PTM je komunikační metoda, při níž jsou data přenášena z jednoho zdroje k více cílům současně, což umožňuje efektivní skupinové služby, jako je multimediální vysílání/multicast, a optimalizuje síťové zdroje.

Popis

Point to Multipoint (PTM, bod–více bodů) je základní architektura síťové služby definovaná 3GPP pro doručování obsahu z jednoho zdroje více příjemcům. Funguje napříč více síťovými doménami, včetně jádra sítě (CN) a rádiové přístupové sítě (RAN). Architektura zahrnuje specifické funkční entity a rozhraní pro správu navázání relace, správu přenosových kanálů a distribuci dat. V CN slouží jako vstupní bod Broadcast-Multicast Service Center (BM-SC), které zajišťuje oznámení služby, zabezpečení a účtování. Pro RAN definuje PTM specifické rádiové přenosové kanály a přenosové režimy, jako je Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS), který může využívat buď vyhrazený multicastový kanál, nebo sdílený broadcastový kanál v závislosti na počtu uživatelů v buňce.

Provoz začíná oznámením služby a přihlášením uživatele. Když je PTM relace aktivována, síť vytvoří společnou přenosovou cestu pro doručování dat. V RAN to zahrnuje konfiguraci multicastových rádiových přenosových kanálů. Datové pakety jsou replikovány v optimálních bodech sítě – často na rádiové základnové stanici (NodeB/gNB) – aby se minimalizoval provoz v jádru sítě. Mezi klíčové protokoly patří protokoly MBMS (GTP pro uživatelskou rovinu a specifická signalizace řídicí roviny) a protokoly RAN pro plánování a přenos přes rozhraní vzduch.

Role PTM je klíčová pro škálovatelnou skupinovou komunikaci. Je základem služeb, jako je mobilní TV, systémy veřejného varování a aktualizace softwaru. Díky využití sdílených síťových zdrojů výrazně zlepšuje spektrální účinnost a snižuje zatížení sítě ve srovnání s vytvářením individuálních Point-to-Point (PTP) spojení pro každého uživatele, což z ní činí základní technologii pro broadcastové a multicastové služby v celulárních sítích.

K čemu slouží

Technologie PTM byla vytvořena, aby řešila neefektivitu používání více unicastových (point-to-point) spojení pro doručování stejného obsahu mnoha uživatelům. Před zavedením PTM by služby, jako je streamování videa pro skupinu, spotřebovávaly nadměrnou šířku pásma sítě a zdroje jádra sítě, protože stejné datové pakety byly odesílány individuálně každému účastníkovi. Tento přístup není škálovatelný a pro služby masového trhu se stává neúnosně nákladným.

Historická motivace vycházela z rostoucí poptávky po multimediální skupinové komunikaci, jako je mobilní TV a vysílání živých událostí, v sítích 3G UMTS. 3GPP zavedla architekturu Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS), která je založena na principech PTM, aby umožnila efektivní přenos dat typu jeden–více. PTM řeší problém zahlcení sítě a neefektivního využívání rádiových zdrojů tím, že umožňuje replikaci dat na okraji sítě (v RAN) namísto v jádru.

Dále PTM podporuje nezbytné služby, jako jsou nouzová upozornění a skupinová volání pro veřejnou bezpečnost a komerční aplikace. Poskytuje standardizovaný mechanismus pro poskytovatele služeb k nabízení broadcastových/multicastových služeb, čímž vytváří nové zdroje příjmů a zároveň optimalizuje využití infrastruktury. Vývoj směrem k 5G s dalšími vylepšeními, jako je MBS (Multicast and Broadcast Services), pokračuje v tomto účelu pro nové případy užití, jako je V2X a imerzivní média.

Klíčové vlastnosti

• Efektivní přenos dat typu jeden–více přes sdílené síťové zdroje
• Podpora jak broadcastového režimu (pro všechny uživatele v oblasti), tak multicastového režimu (pro přihlášenou skupinu)
• Integrovaná správa služeb prostřednictvím Broadcast-Multicast Service Center (BM-SC)
• Dynamické přepínání mezi PTM a PTP na základě počtu uživatelů v buňce
• Podpora účtování, zabezpečení (správa klíčů) a oznamování služby
• Optimalizace rádiových přenosových kanálů pro multicastový přenos v RAN

Související pojmy

• MBMS – Multimedia Broadcast Multicast Service
• MBSFN – Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network

Definující specifikace

• TS 22.060 (Rel-19) — GPRS Stage 1 Service Description
• TS 23.060 (Rel-19) — GPRS Service Description Stage 2
• TS 23.110 (Rel-19) — Access Stratum Services Specification
• TS 23.247 (Rel-19) — 5G Multicast/Broadcast Service Architecture
• TS 25.401 (Rel-19) — UTRAN Overall Architecture
• TS 25.420 (Rel-19) — Iur Interface Introduction for UTRAN
• TS 25.423 (Rel-19) — UTRAN RNSAP Specification
• TR 25.931 (Rel-19) — UTRAN Signalling Procedures Examples
• TS 26.346 (Rel-19) — MBMS User Services Media Codecs & Protocols
• TR 26.946 (Rel-19) — MBMS User Services Overview
• TS 27.060 (Rel-19) — TE-MT Interworking for Packet Domain
• TS 37.480 (Rel-19) — E1 Interface General Aspects and Principles
• TS 37.483 (Rel-19) — E1 Application Protocol (E1AP)
• TS 38.300 (Rel-19) — NG-RAN Overall Description
• TS 38.321 (Rel-19) — NR MAC Protocol Specification
• … a dalších 7 specifikací

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