FLO：移动多媒体时代的主角

 
　　为了以更经济有效的方式，同时向数百万计的移动用户发送无线多媒体信息，结合市场分析和商业模型分析，运用系统设计原则，高通公司创新推出了一种全新的多播技术－ FLO（forward link only）。FLO技术设计之初秉承的目标便是以更高效和低成本的方式向数百万计的大众用户发送无线多媒体节目内容，并且FLO技术将向全球标准化组织开放，以便形成合作规范和提请标准化组织采纳。
　　近日，高通分别与三星电子和LG电子演示了基于手机上进行FLO技术的现场、空中下载，以及空中传送和观看多个无线多媒体节目频道，包括视频节目和分组数据的广播式传送。专为在移动环境下使用而设计的FLO技术，具有超越其它基于OFDM调制移动多点传送技术的诸多优势，包括比其它技术更高的视频和音频品质、更快的频道切换、更出众的移动接收、最优化的手机电池待机能力和更大的容量。

技术创新背景
　　近年来，蜂窝移动电话等终端在处理能力上呈现爆炸性增长。不断增强的计算能力、存储技术的提升以及高端图形功能都加速了各类令人心动的新业务的开发。然而，仍有一些服务由于传送成本与期望收入不成比例而最终难以推广，尽管就技术而言是可行的。
　　例如同时向大量（数百万计）无线终端发送大容量（数兆字节）的多媒体信息。虽然从技术角度讲，现有（点对点的单播）网络（如3G网络）可以支持该类业务，但市场分析显示：对这种类似于传统广播可提供的节目内容，用户期盼其费用低于其它点播类、互联网类和双向数据业务的价格。这一成本难题使得运营商难以找到一种能够长期有效地提供上述业务的商业盈利模式。
　　仅2004年一年，美国人在视频和多媒体业务上的消费就高达870亿美元，这足以证明此类业务所拥有的巨大吸引力。目前，网络运营商面临的挑战将是：如何在确保盈利的前提下，实现将高品质的多媒体内容成规模地传送到手机终端上。
　　FLO技术能够大大降低向大批量同时用户发送相同多媒体内容的成本；并确保良好的用户体验，即手机用户不仅能够享受传统的语音和数据业务，而且能够通过同一手机在许多节目频道内容间“冲浪”。通过FLO技术，高通公司有效解决了以无线方式向大众用户提供多媒体内容所面临的关键性挑战。摆脱了传统的地面或卫星传输格式的束缚，FLO技术可以以最低的功耗，支持更优越的移动性能和更高效的频谱利用率。

主要技术特点
　　FLO技术是一种创新的广播式多点传送技术。作为MediaFLO系统的主要组成部分，FLO技术是专为提高容量和覆盖范围，同时降低向移动手机发送多媒体内容的成本而设计的一种空中接口技术。
　　FLO技术的主要功能包括：支持多达20个QVGA（320x240像素）品质、每秒30帧的实时视频节目频道，还同时支持10个立体声广播频道（HE AAC+立体声）和每天800分钟的准点播类节目（短格式的视频节目片段）；平均频道切换时间为1.5秒，没有缓存时间或等待进度条等特点。由于减少了需要部署的发射机的数量，FLO技术大大降低了网络建设成本。此外，广播式的FLO技术将成为移动运营商蜂窝网络（CD-MA2000 1X、1xEV-DO和WCDMA）数据及语音业务的重要补充，向使用这些蜂窝网络的手机发送基于广播技术的节目内容。
　　FLO技术采用正交频分复用（OFDM）调制技术，该技术也被应用于数字音频广播（DAB）、地面数字视频广播（DVB-T）以及地面综合业务数字广播（IS-DB-T）。OFDM既可以满足一个大蜂窝SFN中的移动性要求，同时又可获得较高的频谱利用率。最短的发送时间间隔对应于一个OFDM符号周期。OFDM可以通过添加适当长度的“循环前缀”以应对多个发射机造成的长时延；符号前插入的一段保护间隔（它为数据符号最后部分的拷贝）可确保正交性并防止载波间的干扰。只要保护期大于信道的最大时延，之前信号的所有影响都会被消除，从而保持了正交性。开发基于OFDM的系统时必须考虑一些设计上的折衷。设计决策取决于系统的用途，例如移动性范围、数据速率要求、支持的业务类型、用户数和系统的运行环境等等。最根本的权衡是基本子载波特性（涉及子载波数目选择，如选择4K子载波模式）以及循环前缀长度的确定。

内容采集分发
　　在FLO网络中，实时节目频道的内容直接从内容提供商处获得，一般是MPEG-2 格式（704或720 X 480或576像素），通过C波段卫星得到，利用的是现有的基础设施设备。这是节目制作人员最常用的格式，因此简化了内容提供商与FLO系统的衔接。使用标准清晰度作为源内容，可提供足够的分辨率，以支持高效的代码转换至FLO网络所支持的H.264  QVGA分辨率。
　　“非实时”节目内容一般是通过IP链路采集，由一个内容服务器接收。该内容进而被重新格式化为FLO分组流，在单频网（SFN）上重新分发。FLO分组流的分发由MediaFLO分发系统（MDS）实现。非实时节目内容将按照一个预定的节目时间表进行发送。
　　将节目内容发送至FLO发射机的传送机制可以通过卫星、光纤专线等方式。在目标城市的某个或多个地点，该内容被接收，FLO数据包被转换成FLO波形再通过FLO发射机发送至该地区中的终端。如果有地方性内容，它们将与广域内容合并，一并发送至目标地区。
　　只有那些已订购该业务的终端才能接收上述节目内容。用户可根据业务节目指南将“非实时”节目内容存储在移动终端上，供以后观看，也可以收看实时的直播节目频道。节目内容包括高品质的视频（QVGA）、音频（MPEG-4 HE-AAC ）以及IP数据业务。3G蜂窝网络（如1XEV-DO，UMTS或HSDPA）可以支持控制功能，以支持互动性应用以及方便业务的用户授权。3G网络的反向链路提供了支持包括购买和下载交易等应用在内的互动性业务的基础。

重视用户体验
　　任何一项新技术给用户带来的体验十分重要。根据目前的预计，运营商将向客户提供基于FLO技术，由MediaFLO系统支撑的“后台”业务。举例说明（6MHz频点内）采用FLO技术所能支持的节目内容。所有节目频道为：30帧/秒（fps），QVGA（Quarter Video Graphics Array：240X320像素，它是VGA -- 480X640像素的四分之一）品质的视频加立体声伴音。节目频道包括：14个广域内容（如全国性节目频道）的实时视频流媒体频道，5个地方节目内容的实时视频流媒体频道；此外，还可以同时支持50个全国范围的“非实时”频道（用户订购后下载回放的节目）和15个地方的“非实时”频道，其中每个“非实时”频道每天可提供20分钟的节目内容。“非实时”的节目内容可在用户不感知的情况下通过“后台”操作自动传送，用户可根据所提供的节目指南随时收看。本地和广域节目内容的分配比例是比较灵活的，并可在节目编排过程中进行调整。“非实时”的节目使用户可以随时获取音乐、天气或新闻概要等内容，而实时的节目则能够更好地支持体育赛事等的直播。除广域和本地节目内容之外，节目内容还可包括大量IP（互联网协议）数据频道。这些频道可包括（但不局限于）交通信息、金融信息或当地的最新天气情况等。
　　“频道的快速切换”是影响用户体验的一项关键指标。同等重要的指标还有“支持的收看时间”，设计目标为至少与通话时间相当，甚至比它更长。从而不会因为手机耗电原因，成为该业务发展的瓶颈。
　　MediaFLO的设计准则就是向手机用户提供如同看电视一样的收视体验，提供一个用户熟悉的节目指南界面。用户就像选择电视频道一样订购一个手机多媒体“业务包”。选定并订购以后，用户便可随时收看所选频道上提供的节目了。除了能够浏览高质量的视频和音频内容和IP数据内容外，用户还可以享受相关的互动服务，如选择购买一张音乐专辑、下载铃声，或是下载一首在音乐频道中播放的歌曲。他们还可以通过购买，观看到除节目指南以外更多的视频点播类节目。
　　
优化终端功耗
　　基于广播技术的FLO网络和移动运营商的3G网络结合，可以支持丰富的互动性业务，允许移动终端与全国运营中心（NOC）通信，从而支持用户在手机上进行业务订购和接入密钥的分发。支持FLO的终端可以接收包含所订购的内容业务和节目指南信息的FLO波形信号。支持FLO的终端以手机为主：既是电话又是地址簿、互联网端口、游戏机的多功能手机。
　　在上述所有功能之中，最重要的仍然是来话和去话等话音业务功能。由于移动终端支持的所有应用共享着相同的资源———其中最重要的便是电池电量———所以耗电过多的业务将很快被市场淘汰。不能有效使用本地资源（如屏幕）或是不能有效使用网络连接（例如：要求无线接收机保持“始终开机”或“大部分时间开机”状态）都会造成电量浪费。通过终端智能化集成和网络优化发送，在FLO设计中对功耗进行了特别优化。
　　FLO技术同时优化了功耗、频率分集和时间分集。其它类似的且效率较低的系统则只能优化其中的一个或两个指标，最终牺牲了其它指标。FLO具备独特的能力允许其只接收全部发射信号中的一小部分，而且既不牺牲频率分集又不影响时间分集。正因为具有上述的设计，支持FLO的移动终端的电池寿命有望与传统的手机相媲美，即电池每充电一次，可以支持若干小时的视频节目浏览和话音通话以及若干天的待机时间。
　　
相比其它技术
　　现有的多种技术可解决或是部分地解决无线多媒体节目分发的需求。这些技术大都是基于现有的数字电视广播标准的变体或衍生物。本节中，将对这些制式与FLO技术所提供的专用无线多媒体多播解决方案进行比较。表1列出了这些制式。所有的制式都采用OFDM调制技术，除了S-DMB，它使用的是CDM（码分调制）调制技术。其它所有的制式都采用了卷积编码和Viterbi译码，而FLO使用的是一种更现代更高效的Turbo码。所有制式都使用了一个级连的Reed Solomon码。　　
　　总之，通过FLO单频网架构起跨越技术可行性与经济可实施性之间至关重要的桥梁，为运营商向其客户提供无线多媒体节目内容建立起一套完整的解决方案。此外，FLO技术与现有蜂窝移动通信网络相结合，通过创新业务（互动性业务等）推动需求的增长，从而带来更大的收益。采用FLO技术，可以更经济、更高效、更轻松地提供面向大众市场的无线多媒体业务。FLO技术的设计初衷在于满足全球市场对无线多媒体业务的需求。通过FLO技术，移动用户能够真正享受到更好的无线多媒体服务。