TRANSMISIÓN HÍBRIDA MULTICASTUNICAST DE SERVICIOS DE DESCARGA DE FICHEROS EN REDES MÓVILES 3G CON MBMS Y HSDPA

RESUMEN Este artículo presenta y analiza el problema de la transmisión multicast-unicast de servicios de descarga de archivos a varios usuarios simultáneamente en redes móviles 3G con HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) y con MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Services). HSDPA soporta transmisiones de alta velocidad (hasta varios Mb/s) punto a punto (p-t-p), mientras que con MBMS el mismo contenido puede ser transmitido mediante una conexión punto a multipunto (p-t-m) a todos los usuarios en la celda de forma unidireccional.La transmisión inicial del fichero se realiza mediante una conexión p-t-m con MBMS. Sin embargo, habrá usuarios que no sean capaces de recibir el archivo tras la transmisión inicial debido a que están situados en zonas de mala o nula cobertura. Éstos usuarios pueden realizar una fase de reparación de errores, en la cual es posible utilizar tanto conexiones p-t-p con HSDPA, como p-t-m con MBMS.El artículo incide en la transmisión eficiente de estos servicios en futuras redes móviles 3G. El criterio adoptado ha sido el de minimizar la energía de transmisión necesaria para alcanzar una probabilidad de adquisición del fichero determinada (porcentaje de usuarios que reciben correctamente el fichero). Ésta se define como el producto de la potencia transmitida por el tiempo de transmisión. Se ha investigado la configuración óptima de la transmisión híbrida multicast-unicast, incluyendo la fase de transmisión inicial, y el balance entre la fase de la transmisión inicial y la fase de reparación. Además, se ha evaluado su ganancia con respecto al caso de utilizar solamente conexiones p-t-p con HSDPA o solamente conexiones p-t-m con MBMS. PALABRAS CLAVE: MBMS, Servicio de Descarga de Ficheros Transmisión híbrida multicast-unicast.   ABSTRACT In this article we discuss multicast-unicast file delivery in Evolved 3G (E3G) mobile networks equipped with HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access) and MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Services). HSDPA supports high speed point-to-point (p-t-p) transmissions (up to several Mb/s), whereas with MBMS the same content is transmitted with a point-to-multipoint (p-t-m) connection to multiple users in a unidirectional fashion.The initial file transmission is performed with a p-t-m connection with MBMS. However, there will be some users not able to receive the file after the initial transmission, as they might have experienced too bad reception conditions. These users can complete the download in a post-delivery repair phase, where it is possible to perform both p-t-p and p-t-m connections with HSDPA and MBMS.The article focuses on the efficient transmission of file download services in future E3G mobile networks. The approach of minimizing the transmission energy to achieve a target file acquisition probability (percentage of users that successfully receive the file), defined as the product of the transmit power times the transmission time, has been adopted. We investigate the optimum multicast-unicast transmission configuration, including the initial file transmission and the trade-off between the initial file transmission phase and the post-delivery repair phase. Moreover, we evaluate its gain compared to results obtained using only HSDPA or MBMS. KEYWORDS: MBMS, File Delivery, Hybrid multicast-unicast transmission

MBMS—IP Multicast/Broadcast in 3G Networks

In this article, the Multimedia Broadcast and Multicast Service (MBMS) as standardized in 3GPP is presented. With MBMS, multicast and broadcast capabilities are introduced into cellular networks. After an introduction into MBMS technology, MBMS radio bearer realizations are presented. Different MBMS bearer services like broadcast mode, enhanced broadcast mode and multicast mode are discussed. Streaming and download services over MBMS are presented and supported media codecs are listed. Service layer components as defined in Open Mobile Alliance (OMA) are introduced. For a Mobile TV use case capacity improvements achieved by MBMS are shown. Finally, evolution of MBMS as part of 3GPP standardization is presented

COST EFFICIENT PROVISIONING OF MASS MOBILE MULTIMEDIA SERVICES IN HYBRID CELLULAR AND BROADCASTING SYSTEMS

Uno de los retos a los que se enfrenta la industria de las comunicaciones móviles e inalámbricas es proporcionar servicios multimedia masivos a bajo coste, haciéndolos asequibles para los usuarios y rentables a los operadores. El servicio más representativo es el de TV móvil, el cual se espera que sea una aplicación clave en las futuras redes móviles. Actualmente las redes celulares no pueden soportar un consumo a gran escala de este tipo de servicios, y las nuevas redes de radiodifusión móvil son muy costosas de desplegar debido a la gran inversión en infraestructura de red necesaria para proporcionar niveles aceptables de cobertura. Esta tesis doctoral aborda el problema de la provisión eficiente de servicios multimedia masivos a dispositivos móviles y portables utilizando la infraestructura de radiodifusión y celular existente. La tesis contempla las tecnologías comerciales de última generación para la radiodifusión móvil (DVB-H) y para las redes celulares (redes 3G+ con HSDPA y MBMS), aunque se centra principalmente en DVB-H. El principal paradigma propuesto para proporcionar servicios multimedia masivos a bajo coste es evitar el despliegue de una red DVB-H con alta capacidad y cobertura desde el inicio. En su lugar se propone realizar un despliegue progresivo de la infraestructura DVB-H siguiendo la demanda de los usuarios. Bajo este contexto, la red celular es fundamental para evitar sobre-dimensionar la red DVB-H en capacidad y también en áreas con una baja densidad de usuarios hasta que el despliegue de un transmisor o un repetidor DVB-H sea necesario. Como principal solución tecnológica la tesis propone realizar una codificación multi-burst en DVB-H utilizando códigos Raptor. El objetivo es explotar la diversidad temporal del canal móvil para aumentar la robustez de la señal y, por tanto, el nivel de cobertura, a costa de incrementar la latencia de la red.Gómez Barquero, D. (2009). COST EFFICIENT PROVISIONING OF MASS MOBILE MULTIMEDIA SERVICES IN HYBRID CELLULAR AND BROADCASTING SYSTEMS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6881Palanci

Planificación de Redes Híbridas 3G/DVB-H

En esta tesina se estudia el rendimiento de las redes híbridas HSDPA/MBMS y HSDPA/DVB-H para proporcionar streaming de servicios de televisión en escenarios reales y se realiza la planificación de una red híbrida para la provisión de servicios de TV móvil en la ciudad de Valencia. Por un parte se investiga el rendimiento de la red híbrida HSDPA/MBMS. Se estudia la necesidad de implementar MBMS en algunas de las celdas celulares y su elección (planificación hibrida), de modo que el porcentaje de usuarios servidos, tanto del servicio de TV como de los servicios básicos de las redes celulares (voz, datos, etc.), sea el mayor posible. Por otra parte también se investiga el rendimiento de la red híbrida HSDPA/DVB-H, optimizando los emplazamientos donde colocar los transmisores DVB-H de modo que, al igual que en el caso anterior, se maximice el número de usuarios servidos. Este estudio se realizará para varias tasas binarias del servicio bajo estudio de TV móvil, así como para varias combinaciones de probabilidad de demanda de los distintos tipos de servicios.This dissertation studies the performance of the hybrid HSDPA/MBMS and HSDPA/DVB-H networks to provide mobile TV services in realistic scenarios. Moreover, an hybrid network planning has been done in order to provide Valencia city with a mobile TV service. On the one hand, the performance of the hybrid HSDPA/MBMS network is investigated. We study the requierement of implement MBMS in some of the cellular sites and we choose which of them have to implement it (hybrid planning) with the aim of maximizing the number of users correctly served, both TV users and voice and data users. On the other hand, it is also investigated the performance of the hybrid HSDPA/ DVB-H network. We optimize the location of the DVB-H transmiters with the same objective as before, maximize the number of users served. This study will be done for three different data rates and for three service probability of demand combinations.Fernández Aguilella, A. (2009). Planificación de Redes Híbridas 3G/DVB-H. http://hdl.handle.net/10251/34879.Archivo delegad

Serviços multimédia multicast de próxima geração

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesUma das mais recentes conquistas na evolução móvel foi o 3G, permitindo o acesso a serviços multimédia com qualidade de serviço assegurada. No entanto, a tecnologia UMTS, tal como definida na sua Release ’99, é apenas capaz de transmitir em modo unicast, sendo manifestamente ineficiente para comunicações multimédia almejando grupos de utilizadores. A tecnologia IMS surge na Release 5 do 3GPP que começou a responder já a algumas necessidades, permitindo comunicações sobre IP oferecendo serviços Internet a qualquer momento e em qualquer lugar sobre tecnologias de comunicação móveis fornecendo pela primeira vez sessões multimédia satisfatórias. A Release 6 por sua vez trouxe a tecnologia MBMS que permite transmissões em broadcast e multicast para redes móveis. O MBMS fornece os serviços de aplicações multimédia que todos estavam à espera, tanto para os utilizadores como para os prestadores de serviços. O operador pode agora fazer uso da tecnologia existente aumentando todo o tipo de benefícios no serviço prestado ao cliente. Com a possível integração destas duas tecnologias passa a ser possível desenvolver serviços assentes em redes convergentes em que os conteúdos são entregues usando tecnologias unicast, multicast ou broadcast. Neste contexto, o principal motivo deste trabalho consiste essencialmente em fazer uso dos recursos da rede terminando com o desperdício dos mesmos e aumentando a eficiência dos serviços através da integração das tecnologias IMS e MBMS. O trabalho realizado começa com o estudo do estado da arte das telecomunicações móveis com referência às tecnologias referidas, seguindo-se a apresentação da possível integração IMS-MBMS e terminando com o projecto de uma plataforma de demonstração que no futuro possa ser uma implementação de serviço multimédia multicast. O objectivo principal é mostrar os benefícios de um serviço que era normalmente executado em unicast relativamente ao modo multicast, fazendo uso da nova convergência de tecnologias IMS e MBMS. Na conclusão do trabalho são referidas as vantagens do uso de portadoras multicast e broadcast, tendo como perspectiva de que este trabalho possa ser um ponto de partida para um novo conjunto de serviços poupando recursos de rede e permitindo uma eficiência considerável em serviços inovadores.3G is bang up to date in the mobile phone industry. It allows access to multimedia services and gives a guarantee of quality of service. The UMTS technology, defined in 3GPP Release ’99, provides an unicast transmission, but it is completely inefficient when it comes to multimedia group communications. The IMS technology first appeared in Release 5 that has already started to consider the interests of the clients. It provides communications over IP, offering Internet services anytime, anywhere on mobile communication technologies. Also, it offers for the first time satisfactory multimedia sessions. On the other hand, Release 6 gave rise to the MBMS technology that provides broadcast and multicast transmissions for mobile networks. The MBMS provides multimedia applications services that everyone was waiting, including users and service providers. Now the operator makes use of existing technology in order to provide better costumer services. The possible integration of these two technologies will contribute to develop services based on converged networks in which contents are delivered through the unicast, multicast or broadcast technologies. Therefore, the objective of this work is basically to make use of network resources avoiding wastes and improving customer services through the integration of the IMS and the MBMS technologies. The executed work starts with the mobile telecommunications state of the art with reference to the referred technologies, followed by the IMS-MBMS convergence presentation and finishing with the proposal for implementation of a service platform that can be used for a multimedia multicast service. The main point is to show the benefits of a service that has been normally executed in unicast mode over the multicast mode, making use of the new IMS and MBMS technologies integration. To closure the work it is referred the advantages to use multicast and broadcast bearers, with the perspective that this work could be a starting point to a new set of services, saving network resources and allowing for innovate services a considerable efficency

Plataformas broadcast/multicast para redes móveis (mobile TV)

Mestrado em Engenharia de Computadores e TelemáticaO MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast Services), uma evolução das redes UMTS, é um sistema que permite o envio de conteúdo via broadcast e multicast através redes móveis, como por exemplo a video-conferência, partilha de ficheiros e o streaming de áudio e vídeo (Mobile TV). Este envio de informação é do tipo ponto-multiponto, ou seja, existe apenas uma fonte que envia a informação para múltiplos receptores, ao invés do que acontece com as ligacões ponto-a-ponto. Consequentemente, o uso dos recursos da rede é optimizado. Com o MBMS surge uma nova entidade denominada por BM-SC (Broadcast Multicast Service Center) que funciona como uma interface entre os fornecedores de conteúdo e o resto da rede móvel. Esta entidade contém informação relacionada com os serviços disponibilizados pelo operador, os subscritores dos mesmos e desempenha funcionalidades como a autenticação, autorização, facturação, entre outras. O BM-SC está directamente ligado ao GGSN (Gateway GPRS Support Node) através das interfaces Gi (dados) e Gmb (sinalização). A sinalização entre estes dois nós é feita a partir da troca de mensagens AAA (autenticação, autorização e accounting) baseadas no protocolo Diameter. Assim, numa primeira fase, e para além da arquitectura MBMS, esta dissertação aborda o principal objectivo deste trabalho, ou seja, todo o procedimento realizado tendo em vista a implementação da sinalização entre o BM-SC e o GGSN através de uma implementação do protocolo Diameter já existente. Este procedimento engloba inicialmente o estudo do protocolo Diameter, através de uma análise à sua arquitectura e à constituição das mensagens que o mesmo disponibiliza. Após a identificação de todos os procedimentos de sinalização entre o GGSN e o BM-SC, são abordados os passos que conduziram à implementação da interface Gmb através de uma aplicação em linguagem Java baseada numa máquina de estados. Assim, resulta daí uma aplicação onde eventos como o envio ou recepção de mensagens Diameter implicam acções específicas como o processamento da autorização de um utilizador para determinado serviço MBMS. Numa segunda fase, esta dissertação contempla a evolução que hoje em dia se tem vindo a verificar no MBMS através da integração com outras tecnologias. A necessidade desta evolução prende-se com a crescente competição que existe entre o MBMS e outras tecnologias similares, como é o caso do DVB-H, DMB e do MediaFLO, e fundamentalmente pela necessidade de obter uma visão do MBMS para além do 3G, assegurando assim uma maior longevidade da tecnologia. Uma dessas integrações, o IMS-MBMS proposto pelo projecto C-MOBILE e ao qual eu estive ligado, obtém nesta dissertação um maior destaque. Deste modo são abordadas as motivações que estiveram por trás da convergência do IMS (IP Multimedia Subsystem) com o MBMS, a arquitectura que surge desta convergência e a nova sinalização entre as entidades que resulta da distribuição das funcionalidades do BM-SC pela arquitectura integrada. ABSTRACT: MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast Services), an enhancement of the UTMS networks, is a system capable of sending both broadcast and multicast content in mobile networks, such as video-conference, file sharing and audio/video streaming (Mobile TV). This data transmission is point-tomultipoint, i.e., there is only one source sending information to multiple receivers, contrary to point-to-point connections. Therefore, the use of network resources is optimized. Along with MBMS comes a new entity called BM-SC (Broadcast Multicast Service Center) that represents an interface between the content providers and the mobile network. This entity contains all the information related to the available services, its subscribers and functionalities such as authentication, authorization, billing, among others. The BM-SC is directly connected to GGSN (Gateway GPRS Support Node) through Gi (data) and Gmb (signalling) interfaces. The signaling process between these two nodes is done through the exchange of AAA (authentication, authorization and accounting) messages based on the Diameter protocol. Therefore, in a first phase, besides the MBMS architecture, this document focuses in the main objective of this work, i.e., the whole process taken to implement the signaling between the BM-SC and the SGSN using an already existing Diameter protocol implementation. This process initially involves the study of the Diameter Protocol, through the analysis of both its architecture and messages. After the identification of all signalling procedures that occur between the GGSN and the BM-SC, the steps that lead to the Gmb interface implementation through a Java application based on a state machine are addressed. Thus, it results an application where events like the sending or reception of Diameter messages involve specific actions like a user authorization procedure for a particular MBMS service. In a second phase, this document describes the evolution that is happening nowadays in MBMS through the integration of other technologies. The need to evolve is due to the growing competition between MBMS and other similar technologies such as DVB-H, DMB and MediaFLO, but mainly because of the need to get a MBMS vision beyond 3G, thus ensuring greater longevity of the technology. One of these integrations, the IMS-MBMS proposal by the C-MOBILE project (on which I was involved), obtains a particular focus on this document. Thus, the motivations behind the IMS (IP Multimedia Subsystem) and the MBMS convergence, the resulting architecture and the new signaling process between the entities after the redistribution of the BM-SC functionalities among the integrated architecture are dealt with

Evaluation of channel switching threshold for MBMS in UMTS networks

In this project, thershold to switching from dedicated to shared/common channel for efficent delivery of MBMS serveces have been evaluated. It also been evaluated the coverage using multiple channer in function of the distribution of the user

Overview of evolved Multimedia Broadcast Multicast Services (eMBMS)

MBMS was introduced as a service to optimize the dissemination of common interest multimedia content. Recently, it evolved to eMBMS based on LTE-centered flexibilities. However, launch of eMBMS over LTE may support new services e.g. pushed content for M2M services and delivery of premium content to the users enjoying secured QoS. This document primarily focusses on the rules, procedures and architecture supporting MBMS based data exchanges, which have not seen any major changes since Release 9

The strategies associated with the migration of networks to 4G

The networks need to provide higher speeds than those offered today. For it, considering that in the spectrum radio technologies is the scarcest resource in the development of these technologies and the new developments is essential to maximize the performance of bits per hertz transmitted. Long Term Evolution optimize spectral efficiency modulations with new air interface, and more advanced algorithms radius. These capabilities is the fact that LTE is an IPbased technology that enables end-to-end offer high transmission rates per user and very low latency, ie delay in the response times of the network around only 10 milliseconds, so you can offer any realtime application. LTE is the latest standard in mobile network technology and 3GPP ensure competitiveness in the future, may be considered a technology bridge between 3G networks - current 3.5G and future 4G networks, which are expected to reach speeds of up to 1G . LTE operators provide a simplified architecture but both robust, supporting services on IP technology. The objectives to be achieved through its implementation are ambitious, first users have a wide range of added services like capabilities that currently enjoys with residential broadband access at competitive prices, while the operator will have a network fully IP-based environment, reducing the complexity and cost of the same, which will give operators the opportunity to migrate to LTE directly. A major advantage of LTE is its ability to fuse with existing networks, ensuring interconnection with the same, increasing his current coverage and allowing a data connection established by a user in the environment continue when fade the coverage LTE. Moreover, the operator has the advantage of deploying network gradually, starting initially at areas of high demand for broadband services and expand progressively in line with this. RESUMEN. Las redes necesitan proporcionar velocidades mayores a las ofertadas a día de hoy. Para ello, teniendo en cuenta que en tecnologías radio el espectro es el recurso más escaso, en la evolución de estas tecnologías y en los nuevos desarrollos es esencial maximizar el rendimiento de bits por hercio transmitido. Long Term Evolution optimiza la eficiencia espectral con nuevas modulaciones en la interfaz aire, así como los algoritmos radio más avanzado. A estas capacidades se suma el hecho de que LTE es una tecnología basada en IP de extremo a extremo que permite ofrecer altas velocidades de transmisión por usuario y latencias muy bajas, es decir, retardos en los tiempos de respuesta de la red en torno a sólo 10 milisegundos, por lo que permite ofrecer cualquier tipo de aplicación en tiempo real. LTE es el último estándar en tecnología de redes móviles y asegurará la competitividad de 3GPP en el futuro, pudiendo ser considerada una tecnología puente entre las redes 3G – 3.5G actuales y las futuras redes 4G, de las que se esperan alcanzar velocidades de hasta 1G. LTE proporcionará a las operadoras una arquitectura simplificada pero robusta a la vez, soportando servicios sobre tecnología IP. Los objetivos que se persiguen con su implantación son ambiciosos, por una parte los usuarios dispondrá de una amplia oferta de servicios añadidos con capacidades similares a las que disfruta actualmente con accesos a banda ancha residencial y a precios competitivos, mientras que el operador dispondrá de una red basada en entorno totalmente IP, reduciendo la complejidad y el costo de la misma, lo que dará a las operadoras la oportunidad de migrar a LTE directamente. Una gran ventaja de LTE es su capacidad para fusionarse con las redes existentes, asegurando la interconexión con las mismas, aumentando su actual cobertura y permitiendo que una conexión de datos establecida por un usuario en el entorno LTE continúe cuando la cobertura LTE se desvanezca. Por otra parte el operador tiene la ventaja de desplegar la red LTE de forma gradual, comenzando inicialmente por las áreas de gran demanda de servicios de banda ancha y ampliarla progresivamente en función de ésta