CN101047619B - 无线通信系统中实现多播及广播业务的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线通信系统中实现多播及广播业务的系统，该系统包括终端、接入服务网及连接服务网，其中接入服务网包括多播及广播业务MBS服务器控制面处理单元、MBS服务器数据面处理单元、MBS信令处理单元、MBS包处理单元；其中，MBS服务器控制面处理单元和若干个MBS信令处理单元连接，构成了接入网处理MBS的信令面；MBS服务器数据面处理单元和若干个MBS包处理单元连接，构成了接入网处理MBS的数据面，且MBS服务器控制面处理单元及MBS服务器数据面处理单元均以MBS区域内的MBS业务为处理粒度统一进行处理。本发明系统有利于保证控制面的可靠性传输和数据面的实时性传输，有利于业务流程的分解和具体体现。

Description

无线通信系统中实现多播及广播业务的系统
技术领域
本发明涉及一种实现多播及广播业务(MBS，Multicast and broadcastservices)的系统架构，该架构适用于IEEE802.16无线通信系统。
背景技术
MBS是IEEE802.16协议定义的一种无线通信系统的重要功能。MBS分单基站接入和多基站接入两种情形，前者是指在一个基站内的多播及广播业务；后者是指所有在网络级别上注册到多播及广播业务的终端能够接收多个基站在下行连接上同步传输的加密的MAC层(Medium Access Control layer)数据。本文涉及的MBS就是这种多基站接入的多播及广播业务。
802.16协议的MAC层定义了基于连接的业务流概念和严格的QoS(服务质量，Quality of Service)保证机制。终端或网络侧通过发起DSA(DynamicService Add)过程建立MBS业务流，相关联的多播及广播数据可获得业务流提供的QoS。根据MBS的特点，多个基站同步传输相同的数据，因此需要统一的处理单元MBS服务器(MBS Server)来完成MBS业务流的管理以及多播及广播数据的处理，包括分段、调度等。
过去的无线通信系统也支持多播及广播业务，尤其网络侧对多播及广播业务的支持已经很成熟，现有的网络架构可以作为802.16系统的参考，其中核心网部分可以直接用在802.16系统的连接服务网(CSN，ConnectivityService Network)中。
但由于空中接口协议的不同，以往系统的接入网功能与802.16系统不同，因此其实现方法对802.16系统并不适用。目前，尚没有一种完整的实现802.16协议MBS功能的系统架构。在802.16系统中，业务流或连接的管理非常重要，是与其它无连接没有严格QoS要求的网络完全不同的。而MBS业务统一管理统一调度的特点与单播业务的处理又有很大的不同。因此，为支持MBS功能，需要实现一种合理有效的系统架构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无线通信系统中实现多播及广播业务功能的系统架构，以利于保证控制面的可靠性传输和数据面的实时性传输。
为了实现上述目的，本发明提供了一种无线通信系统中实现多播及广播业务的系统，该系统包括终端、接入服务网及连接服务网，其中接入服务网包括多播及广播业务MBS服务器控制面处理单元、MBS服务器数据面处理单元、MBS信令处理单元、MBS包处理单元；其中，MBS服务器控制面处理单元和若干个MBS信令处理单元连接，构成了接入网处理MBS的信令面；MBS服务器数据面处理单元和若干个MBS包处理单元连接，构成了接入网处理MBS的数据面；
接入服务网各功能实体的交互方式如下：MBS服务器控制面处理单元与MBS信令处理单元和连接服务网交互完成业务授权和密钥分发；MBS服务器控制面处理单元统一分配MBS连接多播连接标识符，并发送给MBS信令处理单元，MBS信令处理单元负责根据MBS服务器控制面处理单元分发的多播连接标识符与其服务范围下的终端建立MBS连接；MBS服务器数据面处理单元将统一处理结果发送给MBS包处理单元，MBS包处理单元根据MBS服务器数据面处理单元的统一处理结果组物理层帧，且同一MBS区域内的若干个MBS包处理单元同步发送相同MBS数据。。
进一步地，接入服务网各功能实体的主要功能如下：
MBS服务器控制面处理单元完成MBS区域统一处理的控制面功能，包括MBS区域配置、业务授权、MBS连接多播连接标识符的分配和MBS密钥管理；
MBS信令处理单元负责建立MBS连接相关的资源；
MBS服务器数据面处理单元的功能是MBS连接的统一带宽调度、分段和组MAC层帧；
MBS包处理单元根据MBS服务器数据面处理单元的统一处理结果组物理层帧。
进一步地，MBS信令处理单元和MBS包处理单元处于基站中，MBS服务器控制面处理单元和MBS服务器数据面处理单元完成的功能对应于多个基站，处于接入网关。
进一步地，MBS信令处理单元和MBS包处理单元处于基站中，MBS服务器控制面处理单元和MBS服务器数据面处理单元完成的功能对应于多个基站，处于接入服务网中可与多个基站通信的其它网元。
进一步地，连接服务网包括拜访地连接服务网和归属地连接服务网。
进一步地，拜访地连接服务网包括四个功能实体：MBS控制器、MBS内容服务器、多播路由器和拜访地鉴权、授权和计费服务器。
进一步地，归属地连接服务网包括归属地鉴权、授权和计费服务器和用户属性数据库。
本发明提供的无线通信系统中实现MBS功能的接入网架构将控制面和数据面处理分离，有利于保证控制面的可靠性传输和数据面的实时性传输。本发明提供的无线通信系统中实现MBS功能的接入网架构将802.16协议提出的MBS服务器根据控制面和数据面功能分成两个不同的功能实体，有利于业务流程的分解和具体体现。
附图说明
图1是802.16无线通信系统中终端接收MBS数据过程示意图；
图2是本发明实施例在802.16无线通信系统中的系统架构图；
图3是本发明实施例在802.16无线通信系统中的一种应用示例图。
具体实施方式
图1显示了802.16无线通信系统中终端接收MBS数据的过程。其中，100是一个MBS区域，101、102和103是三个相邻的基站，104和105是两个接收MBS数据的终端，106是终端105移动的路线，107是统一管理MBS的接入网关。基站101、102和103同属于MBS区域100，三者同步的发送相同的MBS数据。终端104和105加入同一个MBS连接，接收相同的多播及广播数据。接入网关107统一管理区域100内建立的MBS业务流，发送相同的MAC层MBS数据包给三个基站。当终端105在路线106上从基站102覆盖区域移动到基站103覆盖区域时，无需重新建立MBS连接，也就是说，无需发生MBS连接相关的切换。当终端105处于基站102和103之间区域时，同时接收两个基站发送的MBS数据，达到分集合并的效果，从而提高接收性能。
图2显示了本发明提出的802.16无线通信系统中的实现多播及广播业务的系统架构图。图中的细实线表示实体间的信令交互，粗实线表示数据传送，虚线是本文考虑范围之外的交互方式。
802.16无线通信系统包含终端200、接入服务网201、拜访地连接服务网202和归属地连接服务网203。其中，接入服务网201需要实现802.16协议中定义的MBS功能，且与以往无线通信系统有很大不同，因此是我们的设计重点。连接服务网202和203要完成的功能与现有的无线通信系统核心网的多播及广播业务功能基本相同，因此我们建议采用现有核心网实现多播及广播业务功能的架构和方法。
接入服务网201包含四个功能实体：MBS信令处理单元204、MBS包处理单元205、MBS服务器控制面处理单元206和MBS服务器数据面处理单元207。其中，MBS服务器控制面处理单元206和MBS服务器数据面处理单元207分别完成802.16协议提出的MBS服务器的控制面和数据面功能。控制面主要功能包括MBS区域配置，多播CID(连接标识符，ConnectIdentifier)分配和安全相关功能；数据面主要功能包括MBS调度，MBS数据的分段和MAC层组帧。MBS信令处理单元204的功能是空口信令处理，MBS连接建立；MBS包处理单元205的功能是组物理层帧。
拜访地连接服务网202包含四个功能实体：多播及广播业务控制器208、多播及广播业务内容服务器209、多播路由器210和拜访地AAA(鉴权、授权和计费，Authentication，Authorization and Accounting)服务器212。多播及广播业务内容提供商211可能是运营商或第三方厂商。
归属地连接服务网203包括：归属地AAA服务器213和用户属性数据库214。
当终端或网络侧发起MBS业务流建立请求时，多播及广播业务控制器208完成业务授权，用户属性由拜访地AAA服务器212从归属地AAA服务器213获得，并转发给多播及广播业务控制器208。MBS服务器控制面处理单元206对MBS业务流进行接纳控制，若成功则分配多播CID。接入服务网201与终端200完成空中接口信令交互，协商QoS，并在接入网建立MBS连接。
当多播及广播业务内容服务器209接收到多播及广播业务内容提供商211发送的多播及广播数据时，通过多播路由器210将数据发送到MBS服务器数据面处理单元207。MBS服务器数据面处理单元207对下行的MBS数据进行统一的分段处理、带宽调度、组MAC层帧。组帧后的MBS数据被发送到MBS包处理单元205，后者根据统一的调度结果组成物理层帧。最后经过空中口传送给终端200。
图3显示了本发明实施例在802.16无线通信系统中的一种应用示例。图中的细实线表示实体间的信令交互，粗实线表示数据传送。MBS信令处理单元305和MBS包处理单元306处于基站302中。MBS服务器控制面处理单元308和MBS服务器数据面处理单元307完成的功能对应于多个基站(例如302和303)，可以处于接入网关304，也可处于接入服务网中可与多个基站通信的其它网元。终端300和301分别处在基站302和303之内。MBS连接建立和数据处理的过程主要分为如下几个步骤：
步骤一，MBS服务器控制面处理单元308接收到终端或网络侧发起的MBS业务流的建立请求，进行接纳控制；
步骤二，在步骤一接纳控制成功的前提下，MBS服务器控制面处理单元308为MBS连接分配多播CID；
步骤三，MBS信令处理单元305在为MBS连接建立资源，基站302完成与终端300的空中接口消息交互，协商QoS；
步骤四，MBS服务器数据面处理单元307接收到下行的MBS数据，统一进行带宽调度、分段和组MAC层帧；
步骤五，同一个MBS区域内各个基站的MBS包处理单元306根据MBS服务器数据面处理单元307的统一处理结果组物理层帧，并同步发送给终端300和301。
另外，同一个MBS区域各个基站(例如302和303)共同覆盖区域下的终端可以同时接收来自多个基站的MBS数据。
综上，本发明为802.16无线通信系统的开发商实现MBS功能提供了一个及时、合理、有效的系统架构。本发明提供的无线通信系统中实现MBS功能的接入网架构将控制面和数据面处理分离，有利于保证控制面的可靠性传输和数据面的实时性传输。
本发明提供的无线通信系统中实现MBS功能的接入网架构将802.16协议提出的MBS服务器根据控制面和数据面功能分成两个不同的功能实体，有利于业务流程的分解和具体体现。
本发明提供的实现MBS功能的系统架构最大程度的采用已有的成果和技术，可以大大减少重复开发的资源浪费，并降低新产品开发的风险。

Claims (7)

1.一种无线通信系统中实现多播及广播业务的系统，该系统包括终端、接入服务网及连接服务网，其特征在于：接入服务网包括多播及广播业务MBS服务器控制面处理单元、MBS服务器数据面处理单元、MBS信令处理单元、MBS包处理单元；其中，MBS服务器控制面处理单元和若干个MBS信令处理单元连接，构成了接入网处理MBS的信令面；MBS服务器数据面处理单元和若干个MBS包处理单元连接，构成了接入网处理MBS的数据面；
接入服务网各功能实体的交互方式如下：MBS服务器控制面处理单元与MBS信令处理单元和连接服务网交互完成业务授权和密钥分发；MBS服务器控制面处理单元统一分配MBS连接多播连接标识符，并发送给MBS信令处理单元，MBS信令处理单元负责根据MBS服务器控制面处理单元分发的多播连接标识符与其服务范围下的终端建立MBS连接；MBS服务器数据面处理单元将统一处理结果发送给MBS包处理单元，MBS包处理单元根据MBS服务器数据面处理单元的统一处理结果组物理层帧，且同一MBS区域内的若干个MBS包处理单元同步发送相同MBS数据。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：接入服务网各功能实体的主要功能如下：
MBS服务器控制面处理单元完成MBS区域统一处理的控制面功能，包括MBS区域配置、业务授权、MBS连接多播连接标识符的分配和MBS密钥管理；
MBS信令处理单元负责建立MBS连接相关的资源；
MBS服务器数据面处理单元的功能是MBS连接的统一带宽调度、分段和组MAC层帧；
MBS包处理单元根据MBS服务器数据面处理单元的统一处理结果组物理层帧。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：MBS信令处理单元和MBS包处理单元处于基站中，MBS服务器控制面处理单元和MBS服务器数据面处理单元完成的功能对应于多个基站，处于接入网关。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：MBS信令处理单元和MBS包处理单元处于基站中，MBS服务器控制面处理单元和MBS服务器数据面处理单元完成的功能对应于多个基站，处于接入服务网中可与多个基站通信的其它网元。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：连接服务网包括拜访地连接服务网和归属地连接服务网。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：拜访地连接服务网包括四个功能实体：MBS控制器、MBS内容服务器、多播路由器和拜访地鉴权、授权和计费服务器。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于：归属地连接服务网包括归属地鉴权、授权和计费服务器和用户属性数据库。
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