在架构B中，对具有较高安全性的非3GPP的接入网络如WIMAX以及3GPP2接入网络的互通，通过引入PDN Gateway来实现分组过滤、计费以及IP地址分配功能。而对于WLAN这种开放性强、安全性较差的非3GPP网络，则通过对3GPP接入系统和WLAN之间的互操作而设计的网元PDG的改进(ePDG)来实现。在这种融合的架构下，端到端流媒体业务模型可以概括为图3的逻辑结构。

 

 

 

 

图3 基于紧耦合的下一代移动通信系统流媒体业务模型

这个流媒体业务模型中的主要功能实体包括：流媒体终端、各种移动接入网、IP核心网络、内容缓冲服务器、流媒体内容服务器，以及提供辅助功能的用户信息服务器（管理用户特定的服务信息，终端设备能力等）、门户网站服务器、DRM（Digital Right Management数字版权管理）服务器等。而在IP核心网络中，需要通过移动IP中家乡代理HA（Home Agent）网络单元来支持移动性管理。

对于现有的GERAN系统和UTRAN系统，以及基于LTE架构的接入网络，IP核心网络通过Gi+接口与MME、Serving Gateway、PDN Gateway连接(以上3个实体在图中统一标识为GW)，其中MME完成流媒体业务的寻呼、安全控制、核心网的承载控制以及终端在空闲状态的移动性控制, Serving Gateway完成用户平面数据的传送、转发和路由切换，而PDN gateway 完成用户IP地址分配，分组过滤和计费功能。但对于现有的GPRS/EGPRS网络，接入侧还要包括SGSN，MSC，BSC等设备，对UTRAN所属WCDMA/TDSCDMA网络则包括SGSN，RNC, NodeB设备，

对移动WiMAX网络的接入，由于该网络具有较强的鉴权机制，所以WiMAXW网络可以作为信任网络接入PDN Gateway。但接入侧仍要部署包括WiMAX基站BS（Base Station）和AGW（Access Gateway）。对而WLAN网络，需要加入ePDG进行访问控制，同时接入网络中还要包括原来WLAN网络的AP(Access  Point)和AC（Access Controller）设备。

这种紧耦合的流媒体模型中的优点是：可以支持现有GPRS网络及各种3G网络的流媒体服务，同时为LTE架构下的网络以及与WIMAX，WLAN及3GPP2网络的流媒体业务的统一部署提供了可能，特别是随着复合无线电(Multi-radio)技术的发展，接入实体的精简有利于将来无线接入设备的整合。

3 下一代移动通信系统中的移动流媒体业务编码自适应技术

下一代移动通信系统是一种融合多种接入技术的系统，由于各种技术支持的带宽不同，无线设备的抗干扰和用户容量也不相同，特别是与有线环境相比，各无线接入由于信道的多径衰落、传输遮挡以及移动切换（hand off）、延迟不同，导致每个流媒体会话的传输信道的带宽波动和误码率均不相同。由于流媒体业务需要较高服务质量保证要求，信道误码和传输带宽的变化都会极大的影响端到端的业务质量，所以，下一代移动通信系统中的流媒体业务必须能够根据各种接入方式的带宽引入自适应编码技术以保证服务质量。

目前，移动流媒体业务普遍采用的是服务质量保证方法有两种：即通过调整编码器的量化台阶来调整节目速率或者调整服务器端数据包发送的速率以适应信道带宽变化以适应信道带宽变化。在3GPP PSS协议中，PSS客户端和PSS服务器的协议栈中定义了支持客户端缓冲反馈的信令机制，从而保证流媒体服务器会根据这种反馈进行流媒体码流速率的调整判断，根据计算后的目标发送速率，实现动态带宽的可伸缩性。但是对于非3GPP的终端，由于不支持PSS协议，无法通过这种方法实现速率控制。因此我们提出了一种适用于不同接入网络的流媒体业务速率调整方法，可以针对不同的接入技术和不同的流媒体会话，估计当前每个用户的可用带宽，调整流媒体编码速率适应信道变化，从而充分利用信道资源，提高流媒体业务服务质量。

假设当前系统有L条链路，每条链路容量为Cl，同时l∈L，则Cl必须满足如下条件：

                  （1）

                  （2）

文献[6]提供了一种简单高效的带宽计算方法，即根据某个会话的MTU（Message Transfer Unit）数据帧长度、链路当前的RTT(Round Trip Time)时间以及分组丢失率来获得实际的链路带宽。

假设Bs代表第s个媒体流的可用带宽。则有

             （3）

无线链路的MTU，RTT以及ps可以借助流媒体业务普遍采用的应用层RTP/RTCP协议获得。在流媒体业务进行的同时，通过RTCP周期性地给所有用户端发送控制包，服务器端接收RTCP控制包，从中获取当前网络的性能信息，从而完成对所用链路上流媒体业务的编码速率调整，保证服务质量。

RTT可根据RTCP协议的SR控制包中的NTP(Network Time Protoco1)时间戳计算得到。设服务器向流媒体接收端控制包SRi，经过一段时延DLSR后，接收端响应SR控制包SRj，并从控制包SRj中的NTP时间戳域中提取中间的32 bit作为控制包SRi的LSR。如果没有收到服务器端发出的SR控制包，则LSR和DLSR都置为0。最后，将DLSR和LSR的值填入到控制包SRj的相应域中。设服务器端接收到控制包SRj时刻为A，则当前网络传输延时RTT为

RTTs=(As-LSRs-DLSRs)/2           (4)

丢包率ps的计算方法是统计语音流中的连续2个SR的时间间隔内实际接收语音包的数目，按下面公式来计算丢包率(假设此时间间隔内发送的数据包为N，接收到的收据帧数目为Nrecv)ps

ps=(Ns-Nrecvs)/N             (5)

其中Ns-等于在此时间间隔内接收到流媒体数据帧的最小序号Ni和最大序号Nj之差

根据公式（1）~（5），可获得当前链路s的流媒体可用带宽Bs，假设除去各种数据帧开销当前链路应用层数据帧的效率是ρ，则流媒体编码码率是BC=Bs*ρ。根据流媒体业务的图像高度H和宽度W及用户所设定的图像质量等级和帧率，得到当前的流媒体编码每个像素的编码位数bit/p。具体公式是：

bit/p=BC/(帧率×H×W)    (6)

服务器端根据计算得出的每个像素的编码位数，调整此流媒体业务所能采用的编码格式和压缩方式的数据量，使得数据发送与当前链路带宽相适应，确保用户不会因为数据帧拥塞或者丢失而无法观看流媒体。

4 总结

本文根据当前移动通信技术的发展和新技术的应用，分析了移动流媒体业务的主要特点，并针对的下一代通信系统LTE中各种接入网络融合趋势，提出了一种基于紧耦合架构的移动流媒体业务模型，进而提出了一种简单的链路自适应编码调整方法，解决这种业务模型对融合网络中多种接入网络特性的端到端服务质量保证问题。