FLO：移動多媒體時代的主角

 
　　為了以更經濟有效的方式，同時向數百萬計的移動用戶發(fā)送無線多媒體信息，結合市場分析和商業(yè)模型分析，運用系統(tǒng)設計原則，高通公司創(chuàng)新推出了一種全新的多播技術－ FLO（forward link only）。FLO技術設計之初秉承的目標便是以更高效和低成本的方式向數百萬計的大眾用戶發(fā)送無線多媒體節(jié)目內容，并且FLO技術將向全球標準化組織開放，以便形成合作規(guī)范和提請標準化組織采納。
　　近日，高通分別與三星電子和LG電子演示了基于手機上進行FLO技術的現場、空中下載，以及空中傳送和觀看多個無線多媒體節(jié)目頻道，包括視頻節(jié)目和分組數據的廣播式傳送。專為在移動環(huán)境下使用而設計的FLO技術，具有超越其它基于OFDM調制移動多點傳送技術的諸多優(yōu)勢，包括比其它技術更高的視頻和音頻品質、更快的頻道切換、更出眾的移動接收、最優(yōu)化的手機電池待機能力和更大的容量。

技術創(chuàng)新背景
　　近年來，蜂窩移動電話等終端在處理能力上呈現爆炸性增長。不斷增強的計算能力、存儲技術的提升以及高端圖形功能都加速了各類令人心動的新業(yè)務的開發(fā)。然而，仍有一些服務由于傳送成本與期望收入不成比例而最終難以推廣，盡管就技術而言是可行的。
　　例如同時向大量（數百萬計）無線終端發(fā)送大容量（數兆字節(jié)）的多媒體信息。雖然從技術角度講，現有（點對點的單播）網絡（如3G網絡）可以支持該類業(yè)務，但市場分析顯示：對這種類似于傳統(tǒng)廣播可提供的節(jié)目內容，用戶期盼其費用低于其它點播類、互聯網類和雙向數據業(yè)務的價格。這一成本難題使得運營商難以找到一種能夠長期有效地提供上述業(yè)務的商業(yè)盈利模式。
　　僅2004年一年，美國人在視頻和多媒體業(yè)務上的消費就高達870億美元，這足以證明此類業(yè)務所擁有的巨大吸引力。目前，網絡運營商面臨的挑戰(zhàn)將是：如何在確保盈利的前提下，實現將高品質的多媒體內容成規(guī)模地傳送到手機終端上。
　　FLO技術能夠大大降低向大批量同時用戶發(fā)送相同多媒體內容的成本；并確保良好的用戶體驗，即手機用戶不僅能夠享受傳統(tǒng)的語音和數據業(yè)務，而且能夠通過同一手機在許多節(jié)目頻道內容間“沖浪”。通過FLO技術，高通公司有效解決了以無線方式向大眾用戶提供多媒體內容所面臨的關鍵性挑戰(zhàn)。擺脫了傳統(tǒng)的地面或衛(wèi)星傳輸格式的束縛，FLO技術可以以最低的功耗，支持更優(yōu)越的移動性能和更高效的頻譜利用率。

主要技術特點
　　FLO技術是一種創(chuàng)新的廣播式多點傳送技術。作為MediaFLO系統(tǒng)的主要組成部分，FLO技術是專為提高容量和覆蓋范圍，同時降低向移動手機發(fā)送多媒體內容的成本而設計的一種空中接口技術。
　　FLO技術的主要功能包括：支持多達20個QVGA（320x240像素）品質、每秒30幀的實時視頻節(jié)目頻道，還同時支持10個立體聲廣播頻道（HE AAC+立體聲）和每天800分鐘的準點播類節(jié)目（短格式的視頻節(jié)目片段）；平均頻道切換時間為1.5秒，沒有緩存時間或等待進度條等特點。由于減少了需要部署的發(fā)射機的數量，FLO技術大大降低了網絡建設成本。此外，廣播式的FLO技術將成為移動運營商蜂窩網絡（CD-MA2000 1X、1xEV-DO和WCDMA）數據及語音業(yè)務的重要補充，向使用這些蜂窩網絡的手機發(fā)送基于廣播技術的節(jié)目內容。
　　FLO技術采用正交頻分復用（OFDM）調制技術，該技術也被應用于數字音頻廣播（DAB）、地面數字視頻廣播（DVB-T）以及地面綜合業(yè)務數字廣播（IS-DB-T）。OFDM既可以滿足一個大蜂窩SFN中的移動性要求，同時又可獲得較高的頻譜利用率。最短的發(fā)送時間間隔對應于一個OFDM符號周期。OFDM可以通過添加適當長度的“循環(huán)前綴”以應對多個發(fā)射機造成的長時延；符號前插入的一段保護間隔（它為數據符號最后部分的拷貝）可確保正交性并防止載波間的干擾。只要保護期大于信道的最大時延，之前信號的所有影響都會被消除，從而保持了正交性。開發(fā)基于OFDM的系統(tǒng)時必須考慮一些設計上的折衷。設計決策取決于系統(tǒng)的用途，例如移動性范圍、數據速率要求、支持的業(yè)務類型、用戶數和系統(tǒng)的運行環(huán)境等等。最根本的權衡是基本子載波特性（涉及子載波數目選擇，如選擇4K子載波模式）以及循環(huán)前綴長度的確定。

內容采集分發(fā)
　　在FLO網絡中，實時節(jié)目頻道的內容直接從內容提供商處獲得，一般是MPEG-2 格式（704或720 X 480或576像素），通過C波段衛(wèi)星得到，利用的是現有的基礎設施設備。這是節(jié)目制作人員最常用的格式，因此簡化了內容提供商與FLO系統(tǒng)的銜接。使用標準清晰度作為源內容，可提供足夠的分辨率，以支持高效的代碼轉換至FLO網絡所支持的H.264  QVGA分辨率。
　　“非實時”節(jié)目內容一般是通過IP鏈路采集，由一個內容服務器接收。該內容進而被重新格式化為FLO分組流，在單頻網（SFN）上重新分發(fā)。FLO分組流的分發(fā)由MediaFLO分發(fā)系統(tǒng)（MDS）實現。非實時節(jié)目內容將按照一個預定的節(jié)目時間表進行發(fā)送。
　　將節(jié)目內容發(fā)送至FLO發(fā)射機的傳送機制可以通過衛(wèi)星、光纖專線等方式。在目標城市的某個或多個地點，該內容被接收，FLO數據包被轉換成FLO波形再通過FLO發(fā)射機發(fā)送至該地區(qū)中的終端。如果有地方性內容，它們將與廣域內容合并，一并發(fā)送至目標地區(qū)。
　　只有那些已訂購該業(yè)務的終端才能接收上述節(jié)目內容。用戶可根據業(yè)務節(jié)目指南將“非實時”節(jié)目內容存儲在移動終端上，供以后觀看，也可以收看實時的直播節(jié)目頻道。節(jié)目內容包括高品質的視頻（QVGA）、音頻（MPEG-4 HE-AAC ）以及IP數據業(yè)務。3G蜂窩網絡（如1XEV-DO，UMTS或HSDPA）可以支持控制功能，以支持互動性應用以及方便業(yè)務的用戶授權。3G網絡的反向鏈路提供了支持包括購買和下載交易等應用在內的互動性業(yè)務的基礎。

重視用戶體驗
　　任何一項新技術給用戶帶來的體驗十分重要。根據目前的預計，運營商將向客戶提供基于FLO技術，由MediaFLO系統(tǒng)支撐的“后臺”業(yè)務。舉例說明（6MHz頻點內）采用FLO技術所能支持的節(jié)目內容。所有節(jié)目頻道為：30幀/秒（fps），QVGA（Quarter Video Graphics Array：240X320像素，它是VGA -- 480X640像素的四分之一）品質的視頻加立體聲伴音。節(jié)目頻道包括：14個廣域內容（如全國性節(jié)目頻道）的實時視頻流媒體頻道，5個地方節(jié)目內容的實時視頻流媒體頻道；此外，還可以同時支持50個全國范圍的“非實時”頻道（用戶訂購后下載回放的節(jié)目）和15個地方的“非實時”頻道，其中每個“非實時”頻道每天可提供20分鐘的節(jié)目內容。“非實時”的節(jié)目內容可在用戶不感知的情況下通過“后臺”操作自動傳送，用戶可根據所提供的節(jié)目指南隨時收看。本地和廣域節(jié)目內容的分配比例是比較靈活的，并可在節(jié)目編排過程中進行調整?！胺菍崟r”的節(jié)目使用戶可以隨時獲取音樂、天氣或新聞概要等內容，而實時的節(jié)目則能夠更好地支持體育賽事等的直播。除廣域和本地節(jié)目內容之外，節(jié)目內容還可包括大量IP（互聯網協(xié)議）數據頻道。這些頻道可包括（但不局限于）交通信息、金融信息或當地的最新天氣情況等。
　　“頻道的快速切換”是影響用戶體驗的一項關鍵指標。同等重要的指標還有“支持的收看時間”，設計目標為至少與通話時間相當，甚至比它更長。從而不會因為手機耗電原因，成為該業(yè)務發(fā)展的瓶頸。
　　MediaFLO的設計準則就是向手機用戶提供如同看電視一樣的收視體驗，提供一個用戶熟悉的節(jié)目指南界面。用戶就像選擇電視頻道一樣訂購一個手機多媒體“業(yè)務包”。選定并訂購以后，用戶便可隨時收看所選頻道上提供的節(jié)目了。除了能夠瀏覽高質量的視頻和音頻內容和IP數據內容外，用戶還可以享受相關的互動服務，如選擇購買一張音樂專輯、下載鈴聲，或是下載一首在音樂頻道中播放的歌曲。他們還可以通過購買，觀看到除節(jié)目指南以外更多的視頻點播類節(jié)目。
　　
優(yōu)化終端功耗
　　基于廣播技術的FLO網絡和移動運營商的3G網絡結合，可以支持豐富的互動性業(yè)務，允許移動終端與全國運營中心（NOC）通信，從而支持用戶在手機上進行業(yè)務訂購和接入密鑰的分發(fā)。支持FLO的終端可以接收包含所訂購的內容業(yè)務和節(jié)目指南信息的FLO波形信號。支持FLO的終端以手機為主：既是電話又是地址簿、互聯網端口、游戲機的多功能手機。
　　在上述所有功能之中，最重要的仍然是來話和去話等話音業(yè)務功能。由于移動終端支持的所有應用共享著相同的資源———其中最重要的便是電池電量———所以耗電過多的業(yè)務將很快被市場淘汰。不能有效使用本地資源（如屏幕）或是不能有效使用網絡連接（例如：要求無線接收機保持“始終開機”或“大部分時間開機”狀態(tài)）都會造成電量浪費。通過終端智能化集成和網絡優(yōu)化發(fā)送，在FLO設計中對功耗進行了特別優(yōu)化。
　　FLO技術同時優(yōu)化了功耗、頻率分集和時間分集。其它類似的且效率較低的系統(tǒng)則只能優(yōu)化其中的一個或兩個指標，最終犧牲了其它指標。FLO具備獨特的能力允許其只接收全部發(fā)射信號中的一小部分，而且既不犧牲頻率分集又不影響時間分集。正因為具有上述的設計，支持FLO的移動終端的電池壽命有望與傳統(tǒng)的手機相媲美，即電池每充電一次，可以支持若干小時的視頻節(jié)目瀏覽和話音通話以及若干天的待機時間。
　　
相比其它技術
　　現有的多種技術可解決或是部分地解決無線多媒體節(jié)目分發(fā)的需求。這些技術大都是基于現有的數字電視廣播標準的變體或衍生物。本節(jié)中，將對這些制式與FLO技術所提供的專用無線多媒體多播解決方案進行比較。表1列出了這些制式。所有的制式都采用OFDM調制技術，除了S-DMB，它使用的是CDM（碼分調制）調制技術。其它所有的制式都采用了卷積編碼和Viterbi譯碼，而FLO使用的是一種更現代更高效的Turbo碼。所有制式都使用了一個級連的Reed Solomon碼?！　?
　　總之，通過FLO單頻網架構起跨越技術可行性與經濟可實施性之間至關重要的橋梁，為運營商向其客戶提供無線多媒體節(jié)目內容建立起一套完整的解決方案。此外，FLO技術與現有蜂窩移動通信網絡相結合，通過創(chuàng)新業(yè)務（互動性業(yè)務等）推動需求的增長，從而帶來更大的收益。采用FLO技術，可以更經濟、更高效、更輕松地提供面向大眾市場的無線多媒體業(yè)務。FLO技術的設計初衷在于滿足全球市場對無線多媒體業(yè)務的需求。通過FLO技術，移動用戶能夠真正享受到更好的無線多媒體服務。