基于HSUPA及多流技術(shù)的TD-SCDMA移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

胡法利，王崇萍，周建明

（1.北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院網(wǎng)絡(luò)與交換國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100876；2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司 北京 100032）

1 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的移動(dòng)視頻監(jiān)控行業(yè)迎來(lái)了快速發(fā)展的繁榮階段，同時(shí)，3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署、智能終端及多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展成熟也為移動(dòng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了技術(shù)條件。中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信3家運(yùn)營(yíng)商分別開(kāi)展了視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，其中，WCDMA及cdma2000技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)支持較好；TD-SCDMA(以下簡(jiǎn)稱TD)網(wǎng)絡(luò)承載能力相對(duì)薄弱，尤其是上行速率不足限制了視頻監(jiān)控等高帶寬業(yè)務(wù)的發(fā)展。

當(dāng)前，業(yè)內(nèi)TD網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的視頻清晰度較低，遠(yuǎn)不能滿足用戶的需求。針對(duì)此問(wèn)題，目前有AUE（adaptive uplink enhancement，TD自適應(yīng)上行增強(qiáng)）技術(shù)、HSUPA（high speed uplink packet access，高速上行鏈路分組接入）技術(shù)、多載波技術(shù)等提升TD上行帶寬的技術(shù)方案。首先，AUE技術(shù)是通過(guò)修改數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道編碼參數(shù)，減少編碼增益，在占用同等碼道資源的前提下，達(dá)到提升數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率的目的。AUE在近點(diǎn)業(yè)務(wù)速率提升可達(dá)30%～50%，UE（user equipment）發(fā)射功率有增長(zhǎng)但整體不高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)干擾較小，但是在中點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)無(wú)法達(dá)到改善上行速率的目的，反而會(huì)抬升手機(jī)發(fā)射功率給網(wǎng)絡(luò)增加干擾。因此，AUE技術(shù)目前只能應(yīng)用于室內(nèi)場(chǎng)景。其次，目前HSDPA技術(shù)比較成熟，3G終端支持性好并且已在現(xiàn)網(wǎng)部署，但是HSUPA技術(shù)仍不成熟。HSUPA技術(shù)需要小區(qū)為HSUPA配置專門(mén)的上行時(shí)隙來(lái)傳送數(shù)據(jù)，同時(shí)下行需要配置與HSUPA相關(guān)的控制信道，這些都會(huì)對(duì)小區(qū)用戶容量，特別是HSDPA用戶容量帶來(lái)很大影響。多載波技術(shù)是通過(guò)引入數(shù)字中頻合路技術(shù)和帶寬功放技術(shù)實(shí)現(xiàn)單射頻通路上的多載波功能，是3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義的方案。但是要在單一模塊實(shí)現(xiàn)多個(gè)載波承載功能，對(duì)芯片要求較高，目前市場(chǎng)上還沒(méi)有成熟的可以規(guī)模應(yīng)用的芯片。

本文提出的TD移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于：首先結(jié)合HSUPA技術(shù)方案及多流技術(shù)方案提升TD網(wǎng)絡(luò)上行帶寬，通過(guò)測(cè)試，TD網(wǎng)絡(luò)上行速率可提高到872 kbit/s，下行速率可提高到2.88 Mbit/s，網(wǎng)絡(luò)上行能力提升了約6.8倍、下行能力提升了約1.9倍；然后，結(jié)合視頻編解碼優(yōu)化、傳輸模塊優(yōu)化等優(yōu)化方法設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，基于2∶4的時(shí)隙配比可以為用戶提供流暢的D1傳輸格式的視頻圖像。本系統(tǒng)已經(jīng)在北京地區(qū)開(kāi)展商用，業(yè)務(wù)發(fā)展良好。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

TD移動(dòng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)是基于TD網(wǎng)絡(luò)為用戶提供圖像和各種報(bào)警信號(hào)遠(yuǎn)程采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理的一種全新的電信業(yè)務(wù)。系統(tǒng)需要具備網(wǎng)絡(luò)管理、業(yè)務(wù)管理、實(shí)時(shí)視頻、錄像、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。具體的業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能劃分如圖1所示。

與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一樣，TD移動(dòng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)由前端、中間端、后端3部分組成。前端需要具備鏡頭、攝像機(jī)、云臺(tái)、報(bào)警開(kāi)關(guān)、視頻編解碼設(shè)備、主機(jī)控制設(shè)備和監(jiān)控軟件等；中間端是一個(gè)需要具備業(yè)務(wù)平臺(tái)管理功能，并對(duì)傳送過(guò)來(lái)的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)及對(duì)報(bào)警進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處理的中心服務(wù)平臺(tái)；后端進(jìn)行業(yè)務(wù)管理、數(shù)據(jù)處理和整體控制功能。

TD移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要遵循的原則為模塊化、可擴(kuò)展性、開(kāi)放性、接入多樣性、具備集中處理和分布式處理的高效性、可維護(hù)性、互操作性。另外，考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性和管理的需要，采用的設(shè)計(jì)原則為“全網(wǎng)布防，多級(jí)管理；集中控制，數(shù)據(jù)分散；模塊設(shè)計(jì)，平滑擴(kuò)展；能力開(kāi)放，靈活調(diào)用”。要求軟件采用分層的模塊化結(jié)構(gòu)，模塊之間的通信按規(guī)定接口進(jìn)行，保證任何一個(gè)模塊的維護(hù)和更新以及新模塊的追加都不會(huì)影響其他模塊。綜上所述，根據(jù)分層的模塊化原則，把TD移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)劃分為運(yùn)營(yíng)支撐層、業(yè)務(wù)管理層、業(yè)務(wù)控制層、媒體服務(wù)層和接入層5層。

2.1 單域系統(tǒng)架構(gòu)

單域系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括業(yè)務(wù)管理平臺(tái)（service management platform,SMP）、中心服務(wù)平臺(tái)、監(jiān)控前端 （video capturing unit,VCU）以及監(jiān)控客戶端（surveillance client,SC）。中心服務(wù)平臺(tái)包括業(yè)務(wù)控制中心（service control center,SCC）、視頻轉(zhuǎn)分發(fā)服務(wù)器（video distribution server,VDS）、網(wǎng)絡(luò)錄像單元 （video recorder,VR）、視頻轉(zhuǎn)碼單元（video transcoder,VT）、前端接入網(wǎng)關(guān)（VCU_GW）、客戶端接入網(wǎng)關(guān)（SC_GW）。

各網(wǎng)元的具體功能如下。

（1）SMP

SMP負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理，可連接多個(gè)SCC部署成為一個(gè)域，SMP保存有本域所有SCC所管理的設(shè)備和客戶的信息。SMP向BOSS提供功能服務(wù)接口，向其提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢、業(yè)務(wù)設(shè)置等業(yè)務(wù)功能。

（2）VCU

VCU是系統(tǒng)的信息采集端，實(shí)現(xiàn)視頻信息、音頻信息、數(shù)據(jù)信息及告警信息的采集功能，具有話音信息和數(shù)據(jù)信息的雙向傳送功能。部分VCU可實(shí)現(xiàn)音視頻錄像的存儲(chǔ)功能。VCU系統(tǒng)常包括前端設(shè)備（視頻服務(wù)器或DVR等）、攝像機(jī)、云臺(tái)設(shè)備、報(bào)警輸入輸出設(shè)備等。

（3）SC

SC實(shí)現(xiàn)視頻信息、音頻信息、數(shù)據(jù)信息及告警信息對(duì)用戶的呈現(xiàn)以及對(duì)VCU相關(guān)業(yè)務(wù)參數(shù)配置和管理。

（4）SCC

SCC實(shí)現(xiàn)作為應(yīng)用服務(wù)器提供視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，作為管理中心提供客戶/用戶管理、前端/平臺(tái)設(shè)備管理，集中存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)參數(shù)配置數(shù)據(jù)等功能。

（5）VDS

VDS實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻/視頻接收、轉(zhuǎn)發(fā)、分發(fā)及計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)采集等功能，可分布式部署。

（6）VR

VR實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻/視頻數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、存儲(chǔ)介質(zhì)管理及錄像回放、下載服務(wù)等功能。VR必須可連接SAN、NAS、DAS等各類(lèi)物理存儲(chǔ)設(shè)備并可實(shí)現(xiàn)分布式部署。

（7）VCU_GW

VCU_GW是VCU的接入點(diǎn)，部署在VCU與SCC之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)VCU的接入管理，接收、轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自VCU、SCC的呼叫控制信令。

（8）SC_GW

SC_GW實(shí)現(xiàn)對(duì)SC的接入管理，接收、轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自SC的呼叫控制信令給本域的SCC進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)發(fā)從SCC接收到的消息給SC。

（9）VT

VT實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自VCU或VDS的碼流進(jìn)行音視頻轉(zhuǎn)碼及與手機(jī)M_SC的RTSP信令交互。VT將視頻流分發(fā)給手機(jī)，CS手機(jī)客戶端或手機(jī)WAP方式請(qǐng)求的實(shí)時(shí)視頻流和錄像流都是經(jīng)過(guò)VT轉(zhuǎn)發(fā)給手機(jī)。

2.2 系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體上分成運(yùn)營(yíng)支撐層、業(yè)務(wù)管理層、業(yè)務(wù)控制層、媒體服務(wù)層和接入層共5層。各網(wǎng)元在系統(tǒng)中的層次位置如圖3所示。

如圖3所示，系統(tǒng)各網(wǎng)元間的通信協(xié)議包括SIP、HTTP、RTP/RTCP、SNMP、SOAP、XML 及中國(guó)移動(dòng)自有通信協(xié)議CMPP(China Mobile peer to peer，中國(guó)移動(dòng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議)等。關(guān)鍵協(xié)議比較見(jiàn)表1。

根據(jù)對(duì)3種技術(shù)方案的分析，通信協(xié)議的選取采用“SIP為主，HTTP為輔；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，互聯(lián)互通”的原則，會(huì)話控制采用SIP+XML、配置管理使用HTTP+XML的協(xié)議組合。

表1 通信系統(tǒng)比較分析

3 TD網(wǎng)絡(luò)性能提升

TD技術(shù)由于受載波帶寬以及終端芯片的限制，在2∶4的時(shí)隙配比下，網(wǎng)絡(luò)僅能為單用戶提供上行128 kbit/s、下行1.68 Mbit/s的峰值速率，上行能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。根據(jù)表2的對(duì)比數(shù)據(jù)，WCDMA單用戶峰值速率是TD的6倍以上，cdma2000是TD的2.6倍以上，差距明顯。同時(shí)TD帶寬抖動(dòng)頻繁，幅度大，分組丟失嚴(yán)重。TD網(wǎng)絡(luò)上行帶寬不足是影響移動(dòng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)質(zhì)量的一個(gè)主要因素，本系統(tǒng)引入了HSUPA技術(shù)和多流技術(shù)來(lái)提升TD網(wǎng)絡(luò)性能。

3.1 HSUPA技術(shù)解決方案

HSUPA是上行鏈路方向針對(duì)分組業(yè)務(wù)的優(yōu)化和演進(jìn)，通過(guò)高階調(diào)制（16QAM）、HARQ、基于 Node B的快速調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)，極大地提高了上行傳輸速率，改善上行鏈路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載能力。利用HSUPA技術(shù)，用戶的上行峰值傳輸速率可以提高2～5倍。

表2 TD網(wǎng)絡(luò)與WCDMA網(wǎng)絡(luò)及cdma2000網(wǎng)絡(luò)上下行速率對(duì)比

但是，目前市場(chǎng)上HSUPA終端極少，且HSUPA技術(shù)的引入會(huì)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)R4、R5終端用戶帶來(lái)如下影響:

·R4/HSDPA終端接入HSUPA/HSDPA載波，上行最大速率從128 kbit/s下降至80 kbit/s，且上行可用的DPCH僅為原來(lái)的5/14，多用戶共享時(shí)速率會(huì)進(jìn)一步下降；

·每載波的最大接入用戶數(shù)減少，在不考慮伴隨信道復(fù)用情況下，HSDPA接入用戶從原來(lái)6個(gè)用戶下降至4個(gè)用戶。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出通過(guò)與廠商合作定制HSUPA終端，對(duì)于要開(kāi)通HSUPA的小區(qū)，根據(jù)話務(wù)統(tǒng)計(jì)情況預(yù)留相應(yīng)的R4/HSDPA載波，并且RNC在信道分配時(shí)讓HSUPA終端優(yōu)先占用R4/HSDPA載波。通過(guò)測(cè)試，引入HSUPA技術(shù)，TD網(wǎng)絡(luò)單時(shí)隙可提供上行560 kbit/s的理論峰值速率，TD-HSUPA網(wǎng)絡(luò)在2∶4時(shí)隙配比下，空載網(wǎng)絡(luò)上行速率能夠較穩(wěn)定地維持在350～400 kbit/s，能夠滿足CIF分辨率的滿幀率視頻傳輸要求。不同格式的視頻傳輸所需要的帶寬見(jiàn)表3。

3.2 多流技術(shù)解決方案

由3.1節(jié)知，引入HSUPA會(huì)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)R4、R5終端用戶造成一定影響，且引入HSUPA技術(shù)，在2∶4的時(shí)隙配比下，TD網(wǎng)絡(luò)也僅能提供理論峰值560 kbit/s，實(shí)際穩(wěn)定在350～400 kbit/s的上行速率，仍然無(wú)法很好地滿足用戶使用高清視頻業(yè)務(wù)的需求。為了提升單用戶的上下行速率，滿足用戶高速業(yè)務(wù)對(duì)于帶寬的需求，本項(xiàng)目提出并研發(fā)了TD端到端多流技術(shù)解決方案。通過(guò)定制雙卡終端和研究網(wǎng)絡(luò)側(cè)的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)TD網(wǎng)絡(luò)性能提升。鑒于雙卡終端技術(shù)基本成熟，本文側(cè)重于介紹網(wǎng)絡(luò)側(cè)的技術(shù)方案，包括多流技術(shù)方案整體架構(gòu)、無(wú)線側(cè)的多卡捆綁識(shí)別和資源分配以及核心網(wǎng)側(cè)的工作。

3.2.1 技術(shù)整體架構(gòu)

終端側(cè)通過(guò)數(shù)據(jù)整合、分解模塊，將發(fā)送的數(shù)據(jù)分解為多個(gè)數(shù)據(jù)流，網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用多流調(diào)度機(jī)制，不同數(shù)據(jù)流采用不同載波承載，網(wǎng)絡(luò)側(cè)接收信號(hào)后將分解的多流數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。保證多個(gè)SIM卡分別駐留在不同的載波，為同一用戶提供服務(wù)。多流技術(shù)解決方案架構(gòu)如圖4所示。

表3 不同格式的視頻傳輸所需要的帶寬

（1）終端

維護(hù)雙卡雙待，支持一套IP協(xié)議棧，并根據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)特征支持業(yè)務(wù)流從多個(gè)載波進(jìn)行分發(fā)。

（2）無(wú)線

根據(jù)雙卡終端的鏈接建立請(qǐng)求，為終端維護(hù)多個(gè)載波鏈路，并建立到SGSN的多個(gè)鏈接隧道(GTP隧道)。

（3）SGSN

為用戶的雙卡接入進(jìn)行會(huì)話關(guān)聯(lián)，并將相應(yīng)的Common ID消息、Common ISDN號(hào)碼傳遞給RNC，便于RNC識(shí)別用戶的卡號(hào)捆綁信息。同時(shí)，SGSN根據(jù)HLR插入的數(shù)據(jù)信息和MSISDN將用戶的兩個(gè)IMSI進(jìn)行關(guān)聯(lián)，為用戶維護(hù)一個(gè)會(huì)話上下文，便于管理用戶的移動(dòng)性信息。

（4）GGSN

為用戶的多個(gè)GTP隧道關(guān)聯(lián)一個(gè)IP會(huì)話，為用戶的多個(gè)鏈路發(fā)送的上行數(shù)據(jù)流匯聚成一個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流發(fā)送到業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

（5）HLR

為用戶關(guān)聯(lián)兩個(gè)IMSI對(duì)應(yīng)一個(gè)MSIDSN，并且為用戶配置Common ISDN內(nèi)容。為雙卡用戶接入網(wǎng)絡(luò)，授權(quán)相應(yīng)的配置信息。

（6）提供用戶的原始話單

CG網(wǎng)元不需要有改動(dòng)，完全根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)方式，接收來(lái)自SGSN和GGSN的用戶后付費(fèi)話單信息，通過(guò)FTP方式為BOSS提供用戶的原始話單。

（7）為用戶提供雙待接入的后付費(fèi)賬單

BOSS根據(jù)用戶的MSISDN關(guān)聯(lián)不同的IMSI的CDR話單，統(tǒng)一合并后為用戶提供雙待接入的后付費(fèi)賬單。

另外，在傳統(tǒng)技術(shù)中使用多個(gè)數(shù)據(jù)卡（TD數(shù)據(jù)卡或者后續(xù)LTE數(shù)據(jù)卡），用戶的各個(gè)數(shù)據(jù)卡分別發(fā)起PDP激活請(qǐng)求。核心網(wǎng)(GGSN)通過(guò)向終端發(fā)送的PDP激活接收消息分配IP地址，因此在多卡情況下，各個(gè)數(shù)據(jù)卡將同時(shí)擁有多個(gè)IP地址。傳統(tǒng)應(yīng)用中每個(gè)網(wǎng)卡各自進(jìn)行不同的業(yè)務(wù)，單獨(dú)通信。

本系統(tǒng)的終端側(cè)將多個(gè)IP地址虛擬為一個(gè)IP地址A（取其中一個(gè)數(shù)據(jù)卡A的IP地址），其他網(wǎng)卡的地址僅僅做路由轉(zhuǎn)發(fā)（轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)分組頭中的IP地址依然以A標(biāo)識(shí)）。在服務(wù)器側(cè)，只可見(jiàn)數(shù)據(jù)卡A的IP地址的數(shù)據(jù)鏈接，即從應(yīng)用角度只存在一個(gè)IP地址。終端應(yīng)用側(cè)上行方向，其目標(biāo)地址只存在一個(gè)，即發(fā)送和接收關(guān)系是單個(gè)地址發(fā)送、單地址接收。終端的應(yīng)用業(yè)務(wù)層將用戶的數(shù)據(jù)負(fù)荷分擔(dān)到兩個(gè)數(shù)據(jù)卡上由兩個(gè)數(shù)據(jù)卡向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)，應(yīng)用業(yè)務(wù)將數(shù)據(jù)分配到TD模塊A和TD模塊B上分別發(fā)送，TD模塊A與正常單卡數(shù)據(jù)傳遞無(wú)差異，TD模塊B應(yīng)該能夠根據(jù)目標(biāo)地址將應(yīng)用數(shù)據(jù)發(fā)送到無(wú)線協(xié)議棧(類(lèi)似路由轉(zhuǎn)發(fā)，可以不替換地址)。上行方向在RNC處，將多流上行數(shù)據(jù)聚合并進(jìn)行亂序重排。

3.2.2 無(wú)線關(guān)鍵技術(shù)

（1）無(wú)線多卡捆綁識(shí)別

本方案通過(guò)在HLR上配置多流用戶捆綁。SGSN側(cè)通過(guò)安全變量控制該功能。HLR在插入用戶數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)安全變量打開(kāi)，SGSN將該用戶的Common MSISDN寫(xiě)入MM上下文中，并在擴(kuò)展Iu口Common ID消息中將Common MSISDN帶給RNC。當(dāng)安全變量關(guān)閉，Common ID消息中不會(huì)將Common MSISDN帶給RNC。RNC根據(jù)捆綁的多流用戶信息進(jìn)行資源分配和優(yōu)化，再進(jìn)行統(tǒng)一的HLR集中以便進(jìn)行用戶管理。

（2）無(wú)線資源分配

根據(jù)用戶多卡的情況，將用戶各卡的資源分配到不同的頻點(diǎn)上，RNC獲取到終端類(lèi)型屬性后，將捆綁的用戶數(shù)據(jù)卡分配到不同載波上。

資源分配的算法處理流程如下。

步驟一：RNC根據(jù)各個(gè)HS載波可提供的保障速率（provided gurrantee rate）進(jìn)行排序；選擇大于接入用戶GBR的頻點(diǎn)組成用戶接入的候選頻點(diǎn)集。

步驟二：RNC根據(jù)獲得的標(biāo)記終端的類(lèi)型，判決候選頻點(diǎn)集中優(yōu)先級(jí)最高的載波是否存在同類(lèi)型的終端，如果不存在，則選擇該載波接入。

步驟三：如果存在同類(lèi)型的終端，則選擇可提供的保障速率次之的載波按照步驟二的策略進(jìn)行判決，以此類(lèi)推。

步驟四：如果所有載波都存在與接入終端同類(lèi)型的終端，選擇可提供的保障速率最大的可接入載波進(jìn)行接入。

多流調(diào)度只有在多卡分配到不同的頻點(diǎn)上時(shí)才能體現(xiàn)其效果。因此，當(dāng)非第一個(gè)卡的資源分配失敗而觸發(fā)擁塞處理時(shí)，應(yīng)優(yōu)先在該用戶尚未承載的頻點(diǎn)上執(zhí)行相關(guān)的擁塞策略，以盡量達(dá)到多流調(diào)度提升吞吐量的效果。擁塞控制算法中，在對(duì)擁塞處理頻點(diǎn)進(jìn)行排序時(shí)，首先將用戶已經(jīng)承載的頻點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)降至最低，然后再按照現(xiàn)有原則進(jìn)行排序。

3.2.3 核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）一個(gè)用戶多卡業(yè)務(wù)激活，業(yè)務(wù)釋放，Attach過(guò)程

核心網(wǎng) SGSN、GGSN、PCRF和 HLR考慮為用戶的多個(gè)IMSI接入提供一個(gè)IP會(huì)話，并且和手機(jī)終端配合，根據(jù)業(yè)務(wù)流的應(yīng)用特征，從不同的無(wú)線通道轉(zhuǎn)發(fā)用戶的前向業(yè)務(wù)流。從而為用戶提供一個(gè)IP會(huì)話，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)側(cè)的應(yīng)用服務(wù)器軟件要求，增加用戶終端上行和下行的無(wú)線多載波復(fù)用帶寬，降低終端的應(yīng)用處理復(fù)雜度。

核心網(wǎng)側(cè)通過(guò)會(huì)話關(guān)聯(lián)技術(shù)，為用戶的雙卡接入維護(hù)一個(gè)IP會(huì)話，聚合和分發(fā)用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，分別統(tǒng)計(jì)兩個(gè)IMSI卡的數(shù)據(jù)流收發(fā)字節(jié)和時(shí)長(zhǎng)信息。同時(shí)，作為QoS控制，GGSN能夠從PCRF得到用戶會(huì)話的QoS信息，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型執(zhí)行制定的QoS管理。

（2）數(shù)據(jù)分流和匯聚功能

核心網(wǎng)SGSN需要關(guān)聯(lián)用戶的無(wú)線多載波通道標(biāo)識(shí)，為用戶的業(yè)務(wù)流維護(hù)上行和下行的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)發(fā)路徑。SGSN將根據(jù)GGSN的隧道信息關(guān)聯(lián)下行業(yè)務(wù)流和RNC的具體載波通道，便于下行業(yè)務(wù)流從多個(gè)通道進(jìn)行分發(fā)。GGSN將根據(jù)SGSN的隧道信息關(guān)聯(lián)上行業(yè)務(wù)流的用戶會(huì)話承載信息，根據(jù)指定的QoS為用戶轉(zhuǎn)發(fā)上行業(yè)務(wù)流到相應(yīng)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

對(duì)于用戶發(fā)出的上行業(yè)務(wù)流，核心網(wǎng)GGSN為用戶進(jìn)行匯總，使用一個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)話發(fā)給業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)用戶不同IP地址的同一個(gè)IP會(huì)話，降低了業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的適配復(fù)雜度，便于用戶使用通用方式訪問(wèn)現(xiàn)有業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，核心網(wǎng)SGSN和GGSN管理和維護(hù)用戶的移動(dòng)性，為用戶提供下行業(yè)務(wù)流的轉(zhuǎn)發(fā)功能，維護(hù)終端發(fā)送的TFT信息，根據(jù)PF為用戶轉(zhuǎn)發(fā)下行業(yè)務(wù)流。

（3）用戶捆綁屬性配置和傳遞

SGSN、GGSN和HLR需要根據(jù)用戶的IMSI的信息，為用戶進(jìn)行雙卡接入的用戶信息捆綁、相關(guān)屬性的配置服務(wù)。該過(guò)程涉及用戶開(kāi)戶、位置更新以及接入認(rèn)證的交互與配合過(guò)程。核心網(wǎng)通過(guò)功能增強(qiáng)，減少終端的適配要求，做到雙卡接入過(guò)程用戶無(wú)感知，為用戶捆綁接入鏈接和會(huì)話信息，向終端設(shè)備呈現(xiàn)一個(gè)會(huì)話的接入功能。

（4）同一個(gè)用戶多卡計(jì)費(fèi)合并

核心網(wǎng)網(wǎng)元SGSN和GGSN考慮對(duì)于后付費(fèi)用戶提供相同MSISDN不同IMSI的多個(gè)話單，由BOSS根據(jù)用戶MSISDN，為用戶進(jìn)行賬單合并，提供一份賬單給最終用戶。

采用HSUPA及多流技術(shù)后室內(nèi)測(cè)試顯示，雙流HSUPA視頻監(jiān)控終端上行平均速率為700 kbit/s，圖像清晰。

室外宏站測(cè)試顯示，在2∶4的時(shí)隙配比下，雙流HSUPA視頻監(jiān)控終端定點(diǎn)測(cè)試下行速率可達(dá)2.88 Mbit/s，相對(duì)普通終端速率提升約1.9倍；上行速率可達(dá)872 kbit/s，提升約6.8倍。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的系統(tǒng)通過(guò)使用HSUPA技術(shù)及多流技術(shù)提升了TD網(wǎng)絡(luò)的上下行信道性能，設(shè)計(jì)研發(fā)了TD移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，滿足了當(dāng)前視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。隨著云計(jì)算、TD-LTE及IPv6技術(shù)的發(fā)展成熟，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)將逐步向高清化、智能化、開(kāi)放化發(fā)展。

1 賀禮，唐倫，陳前斌等.移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).電視技術(shù)，2007，6(10)

2 齊鴻儒，童任，韓鵬.移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)仿真，2007，8(16)

3 余謙，賀延敏，劉昱鵬等.TD-SCDMA自適應(yīng)上行增強(qiáng)算法(AUE)室內(nèi)覆蓋效果測(cè)試研究.移動(dòng)通信，2011，6(5)

4 鐘艷春,關(guān)可.多載波TD-HSUPA的關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)Iub接口的影響.現(xiàn)代電子技術(shù)，2010，4(5)

5 Peng Mugen，Wang Wenbo，Chen Hsiao-Hwa.TD-SCDMA evolution.IEEE Veh Technol Magazine,2010,5(2):28～41

6 Chang Pei,Chang Yongyu,Zhou Jing,et al.Interference analysis ofTD-LTE and TD-SCDMA system coexistence.Networks Security WirelessCommunicationsand Trusted Computing,2010,1(2):77～80

7 Mariusz Glabowski,Slawomir Hanczewski,MaciejStasiak.Available bandwidth for HSDPA and HSUPA services.Telecommunications and Malaysia International Conference on Communications,Penang,Malaysia,2007

8 Peng M,Zhang X,Wang W,et al.Performance of dualpolarized MIMO forTD-HSPA evolution systems.Systems Journal,IEEE,2011,5(3):406～416

9 Konstantinos Banitsas，Sapal Tachakra，Euclid Stefanidis，et al.Using HSPA to improve the telemedical links on a moving ambulance.Engineering in Medicine and Biology Society,2008,3(5):739～742