MCE je logická funkce LTE RAN, která koordinuje rádiovou konfiguraci a alokaci zdrojů pro eMBMS napříč více buňkami, aby umožnila synchronizovaný broadcastový/multicastový přenos MBSFN.

Popis

Multi-cell/multicast Coordination Entity (MCE) je klíčová funkce řídicí roviny v architektuře LTE Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) pro službu evolved Multimedia Broadcast Multicast Service (eMBMS). Nejde o samostatný fyzický uzel, ale o logickou entitu, která může být implementována jako součást eNodeB (základnové stanice) nebo jako samostatný síťový prvek. Jejím primárním úkolem je spravovat a koordinovat všechny rádiové aspekty doručování eMBMS v rámci definované oblasti MBSFN (MBMS Single Frequency Network). Oblast MBSFN se skládá ze skupiny buněk, které jsou časově synchronizovány pro vysílání identických vlnových forem pro službu MBMS, čímž vytvářejí bezproblémovou broadcastovou zónu, kde se signály z více buněk na přijímači UE konstruktivně skládají.

Architektonicky se MCE nachází mezi MBMS Gateway (MBMS-GW) v core síti a eNodeB v RAN. S MBMS-GW komunikuje přes rozhraní M3 (založené na IP) a s eNodeB přes rozhraní M2 (také IP, s využitím protokolu M2AP). Při zahájení MBMS relace odešle MBMS-GW požadavek na zahájení relace do MCE. MCE je pak zodpovědná za rozhodnutí o alokaci rádiových zdrojů. Vypočítá a rozhodne o společných rádiových konfiguračních parametrech, které musí použít všechny eNodeB v oblasti MBSFN. Tyto parametry zahrnují úroveň MCS (Modulation and Coding Scheme), přidělení subrámců pro přenos MBSFN (vzor MBSFN subframů), plánovací periodu MCH (Multicast Channel) a alokaci zdrojů mezi různými službami MBMS (MTCH) multiplexovanými na stejném MCH.

Po provedení těchto rozhodnutí použije MCE rozhraní M2 k odeslání MBMS Scheduling Information (MSI) a rádiové konfigurace každému zúčastněnému eNodeB. Tím zajišťuje absolutní konzistenci v celé oblasti MBSFN, což je klíčové pro úspěšný provoz SFN. UE pohybující se v oblasti přijímá od každé buňky identické parametry fyzické vrstvy, což jí umožňuje považovat kombinované přenosy za jediný silný signál s diverzitou vícecestného šíření, nikoli za rušivé signály. MCE také spravuje přístupovou kontrolu pro nové MBMS relace a před přijetím požadavku na zahájení relace z core sítě kontroluje dostupnost dostatečných rádiových zdrojů v oblasti MBSFN.

Pokud jde o provoz, koordinace MCE je průběžná. Během relace může v případě potřeby upravovat parametry a také zpracovává procedury ukončení relace. Pro každou oblast MBSFN je zodpovědná jedna MCE. V nasazeních může jedna MCE řídit více oblastí MBSFN. Její funkce jsou čistě řídicí roviny; uživatelská data pro MBMS proudí přímo z MBMS-GW do eNodeB přes rozhraní M1, čímž se MCE vyhýbají. Toto oddělení zajišťuje, že multimediální provoz s vysokou šířkou pásma nezatěžuje koordinační entitu. MCE je základním kamenem efektivity eMBMS, který mění skupinu jednotlivých buněk v jednotnou, synchronizovanou broadcastovou síť.

K čemu slouží

MCE byla vytvořena k vyřešení základního koordinačního problému, který je vlastní implementaci Single Frequency Network (SFN) pro broadcast v rámci buněčné architektury. V tradiční unicastové buněčné síti pracuje každá buňka nezávisle a plánuje zdroje pro své připojené UE. Pro broadcast, kde musí být stejný obsah doručován z mnoha buněk současně, by tato nezávislá činnost vedla ke chaosu: buňky by používaly různé rádiové parametry (MCS, časování), což by způsobovalo destruktivní interference na hranicích buněk a znemožňovalo UE kombinovat signály. MCE poskytuje nezbytnou centralizovanou kontrolu rádiových zdrojů, aby tento problém překonala.

Před standardizovanou MCE v LTE Release 9 měla MBMS v UMTS (Release 6) omezené multicastové schopnosti a nepodporovala skutečný SFN provoz ve velkém měřítku, což vedlo k nižší spektrální efektivitě a mezerám v pokrytí. Zavedení eMBMS s MBSFN v LTE slibovalo významné zisky ve spektrální efektivitě a pokrytí pro broadcastové služby, ale vyžadovalo nový architektonický prvek, aby se tento slib naplnil. MCE byla tímto prvkem, navrženým k centrální správě ‘synchronizovaného’ aspektu MBSFN.

Její účel přesahuje pouhou synchronizaci. Také optimalizuje využití vzácných rádiových zdrojů pro MBMS. Tím, že centrálně rozhoduje o MCS a alokaci zdrojů, může MCE zvolit nejrobustnější parametry, které vyhovují i nejhoršímu případu UE na okraji oblasti MBSFN, a tím zajistit kontinuitu služby pro všechny účastníky. Také umožňuje efektivní statistický multiplex více služeb MBMS na sdílené rádiové zdroje (MCH). Bez MCE by bylo dosažení konzistentního, efektivního a spolehlivého broadcastu napříč více-dodavatelským RAN extrémně obtížné, protože každý eNodeB by vyžadoval složité peer-to-peer koordinační protokoly. MCE tuto složitost abstrahuje, poskytuje jediný bod kontroly a umožňuje škálovatelné nasazení broadcastových služeb, jako je mobilní TV a oznámení pro veřejnou bezpečnost, přes LTE sítě.

Klíčové vlastnosti

• Centralizovaná správa a alokace rádiových zdrojů pro všechny eNodeB v oblasti MBSFN.
• Určuje společné rádiové parametry včetně MCS, alokace MBSFN subframů a plánovací periody MCH.
• Implementuje přístupovou kontrolu pro MBMS relace na základě dostupných rádiových zdrojů v oblasti.
• Komunikuje s eNodeB přes rozhraní M2 s využitím protokolu M2AP pro distribuci konfigurace.
• Komunikuje s MBMS Gateway v core síti přes rozhraní M3 pro řízení relací.
• Zajišťuje dokonale synchronizované parametry přenosu pro konstruktivní skládání signálů v SFN provozu.

Související pojmy

• MBSFN – Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network
• MBMS-GW – MBMS Gateway
• MCH – Multast Channel

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TS 23.246 (Rel-19) — MBMS Bearer Service Stage 2 Description
• TR 23.780 (Rel-14) — MBMS for Mission Critical Communication Services
• TS 23.795 (Rel-16) — V2X Application Architecture Study
• TS 28.405 (Rel-19) — QoE Measurement Control & Configuration
• TS 32.425 (Rel-19) — E-UTRAN Performance Measurements
• TS 36.300 (Rel-19) — E-UTRAN Radio Interface Protocol Architecture Overview
• TS 36.440 (Rel-19) — E-UTRAN MBMS Architecture Description
• TS 36.444 (Rel-19) — M3AP Protocol Specification for M3 Interface
• TS 36.896 (Rel-14) — Study on Flexible eNB-ID and Cell-ID in E-UTRAN
• TS 38.300 (Rel-19) — NG-RAN Overall Description
• TR 38.890 (Rel-17) — NR QoE Management and Optimization

📖 Anglický originál a plná specifikace: MCE na 3GPP Explorer