Plataformas broadcast/multicast para redes móveis (mobile TV)

Abstract

O 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.