repair) для компенсации потерь из-за ненадёжности передачи.

MBMS стандартизирована в различных рабочих группах 3GPP (проекта партнёрства третьего поколения); первый этап спецификаций вошёл в Release 6 стандарта UMTS. Release 6 был завершён к третьему кварталу 2004 года, а первые реальные реализации и поддерживающие их устройства ожидались к концу 2007 года.

eMBMS специфицирован в 3GPP как часть LTE Release 9. LTE-реализация MBMS (также называется MBSFN, Multicast-broadcast single-frequency network) поддерживает только широковещательные сервисы и использует единую частотную сеть (SFN) на основе OFDM-модуляции, что схоже с другими вещательными технологиями — DVB-H, DVB-SH, DVB-NGH. В Release 14 спецификации eMBMS были значительно доработаны для повышения их привлекательности для операторов и вещателей; внутри Release 16 предусмотрено исследование вещаний на базе LTE внутри сетей 5G^[25], а также доработка API MBMS для mission-critical сервисов и поддержки MBMS user services для Интернета вещей^[1].

Служба несущей (Distribution Layer):

• 3GPP TS 22.146 — Служба мультимедийного вещания/мультикастинга (MBMS): этап 1
• 3GPP TS 23.246 — Служба мультимедийного вещания/мультикастинга (MBMS): архитектура и описание функций
• 3GPP TS 25.346 — Внедрение MBMS в радиодоступе (RAN): этап 2
• 3GPP TS 25.992 — MBMS: требования к UTRAN/GERAN
• 3GPP TS 36.300 — E-UTRA и E-UTRAN: общее описание (глава 15 — eMBMS)
• 3GPP TS 36.440 — Общие аспекты поддержки MBMS внутри E-UTRAN
• 3GPP TS 43.246 — MBMS в GERAN: этап 2
• 3GPP TR 25.803 — Производительность S-CCPCH для MBMS

Пользовательский уровень (Service Layer):

• 3GPP TS 22.246 — Пользовательские службы MBMS: этап 1
• 3GPP TS 26.346 — MBMS: протоколы и кодеки
• 3GPP TR 26.946 — Рекомендации по пользовательскому уровню MBMS
• 3GPP TS 33.246 — Безопасность MBMS
• 3GPP TS 32.273 — Управление телекоммуникациями: биллинг MBMS