Mobile Television

Contexto e objectivos

O MBMS é um serviço de broadcasting oferecido pelas redes celulares, inicialmente pelo GSM e UMTS. Hoje é um serviço fundamental do LTE sendo a sua principal função dar suporte e criar as condições para a Mobile TV. Espera-se que o LTE-MBMS possa proporcionar o broadcast de canais TV de alta resolução a um número ilimitado de utilizadores, com uma carga constante na rede. O LTE-MBMS assume a infra-estrutura de rede herdada das redes móveis celulares. É provavelmente o “trunfo” do LTE para poder vencer a guerra corporativa com vista a poder garantir o acesso de banda larga sem fios. Tal como o LTE, também o WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) garante condições semelhantes para a Mobile TV. No entanto, a indústria fortemente influenciada por poderosíssimas multinacionais como a Vodafone optou pelo LTE.

Arquitectura

A arquitectura que dá suporte ao MBMS é parte integrante da arquitectura de base do LTE. Apenas foram necessários alguns componentes como o e-MBMS-GW (e-MBMS Gateway), o e-BM-SC (Broadcast Multicast Service Center) ou o MCE (Multi-cell Coordination Entity). O e-BM-SC garante funcionalidades ao utilizador MBMS, como iniciação do serviço. O e-MBMS-GW realiza o broadcast dos pacotes MBMS para cada e-NB (Node B), que irá transmitir o serviço através da interface M1. O MCE aloca os recursos rádio usados pelos e-NBs na mesma área MBFSN, configura as subframes MBSFN para o controlo MBMS e realiza o broadcast de informação.

Codificação de áudio e vídeo

A release 9 especifica uma base de suporte para o perfil H.264/AVC. Este é o codec com maior capacidade de compressão na actualidade e é largamente adoptado e implementado. Se comparado com o seu antecessor, o MPEG-2, o H.264/AVC consegue o mesma qualidade subjectiva e objectiva utilizando apenas metade do bitrate usado pelo MPEG-2.
O H.264/AVC Baseline Profile é o codec recomendado para todos os serviços multimédia do 3GPP. A complexidade mínima exigida foi actualizada na release 9 para 1.3 no PSS e MBMS e 1.1 para MTSI.
A utilização do High Profile do H.264/AVC em adição ao Baseline Profile, permite oferecer elevada qualidade e resolução aos terminais móveis com maiores capacidades. Quando o High Profile é utilizado, é esperado que os terminais móveis suportem o nível 3.0 que permite definição de vídeo standard 720x576 a 25 Hz.
O H.263 Baseline Profile é o codec de vídeo a ser suportado pelos terminais para recepção dos serviços 3GPP multimédia excepto o MBMS. Devido à natureza do serviço multicast/broadcast e à falta de capacidade de negociação, apenas H.264/AVC baseline profile foi definido para o MBMS.
A codificação de áudio é implementada pelo codec MPEG-4 AAC Low Complexity Object, sendo o mesmo codec utilizado na codificação de áudio do UMTS (secção 4.1.4).

Transmissão

A transmissão é realizada com base em esquemas de acesso múltiplo ortogonal. No downlink é utilizado o OFDMA (Ortogonal Frequency Division Multiplexing Access) que apresenta elevada eficiência espectral, é muito robusto à interferência multi-caminho e à interferência selectiva. Permite ainda um fácil escalonamento de frequências, sendo ainda um mecanismo que se adapta muito bem a técnicas de MIMO. No uplink é utilizado o SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access), que é um esquema de acesso baseado no OFDMA com DFT precoding, sendo a sua estrutura de transmissão semelhante à do downlink, proporcionando uma excelente comunicação bidireccional.

O LTE possui ainda um esquema de modelação adaptativa que permite optimizar a quantidade de informação enviada sobre o canal de transmissão, de forma a atenuar a influência das características do canal na qualidade da transmissão. Ou seja se o canal apresentar uma elevada taxa de erros altera-se o esquema de modelação de entre os anteriores.

Recepção e dispositivos

Uma das principais diferenças entre o receptor UMTS e o receptor LTE, é que o último utiliza dois receptores rádio como parte integrante da sua funcionalidade, enquanto os receptores UMTS disponibilizam esta funcionalidade como opção. Actualmente, encontra-se em desenvolvimento receptores com quatro interfaces de rádio, que permitem tirar partido das vantagens oferecidas pela tecnologia MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output).

Evolução, LTE advanced

O LTE advanced foi desenvolvido com o intuito de satisfazer os requisitos da ITU-R no que diz respeito às redes 4G. Apesar do LTE release 8 cumprir grande parte dos requisitos necessários ao 4G, este não apresentava garantias em relação à eficiência espectral no uplink, nem tinha capacidade para oferecer débitos de 1 Gbps em condições de baixa mobilidade e débitos de 100 Mbps em elevada mobilidade. Estes requisitos foram cumpridos pelo LTE advanced, juntando-se ainda maior largura de banda e maior eficiência proporcionada pela utilização de técnicas MIMO.
As principais tecnologias propostas para o LTE advanced, são: enhanced uplink multiple access e enhanced multiple antenna transmission. O acesso múltiplo na banda de uplink permite que grupos de sub-portadoras possam ser alocados a um único UE para transmissão, proporcionando uma melhor utilização/performance da ligação. Isto é possível devido à utilização de SC-FDMA agrupado, também conhecido como DFT-S-OFDM (Direct Fourier Transform-Spread-OFDM). Por último, a tecnologia de transmissão por múltiplas antenas permite melhorar os débitos e satisfazer o requisito da ITU-R em termos de eficiência espectral. O LTE advanced especifica oito camadas no downlink, ou seja oito receptores de rádio no UE, possibilitando multiplexagem espacial de 8x8. Em relação ao uplink é suportado a utilização de quatro transmissores, permitindo a realização de uma transmissão 4x4 no uplink quando combinados com quatro receptores e-NB.