CN101064676B - 用于建立点到多点的通信环境的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在分组交换核心网络中建立点到多点的通信环境的方法和系统，其中所述方法和系统可以用于在多个移动站之间共享数据。该方法包括从关联于第一移动站(MS)的第一服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)向关联于第二MS的归属位置寄存器(HLR)传送一个查询，其中该查询请求关于第二MS的信息(步骤405)。然后，在第一SGSN上接收关于第二MS的信息(步骤410)。随后，从第一SGSN向关联于第二MS的第二SGSN传送一个激活用于第二MS的分组数据协议(PDP)上下文的请求(步骤415)。然后，在第一SGSN上接收一个来自第二SGSN的表示已经激活了用于第二MS的PDP上下文的消息(步骤430)。

Description

用于建立点到多点的通信环境的方法和系统

技术领域

本发明总地涉及无线通信网络，更具体地，涉及建立能在移动站之间共享数据的点到多点的通信环境(communication contexts)。

背景技术

点到多点的无线通信对改善无线网络的效率是非常有益的。举例来说，对于从执行发射的无线设备组播送一个组播群(multicastgroup)中的多个执行接收的无线设备的通信而言，该通信只需要单个网络通信信道以及单个传输过程。由于执行接收的组播群中的所有设备都读取单个数据流，因此组播传输更有效地使用网络带宽。特别是与在执行发射的无线设备和多个执行接收的无线设备中的每一个之间串行传送的多个点到点通信相比，这种组播传输还可以为发射设备节约大量的时间和能源。

第三代伙伴项目(3GPP)技术规范为全球移动系统(GSM)以及通用移动电信系统(UMTS)网络定义了分组交换(PS)核心网络(CN)服务。CN服务使用分组数据协议(PDP)，以便基于例如所需要的服务质量(QoS)的因素而通过网络路由协议数据单元(PDU)。于是，在网络中工作的每一个移动站都会使用特定的PDP上下文，所述PDP上下文则包含了用于在移动站与另一个网络节点之间传送PDP PDU的映射和路由信息，其中所述另一个节点例如可以是网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)。由此，移动站可以根据移动站对于网络资源的即时需要来激活、修改和停用(deactivate)PDP上下文。

一般来说，PDP上下文仅仅定义了点到点的通信路由，例如GGSN与服务GPRS支持节点(SGSN)之间使用了GPRS隧道协议(GTP)的点到点链路。由此，对于例如从一个移动站到多个其他移动站的点到多点通信而言，该通信通常需要使用多个PDP上下文来建立内部网络通信信道。

发明内容

依照一个方面，本发明是一种用于在分组交换核心网络中建立点到多点通信环境的方法。该方法包括：从关联于第一移动站(MS)的第一服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)向关联于第二MS的归属位置寄存器(HLR)传送一个查询，该查询请求关于第二MS的信息。然后，在第一SGSN上接收关于第二MS的信息。然后，从第一SGSN向关联于第二MS的第二SGSN传送一个激活用于第二MS的分组数据协议(PDP)上下文的请求。然后，在第一SGSN上接收一个来自第二SGSN的、表示已经激活了用于第二MS的PDP上下文的消息。由此，通用分组无线电服务隧道协议(GTP)数据可以通过利用用于第二MS的PDP上下文而被路由到第一MS和第二MS。

由此，本发明的实施例能够建立点到多点的通信环境，该通信环境可以用于在多个移动站之间共享数据。于是，无线通信网络中的多个移动站可以同时查看文件，并且与网络应用进行交互，其中所述网络应用可以是网络浏览器、游戏、字处理应用程序、电子表格以及各种其他程序。对于电影和音乐文件之类的较大的数据文件而言，它们也可以在移动站之间进行共享，并且这些文件只需要经由网络接口的单次下载，其中该接口可以是与网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)相关联的第三代伙伴项目(3GPP)Gi接口。这可以减少网络带宽的使用，并且还可以提高网络效率。

附图说明

为了便于理解和实施本发明，现在将对参考附图所述的示范性实施例加以引用，其中相同的附图标记在单独的附图中始终表示相同或功能相似的部件。这些附图以及下文中的详细描述将被引入并构成说明书的一部分，此外还被用于进一步描述实施例，以及对依照本发明的不同原理和优点进行说明，其中：

图1是描述依照本发明实施例的通用移动系统(GSM)分组交换(PS)核心通信网络的示意图，其中该网络包含了多个以可操作的方式相耦合的移动站(MS)。

图2是对依照本发明实施例，为了建立点到多点通信环境而在网络组件(components)之间执行的初始通信进行描述的消息序列图。

图3是对依照本发明实施例，为了建立点到多点通信环境而在网络部件之间执行的进一步通信进行描述的消息序列图。

图4是对依照本发明实施例而在分组交换核心网络中建立点到多点的通信环境的方法进行描述的通用流程图。

本领域技术人员应该了解，附图中的部件是出于简明目的而被图示的，但是这些部件不一定按照比例绘制。例如在附图中，相对于其他部件而言，某些部件的尺寸可以夸大，这样做有助于更好地理解本发明的实施例。

具体实施方式

在详细描述依照本发明的实施例之前，应该注意的是，这些实施例主要处于与用于建立点到多点通信环境的方法和系统相关的方法步骤以及设备组件的组合之中。相应地，在附图中，在适当的情况下，这些设备组件和方法步骤是用常规符号表示的，仅仅显示与理解本发明的实施例相关的具体细节，以免公开内容与那些对于得益于本描述的本领域技术人员显而易见的细节相混淆。

在本文中，诸如第一和第二、顶部和底部等相关术语仅仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开来，而不一定要求或者暗示此类实体或动作之间具有任何这样的实际关系或顺序。术语“包括”、“包含”或是其任何变体旨在涵盖那些非排他性的包含，由此，包含一组部件的处理、方法、制品或设备并不仅仅只包含这些部件，而是可以包含其他那些没有明确列举或是为此类处理、方法、制品或设备所固有的部件。在没有更多限制的情况下，处于“包含一个......”之后的部件并不排除在包含该部件的处理、方法、制品或设备中还存在附加的相同部件。

参考图1，该示意图描述的是通用移动系统(GSM)分组交换(PS)核心通信网络100，该网络包括多个移动站(MS)105-n(即105-1、105-2、105-3)，并且这些移动站按照本发明的实施例以可操作的方式相耦合。MS A 105-1与第一服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)A 110-1进行无线通信。SGSN A 110-1则以可操作的方式耦合到网关GPRS支持节点(GGSN)115。而GGSN 115则以可操作的方式耦合到因特网120之类的外部网络。GGSN 115还以可操作的方式耦合到第二SGSN B 110-2，所述第二SGSN B 110-2则与MS A 105-2以及MS B 105-3进行无线通信。依照本发明实施例，这些MS 105-n能够使用单个分组数据协议(PDP)上下文来从GGSN 115同时获取数据。这样做有很多优点，例如能使所有这三个MS 105-n通过使用点到多点通信来同时共享数据，例如从因特网120下载到GGSN 115的较大文件。而在下面将会详细描述一种用于建立这种点到多点PDP上下文的方法。

参考图2，该消息序列图描述的是依照本发明实施例，为了建立点到多点通信环境而在网络100的组件之间进行的初始通信。举例来说，假设MS A 105-1试图与MS B 105-2共享从因特网120下载的网页。首先，MS A 105-1会以如下方式与MS B 105-2建立共享的PDP上下文。MS A 105-1向SGSN A 110-1传送一个消息，该消息表示MS A 105-1试图与MS B 105-2建立共享的PDP上下文。然后，如线条205所示，SGSN A 110-1向关联于MS B 105-2的归属位置寄存器(HLR)B传送一个查询，其中该查询请求与MS B 105-2相关的网络用户信息。举例来说，这个网络用户信息可以包括MS B 105-2的网际协议(IP)地址、MS B 105-2的移动用户综合业务数字网络(MSISDN)号码，以及一个关于MS B 105-2当前是否与SGSN A110-1相连的指示。在线条215，HLR B 210通过向SGSN A 110-1传送关于MS B 105-2的网络用户信息来做出响应。

在线条220，SGSN A 110-1向SGSN B110-2传送一个请求SGSN110-2在GGSN 115为MS B105-2建立链路的消息。SGSN 110-1实际上仿真来自MS B 105-2的请求，以便激活用于MS B 105-2的PDP上下文。由此，线条220上的消息会在SGSN A 110-1与SGSN B 110-2之间建立新的隧道。然后，在线条225，SGSN B 110-2向GGSN 115传送一个表明MS B 105-2试图与MS A 105-1建立链路的消息。

参考图3，该消息序列图描述依照本发明实施例，为了建立点到多点通信环境而在网络100的组件之间进行的进一步通信。当在线条225如上面结合图2所述接收到消息之后，GGSN 115为MS A 105-1以及MS B 105-2建立一个映射表。举例来说，该映射表可以包括将两个或更多单独的PDP上下文联系在一起的索引。然后，在图3中的线条305～330，按照第三代伙伴项目(3GPP)技术规范(TS)23.060中定义的方式来执行网络请求的PDP上下文激活程序。

这样，如本领域技术人员所理解的那样，在线条305，GGSN 115向HLR B 210传送一个“发送用于GPRS的路由信息(Send RoutingInfo for GPRS)”消息，以便请求关于MS B 105-2的路由信息。然后，在线条310，HLR B 210用一个“发送用于GPRS的路由信息应答”消息来做出响应。在线条315，将一个协议数据单元(PDU)通知请求从GGSN 115传送到SGSN B 110-2。在线条320，PDU通知响应从SGSN B 110-2被传送到GGSN 115，以便确认SGSN B 110-2将会请求MS B 105-2利用来自GGSN 115为MS A 105-1和MS B 105-2所建立的上述映射表的PDP地址来激活PDP上下文。在线条325，SGSNB 110-2向MS B 105-2传送一个“请求PDP上下文激活”消息，以便请求MS B 105-2激活所指示的PDP上下文。接着，在线条330，举例来说，依照3GPP TS23.060中定义的PDP上下文激活过程来激活所指示的PDP上下文。

最后，在线条335，SGSN B 110-2向SGSN A 110-1传送一个表明MS B 105-2已经为MS B 105-2以及MS A 105-1这二者建立了单个PDP上下文的消息。然后，SGSN A 110-1向MS A 105-1通知已经成功建立了点到多点的通信环境。于是，MS A 105-1能够继续下载通用分组无线电服务隧道协议(GTP)数据，例如来自因特网120的网页。这种网页将会经由GGSN 115与因特网120之间的3GPP Gi接口进行传送，然后，通过使用上述映射表，该网页将会同时从GGSN 115发送到SGSN A 110-1以及SGSN B 110-2这两者，并且将会分别中继到MS A 105-1以及MS B 105-2。

依照本发明实施例，在不同类型的分组交换核心网络中可以为不同类型的应用建立点到多点的通信环境。举例来说，这些应用可以包括将大型数据文件下载到多个移动站，其中所述大型数据文件可以是网页、视频文件、音频文件以及其他类型的文件。由于仅仅使用单个PDP上下文，因此，这种文件仅仅经由Gi接口或类似接口传送一次。这样做可以减少可用网络带宽的使用，并且节约网络资源，由此，网络运营商可以为这种共享下载收取较低的费用。这种共享PDP上下文的其他应用包括多玩家的因特网游戏应用、辅导、演示、以及多媒体显示应用。

此外，如图1所示，本发明并不局限于在两个移动站之间共享点到多点的通信环境。相反，在这里还可以将多个额外的移动站邀请到这个共享的上下文中。例如在图1中，通过重复执行上文中结合图2、3所述的过程以及通过将MS C 105-3邀请到共享的PDP上下文中，MS A 105-1可以与MS B 105-2以及MS C 105-3共享单个PDP上下文。

参考图4，该通用流程图描述依照本发明实施例而在分组交换核心网络中建立点到多点的通信环境的方法400。在步骤405，从关联于第一MS的第一SGSN向关联于第二MS的HLR传送一个查询。该查询请求关于第二MS的信息。例如，MS A 105-1可能试图与MS B105-2建立一个共享的PDP上下文，因此MS A 105-1向SGSN A 110-1发送一个消息，以便请求建立一个链接MS A 105-1以及MS B 105-2的共享PDP上下文。然后，SGSN A 110-1向HLR B 210传送一个请求关于MS B 105-2的信息的查询。在步骤410，第一SGSN从HLR接收关于第二MS的信息。例如，SGSN A 110-1从HLR B 210接收MS B 105-2的MSISDN号码。接着，在步骤415，第一SGSN向第二SGSN传送一个激活用于第二MS的PDP上下文的请求。例如，SGSNA 110-1向SGSN B 110-2传送一个激活用于MS B 105-2的PDP上下文的请求。这样将会在SGSN A 110-1与SGSN B 110-2之间建立一条隧道。

在步骤420，第二SGSN向GGSN传送一个PDP上下文激活请求。例如，SGSN B 110-2向GGSN 115传送一个PDP上下文激活请求，该请求将会启动符合3GPP TS23.060的网络请求的PDP上下文激活过程。在步骤425，响应于这个PDP上下文激活请求，在GGSN上为第一MS和第二MS构造一个映射表。例如，GGSN 115使用一个PDP上下文来为MS A 105-1和MS B 105-2建立一个映射表。在步骤430，第一SGSN从第二SGSN接收表明已经激活了用于第二MS的PDP上下文的消息。例如，SGSN B 110-2向SGSN A 110-1传送一个消息，该消息表示MS-B 105-2已经为MS B 105-2以及MS A 105-1建立了单个PDP上下文。

本领域技术人员应该理解，本发明可以在例如SGSN A 110-1的系统中实现。例如，SGSN A 110-1可以包括一个以可操作的方式耦合到存储器设备的处理器，其中该处理器可以是标准的微处理器或是专用集成电路(ASIC)。所述存储器设备包括计算机可读介质，例如本领域公知的随机存取存储器(例如静态随机存取存储器(SRAM))、只读存储器(例如可编程只读存储器(PROM)或可擦写可编程只读存储器(EPROM))或是混合存储器(例如闪存)。由此，该介质包含了计算机可读的程序代码组件，其中在由处理器执行的时候，所述程序代码组件将被配置成执行方法400的上述步骤。本领域技术人员应该理解，在与SGSN B 110-2以及GGSN 115相关联的系统中工作的其他处理器和存储器设备进一步执行方法400的步骤。

由此，本发明的实施例能够建立可用于在多个移动站之间共享数据的点到多点的通信环境。于是，无线通信网络中的多个移动站可以同时查看文件，并且与网络应用进行交互，其中，所述应用可以是网络浏览器、游戏、字处理应用、电子表格以及各种其他程序。在移动站之间还可以共享较大的数据文件，例如电影和音乐文件，而这些文件仅仅需要经由网络接口被下载一次，其中所述接口可以是与GGSN相关联的3GPP Gi接口。这将会减少网络带宽的使用，并且改善网络效率。

应该理解的是，这里描述的本发明的实施例可以包括一个或多个常规处理器，以及唯一的存储程序指令，其中该指令对一个或多个处理器进行控制，以便结合一定的非处理器电路来实施这里所述的用于建立点到多点的通信环境的功能中的某些、大部分或所有功能。非处理器电路可以包括但不局限于：无线电接收机、无线电发射机、信号驱动器、时钟电路、电源电路以及用户输入设备。这样，这些功能也可以解释成是用于建立点到多点的通信环境的方法的步骤。作为选择，这其中的某些或所有功能可以由一个没有存储程序指令的状态机来完成，也可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)中实施，其中每一个功能或是某些功能的组合是作为定制的逻辑电路来实现的。当然，两种方法的组合同样也是可以使用的。因此，在这里描述了用于这些功能的方法和装置。此外还可以预期的是，对本领域技术人员来说，虽然有可能受可用时间、当前技术以及经济因素等等的推动而进行大量工作，并且做出众多设计选择，但在这里所公开的概念和原则的指导下，他们很容易就能通过最少的试验来产生这种软件指令和程序以及IC。

在上文的描述中，对本发明的具体实施例进行了描述。但是本领域技术人员应该了解，在不脱离下列权利要求所述的发明范围的情况下是可以进行各种修改和变化的。相应地，说明书和附图被视为是说明性的，它们并不具有限制意义，并且所有这些修改都被视为是处于本发明的范围以内。对那些由此产生或是更为明显的益处、优点、问题解决方案以及产生这些益处、优点或解决方案的任何要素来说，在这里并不将其视为是任何一个或是所有权利要求所具有的关键性的、必要的或是本质的特性或部件。本发明仅仅由所附权利要求来限定，其中包括了在本申请的申请过程中做出的任何修改和这些权利要求的等价物。

Claims (18)

1.一种用于在分组交换核心网络中建立共享的点到多点的通信环境的方法，该方法包括：

从关联于第一移动站MS的第一服务通用分组无线电服务GPRS支持节点SGSN向关联于第二MS的归属位置寄存器HLR传送一个查询，其中该查询请求关于第二MS的信息；

在第一SGSN上从HLR接收关于第二MS的信息；

从第一SGSN向关联于第二MS的第二SGSN传送一个激活用于第二MS的共享的分组数据协议PDP上下文的请求，并且在第一SGSN与第二SGSN之间建立一条新隧道；以及

在第一SGSN上从第二SGSN接收一个消息，该消息表示已经激活了用于第二MS的共享的PDP上下文，由此能够使用用于第二MS的共享的PDP上下文来将通用分组无线电服务隧道协议GTP数据路由到第一MS和第二MS这两者。

2.权利要求1的方法，还包括：

响应于所述激活用于第二MS的共享的分组数据协议PDP上下文的请求，从第二SGSN向网关GPRS支持节点GGSN传送一个PDP上下文激活请求。

3.权利要求2的方法，还包括：

响应于所述PDP上下文激活请求，在GGSN上利用PDP上下文来为第一MS和第二MS这两者构造一个映射表，其中该映射表包括将第一MS和第二MS的PDP上下文联系在一起的索引，以及

由第二SGSN向第二MS请求利用来自映射表的PDP地址激活共享的PDP上下文。

4.权利要求1的方法，其中从第一SGSN向关联于第二MS的第二SGSN传送激活用于第二MS的共享的分组数据协议PDP上下文的请求的步骤发起一个标准的网络请求的PDP上下文激活过程。

5.权利要求4的方法，其中所述标准的网络请求的PDP上下文激活过程符合第三代伙伴项目3GPP技术规范23.060。

6.权利要求1的方法，其中该方法符合第三代伙伴项目3GPP标准。

7.权利要求1的方法，其中能够路由到第一MS和第二MS这两者的GTP数据包括在GGSN上接收的来自因特网的数据。

8.权利要求1的方法，其中能够路由到第一MS和第二MS这两者的GTP数据包括在GGSN上经由第三代伙伴项目3GPPGi接口接收的数据。

9.权利要求1的方法，其中在第一SGSN上从HLR接收的关于第二MS的信息是用于指示第二MS是否与第二SGSN相连的数据。

10.权利要求1的方法，其中由第一MS请求建立点到多点的通信环境。

11.一种用于在分组交换核心网络中建立共享的点到多点的通信环境的系统，该系统包括与第一移动站MS相关联的第一服务通用分组无线电服务GPRS支持节点SGSN，所述系统包括：

第一SGSN从第一SGSN向关联于第二MS的归属位置寄存器HLR传送一个查询，其中该查询请求关于第二MS的信息；

第一SGSN对从HLR接收的关于第二MS的信息进行处理；

第一SGSN向关联于第二MS的第二SGSN传送一个激活用于第二MS的共享的分组数据协议PDP上下文的请求，并且在第一SGSN与第二SGSN之间建立一条新隧道；以及

第一SGSN对从第二SGSN接收的消息进行处理，其中该消息表示已经激活了用于第二MS的共享的PDP上下文，由此能够利用用于第二MS的共享的PDP上下文来将通用分组无线电服务隧道协议GTP数据路由到第一MS和第二MS这两者。

12.权利要求11的系统，其中第一SGSN向关联于第二MS的第二SGSN传送激活用于第二MS的共享的分组数据协议PDP上下文的请求发起一个标准的网络请求的PDP上下文激活过程。

13.权利要求12的系统，其中所述标准的网络请求的PDP上下文激活过程符合第三代伙伴项目3GPP技术规范23.060。

14.权利要求12的系统，其中所述标准的网络请求的PDP上下文激活过程为第一MS和第二MS这两者创建一个映射表，其中该映射表包括将第一MS和第二MS的PDP上下文联系在一起的索引，使得第二MS能够利用来自映射表的PDP地址激活共享的PDP上下文。

15.权利要求11的系统，其中该系统符合第三代伙伴项目3GPP标准。

16.权利要求11的系统，其中能够路由到第一MS和第二MS这两者的GTP数据包括在GGSN上接收的来自因特网的数据。

17.权利要求11的系统，其中能够路由到第一MS和第二MS这两者的GTP数据包括在GGSN上经由第三代伙伴项目3GPPGi接口接收的数据。

18.权利要求11的系统，其中在第一SGSN上从HLR接收的关于第二MS的信息是用于指示第二MS是否与第二SGSN相连的数据。

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