CN101237393A - 一种实现快速组播业务切换的方法及设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现快速组播切换的方法及设备及系统。本发明主要包括：首先，由源端组播节点将组播切换过程中需要的组播切换参数承载于消息中传递给目的端组播节点，所述的组播切换参数包括组播组标识；之后，由目的端组播节点根据接收到的消息中承载的组播切换参数，为该终端按照该组播标识对应组播组进行相应地组播切换操作。因此，本发明可以使得终端从当前网络移动到另一网络中后，能够预先或尽量保持业务连续的情况下由终端的新的目标网络为其提供组播业务，从而使得组播数据传递过程中具有合理的优化的传递路径，并保证组播数据传递过程占用较少的网络资源，及提高组播业务整体提供时间。

Description

一种实现快速组播业务切换的方法及设备及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线通信网络中实现快速组播业务切换的技术。

背景技术

为满足业务应用的需求，在无线通信网络中提出了组播通信的概念。通过组播通信既可以增强组成员间接收数据的同步性，还可以节省大量网络资源，提高网络利用效率。因此，组播通信具有良好的应用前景。

所述的组播通信具体是由组播路由器将同一组播数据包同时发送给服务网络上的多个组播组成员，这样，组播数据只需发送一次，便可以保证所有组播组成员同时接收到同一组播数据包。

为实现组播业务，需要在无线通信网络中支持相应的组播协议，并需要在网络中设置相应的MP(组播代理)，以实现组播业务功能。

所述的组播协议是指组组播成员与组播路由器之间的组播信令规范。具体包括：一方面支持组播路由器通过发送组播查询消息获得本地链路上的组成员信息，另一方面支持组成员通过发送组成员报告响应组播路由器的查询。目前，所述的组播协议有应用于IPv4网络的IGMP(因特网组播管理协议)和应用于IPv6网络的MLD(多播监听者发现)协议。其中，所述的组播路由器之间则根据组播路由协议构建组播转发树，用以传递组播数据。若需要实现组播业务，则组播路由器必须先加入对应的组播转发树。

所述的MP实现的功能包括：对于其下行接口上的MS而言，MP行为类似于组播路由器。MP负责向其下行接口上的MS发送组播查询和组播数据，维护下行接口链路上的组播状态。而对于其上行接口上的组播路由器而言，MP行为类似一个普通的组播组成员，以简化MP获取组播数据的操作。

目前，已经逐步推广应用的组播技术包括IP组播技术，其主要包括节点采用移动IP技术的移动IP组播技术，所述移动IP组播包括以下两种基本加入方式：

(1)双向隧道方式

MS(移动台)，即终端设备直接以HoA(家乡地址)加入组播组，HA(家乡代理)在家乡网络代替MS加入组播组，接收组播数据，然后，通过隧道方式将组播数据传递给位于访问网络的MS。

(2)远程签署方式，

MS在访问网络直接以CoA(转交地址)加入组播组，接收组播数据。

在无线通信网络中，由于接收组播业务的终端设备的移动性使得终端设备可能在不同的接入网络之间切换，此时，便需要不同的接入网络为该终端设备提供组播数据，以实现组播业务，为此，需要在无线通信网络中实现组播业务的切换功能。具体是在不同的接入网络之间切换为终端设备提供组播数据的功能。

所述的切换通常是指将一个正处于呼叫建立状态或通信状态的MS转换到新的服务网络的过程。其中，一种普通切换过程是MS先断开旧的连接，然后建立新的连接，在整个切换过程中现有通信可能会发生中断。另一种快速切换过程则是指MS在新的网络连接完全建立之后再断开旧的网络连接，即先连接、再断开。所述的快速切换由于在切换过程中MS继续保持旧的连接，因此，切换过程不会造成MS现有通信的中断。

下面将以WiMAX(微波接入全球互通)网络为例，对现有网络中的组播业务切换的实现进行说明。

所述的WiMAX网络是一个基于标准IP协议的无线网络，如图1所示，WiMAX网络由移动节点MS，ASN(服务接入网络)和CSN(服务连接网络)三部分构成；其中，所述MS通过ASN接入网络，CSN保证MS获得可靠的IP通信连接。

图1中，R3用于表示ASN与CSN之间的网络连接，当由于MS移动或者网络资源优化等原因导致MS连接的ASN发生改变，则ASN与CSN之间的R3将相应地发生改变，从而使得MS从一个ASN迁移到另一个ASN，即发生R3迁移(即R3切换)。

基于前面所述的移动IP组播的两种不同的基本加入方式，相应的发生R3切换后，组播业务的处理方式如下：

(一)双向隧道方式

如图2所示，在该方式下，MS发生R3迁移后，仍由HA在家乡网络代替MS接收组播数据，并通过隧道方式把组播数据传递给位于外地网络(新的ASN)的MS。由于接收组播数据的HA的HoA相对固定，故MS发生R3切换时不会引起组播业务的迁移。

然而，在双向隧道方式下，由于组播数据是由HA通过隧道方式传递给每一个MS，因此，当某一ASN网络中，属于同一HA的MS大量处于外地网络中时，需要为对每一MS的组播数据建立相应的隧道，这必然严重浪费网络资源；而且，在该方式下，组播数据均需要经过HA中转，以从家乡网络传递到外地网络的MS，因此，相应的传输路径显然不是最优，这将导致组播数据产生较大的延迟，进而使得组播业务服务质量难以改善提高。

(二)普通远程签署方式

如图3所示，在该方式下，MS在访问网络(即外地ASN)直接以CoA加入组播组，接收组播数据。因此，可以有效提高网络资源利用率，并能够充分发挥组播应用的优势。

但是，在该方式下，在切换导致MS的CoA发生改变后，MS需要在新的网络下重新进行组播业务的申请加入才可以从新的ASN下接收组播数据；同时，还由于MS组播业务的从请求到重定向组播数据需要耗费一定时间，导致切换完成后MS获得组播业务可能发生较大延迟甚至中断，如果MS移动频繁，MS接收组播数据的效果得不到保证。另外，由于MS需要重新单独发送加入组播组的信令，且基于IGMP/MLD协议要求，还会重复发送状态改变报告，这样，必然导致MS信令开销增大，同时，还消耗大量的网络资源。

因此，目前可以采用的组播切换实现方案均存在相应的问题，导致无法很好地满足组播业务切换的需求。

发明内容

本发明的实施例提供了一种实现快速组播切换的方法及设备及系统，从而可以利用较少的网络资源为组播切换后的终端提供组播业务。

本发明的实施例提供了一种实现快速组播切换的方法，包括：

源端组播节点将组播切换过程中需要的组播切换参数承载于消息中传递给目的端组播节点，所述的组播切换参数包括组播组标识；

目的端组播节点根据接收到的消息中承载的组播切换参数，对该组播标识对应组播组实现组播切换操作。

本发明的实施例提供了一种组播节点设备，包括：

组播切换参数获取单元，用于获取组播切换过程中需要的组播切换参数，所述的组播切换参数包括组播组标识；

组播切换参数发送单元，用于将所述获取的组播切换参数承载于消息中传递给目的端组播节点。

本发明的实施例提供了一种组播节点设备，包括：

组播切换参数接收单元，用于接收并获取源端组播节点发送来的消息中承载的组播切换参数，所述的组播切换参数包括组播组标识；

组播切换操作单元，用于根据接收获取的组播切换参数对该组播标识对应组播组进行组播切换操作。

本发明的实施例提供了一种实现快速组播切换的系统，包括源端组播节点和目的端组播节点，其中：

所述的源端组播节点包括：

组播切换参数获取单元，用于获取组播切换过程中需要的组播切换参数，所述的组播切换参数包括组播组标识；

组播切换参数发送单元，用于将组播切换过程中需要的组播切换参数承载于消息中传递给目的端组播节点；

所述的目的端组播节点包括：

组播切换参数接收单元，用于接收并获取源端组播节点发送来的消息中承载的组播切换参数；

组播切换操作单元，用于根据接收到的消息中承载的组播切换参数，对该组播标识对应组播组实现组播切换操作。

由上述本发明提供的实施例可以看出，其可以使得终端从当前网络移动到另一网络中后，能够快速实现组播业务的切换，并由终端当前所在网络为其提供组播业务，进而使得组播数据传递过程中具有合理地传递路径，并保证组播数据传递过程占用较少的网络资源。而且，在相应的组播切换过程中，整个操作由网络侧负责完成，其对MS的要求少，从而增强组播切换过程中信令传递的可靠性，有效提高切换过程中的组播服务质量。

附图说明

图1为WiMAX网络的结构示意图；

图2为现有技术中双向隧道方式的切换实现方案示意图；

图3为现有技术中普通远程签署方式的切换实现方案示意图；

图4为本发明中的实施例一、二、三的应用环境结构示意图；

图5为本发明中的实施例一的实现过程示意图；

图6为本发明中的实施例一中的状态改变报告格式结构示意图；

图7为本发明中的实施例二的实现过程示意图；

图8为本发明中的实施例三的实现过程示意图；

图9为本发明中的实施例四、五、六的应用环境结构示意图；

图10为本发明中的实施例四的实现过程示意图；

图11为本发明中的实施例五的实现过程示意图；

图12为本发明中的实施例六的实现过程示意图；

图13为本发明中的实施例七中的通用查询信息格式结构示意图；

图14为本发明中的实施例七中的组播地址记录格式结构示意图；

图15为本发明提供的实施例八的实现过程示意图；

图16为本发明提供的实施例九的系统结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的快速组播切换实施例是在移动切换过程中，在源端实体(如源组播节点)与目的端实体(如目标组播节点)传递组播节点相关的组播信息，以便于进行相应的组播切换操作。具体可以由源端实体将需要切换的组播组标识承载于消息中传递给目的端实体，从而使得目的端实体根据接收到的消息中承载的组播标识，对该组播标识对应组播组实现组播切换操作。例如，对于采用简单IP技术的移动节点，其在不同接入网络间切换时，具体可以在两个网络的组播代理或路由器间传递所述组播切换参数。

其中，所述的消息中承载的信息还可以包括：组播迁移指示(或称为组播切换指示)、组播组数目、加入组播组信息、组播组地址、组播源标识、组播业务剩余时间信息、用户签约业务内容信息中的至少一项；

除此之外，所述组播切换参数还可以包括组播安全相关参数，其具体包括但不限于用户帐号、用户密码、密码和/或帐号的生命周期和组播业务密钥等相关参数中的至少一项；

再者，所述组播切换参数还可以包括组播计费相关信息，其具体包括但不限于用户组播业务起始时间、用户组播业务终止时间、用户签约剩余可用业务时间和用户组播计费方式等相关参数中的至少一项。

需要说明的是，在本发明提供的实施例中，目标网络中作为目标组播节点的组播代理或路由器可以拒绝执行快速组播切换；如果目标网络中组播代理或路由器拒绝执行快速组播切换或执行失败，其应在切换响应信令中或单独发送给服务网络中的组播代理或路由器以告知其快速组播切换没有开始或没有完成。

为便于实现所述的快速组播切换，可以选择利用已有的消息进行所述组播切换过程中需要的组播切换参数的传递；例如，在wimax网络中，具体可以通过移动节点进行R3迁移过程传递所述的组播切换参数；。

本发明提供的实施例可以应用于各种不同的网络场景，下面将以几个具体的应用实施例对本发明应用于不同网络场景下的实现方式进行说明。

实施例一

在该实施例一中，相应的应用场景如图4所示，其中，ASN-GW(接入服务网网关)同时作为组播路由器负责实现本地网络中的组播业务。

在该实施例中，具体是在进行R3切换时，由ASN-GW根据收到的组播切换上下文信息，预先加入组播转发树，并在R3切换完成后向MS发送组播数据。

在图4中，ASN-GW除了正常执行WiMAX已定义的各项功能之外，同时也充当组播路由器，实现组播路由器的功能。在切换过程中，当前服务网络的ASN-GW在通用查询消息和MS最近发送的IGMP/MLD报告基础上，提取相应的参数作为组播切换参数构成组播切换上下文消息，并将其封装在发送给目标网络ASN-GW的R3_Relocation.Response(R3重定位响应)消息中，而目标网络的ASN-GW则根据接收到的组播切换上下文信息预先加入组播转发树。成功加入组播转发树后，目标网络的ASN-GW负责将状态改变报告封装在R3_Relocation.Confrim(R3重定位确认)消息中发送给当前网络ASN-GW，当前网络ASN-GW收到该消息后释放MS占用的组播资源。

由于WiMAX网络中ASN-GW维护每个MS的连接状态信息，故ASN-GW在MS离开组播组之后不必再继续向网络发送组播查询消息。而且，根据实际需要，ASN-GW能够在R3_Relocation.Response/Confirm消息中添加相关信息，与网络中的鉴权、计费功能实体配合完成组播切换后的组播业务的认证、计费任务。

下面将结合附图对相应的快速组播切换过程的实施过程进行说明。参照图4所示，相应的组播切换具体如图5所示，相应的处理过程包括：

步骤51，在目标ASN-GW上确定用户发生R3迁移后，则向用户当前的服务ASN-GW发送R3重定位请求消息；

在切换前，组播数据先到达当前服务ASN-GW，然后，通过数据通道将组播数据转发到MS；而当MS移动到目标ASN时，则目标ASN-GW触发R3迁移，这时，目标ASN-GW将向当前服务ASN-GW发送R3重定位请求消息。

步骤52，所述服务ASN-GW收到该R3重定位消息后，则向目标ASN-GW返回R3重定位响应消息，其中，为实现快速组播切换，则需要在该响应消息中携带组播切换上下文信息作为组播切换过程中需要应用的组播切换参数；

为了可以将增加的所述组播切换上下文信息选择放置在作为R3移动管理信令的R3重定位响应消息中，则需要对所述的R3重定位响应消息进行扩展，增加Multicast Context(组播切换上下文)一项，以承载组播切换过程中需要的组播切换参数信息，具体的扩展后的R3重定位响应消息的格式如表1所示：

表1

在表1中，所述的组播切换上下文是从MLDv2/IGMPv3的通用查询和当前状态报告中提取相应的参数构成，并且，还新定义了组播切换过程中需要的组播切换参数：Seq of Record(记录的序列号)、Max Seq of Packets(最大数据包序列号)、Address of Authenticator(鉴权器地址)、User Account(用户数目)、User Password(用户中令)和Lifetime(生存时间)中的一项或多项。

所述的组播切换上下文的总体结构可以参照下述表2所示，即表1中的TLV具体格式可以如表2所示：

表2

在上述表2中，为实现该实施例而引入和新定义的TLV包括：

(1)Maximum Response Code字段的具体格式及含义如表3所示：

表3

Type	TBD
		Length in octets	1 octets
Value/值	Code field specifies the maximum time allowed before sending a respondingReport：If Code＜32768，Maximum Response Delay＝Code；If Code＞＝32768，Code represents a floating-point value as follows：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|1|exp |      mant     |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+Maximum Response Delay＝(mant|0×1000)＜＜(exp+3)
		Description/描述	最大响应代码。代码字段指定了在发送响应报告之前的最大允许时间：如果其小于32768，则最大响应延迟的值为自身的值；否则，代码代表了一个浮点值。
Parent TLV(s)	Multicast Context

即，该Maximum Response Code字段具体是在MR(组播路由器)发送询问后，等待的最长时间，超过该时间而没有收到MS的report的话，认为MS不接收组播数据。

(2)Querier′s Robustness Variable字段的具体格式如表4所示：

表4

Type	TBD
		Length in octets	1octets
Value	If non-zero，the QRV field contains the[Robustness Variable]value used by theQuerier.If the Querier′s[Robustness Variable]exceeds 7(the maximum value ofthe QRV field)，the QRV field is set to zero.It presents the times for which the MSmust send the State Change Report.
		Description	请求者的可靠性变量。
Parent TLV(s)	Multicast Context

即，该字段的具体用于在MS发送状态改变报告过程中的重发次数。另外，若当前服务ASN-GW向目标ASN-GW传递组播切换上下文信息，也是由该字段确定重传次数。

(3)Querier′s Query Interval Code字段的格式及含义如表5所示：

表5

Type	TBD
		Length in octets	1 octets

Value	Code field specifies the[QueryInterval]used by the Querier，which is representedin units of seconds：If QQIC＜128，QQI＝QQIC；If QQIC＞＝128，QQIC represents a floating-point value as follows：0 1 2 3 4 5 6 7+-+-+-+-+-+-+-+-+|1|exp |mant  |+-+-+-+-+-+-+-+-+QQI＝(mant |0×10)＜＜(e×p+3)
		Description	查询者的查询间隔代码。代码字段指定了被查询者使用的[QueryInterval]，其被以秒为单位来表示。
Parent TLV(s)	Multicast Context

该字段对应的参数用于决定Multicast Proxy(组播代理)向MS周期性发送General Query(通用查询)的时间间隔；而且，若当前服务ASN-GW向目标ASN-GW传递组播切换上下文信息，则也由该参数确定当前服务ASN-GW等待组播切换上下文确认消息的最大时间。

(4)Number of Mcast Address Records字段的格式及含义如表6所示：

表6

Type	TBD
		Length in octets	2 octets
Value	Indicates the number of Multicast Address Records in Multicast Address RecordList.
		Description	组播切换上下文的地址记录数。
Parent TLV(s)	Multicast Context

该字段对应的参数用于表示组播切换上下文中包含的组播地址记录数。

(5)Multicast Address Record[i]字段的格式及含义如表7所示：

表7

下面将对表7中各信元参数的具体含义及格式进行描述。

(5.1)Seq of Record

Type	TBD
		Length inoctets	1 octets
Value	Code＝i
		Description	记录的序列号
ParentTLV(s)	Multicast Address Record[i]

该字段对应的参数用于各记录的序列号，具体为在Multicast Context的内容过于庞大而不得不分开来发送时，为防止由组播地址记录的丢失，增加了这一字段以标识各记录，以便于目标ASN-GW根据该序列号可以发现丢失了某个组播地址记录，以请求重发，从而保证组播地址记录的可靠传递。

(5.2)Max Seq of Packets

Type	TBD
		Length inoctets	1 octets
Value	Indicates the max sequence of the packet received by MS just beforeR3MM.
		Description	包的最大序列号
ParentTLV(s)	Multicast Address Record[i]

该参数具体用于表明截止到当前服务ASN-GW代理发送组播切换上下文到目标ASN-GW的时刻，当前组播代理发送给移动站点的组播数据的最大序列号；其具体用于保证组播业务迁移前后组播数据的同步。

(5.3)Filter Mode

Type	TBD
		Length inoctets	1 octets
Value	Indicates the current listening state of that interface，with respect tothis multicast address：1-Include Mode2-Exclude Mode
		Description	过滤器模式，其值用于指出接口对该组播地址的当前的监听状态。
ParentTLV(s)	Multicast Address Record[i]

该参数用于表明过滤器模式，即表示组播代理上该下行接口关于特定组播组的源地址集采取包含模式还是排除模式。

(5.4)Multicast Address

Type	TBD
		Length inoctets	4 bytes
Value	Multicast Address
		Description	组播器地址
ParentTLV(s)	Multicast Address Record[i]

(5.5)Address of Authenticator

Type	TBD
		Length inoctets	4 bytes
Value	Address of Authenticator
		Description	鉴权器地址
Parent TLV(s)	Multicast Address Record[i]

(5.6)User Account

Type	TBD
		Length in octets	Variable
Value	User Account
		Description	用户帐户
Parent TLV(s)	Multicast Address Record[i]

(5.7)User Password

Type

TBD

Length in octets	Variable
		Value	User Password
Description	用户口令
		Parent TLV(s)	Multicast Address Record[i]

(5.8)Lifetime

Type	TBD
		Length in octets	1 octet
Value	Lifetime of the User Password or the Multicast service.
		Description	用户口令的生存时间，也可以是组播业务的生存时间，也可以同时包含这两个生存时间。
Parent TLV(s)	Multicast Address Record[i]

(5.9)Sources Address List

Type	TBD
		Length in octets	Variable
Value	Sources Address[1]，Sources Address[2]，...，Sources Address[N]
		Description	源地址列表
Parent TLV(s)	Multicast Address Record[i]

可以看出，通过上述过程便可以可靠地将实现快速组播切换所需要的各组播切换参数信息发送给目标网络中的实体(即目标网络中的组播节点)，从而便于快速组播切换的实现，使得发生切换后的用户可以在目标网络中继续开展组播业务；

为了保证目标ASN-GW能够完整地接收到组播切换上下文信息，当前服务ASN-GW应该重发([Querier′s Robustness Variable]-1)次，并且延时[Querier′s Query Interval Code]，等待目标ASN-GW返回确认消息。

步骤53，目标ASN-GW在收到确认收到完整的、携带组播切换上下文的R3重定位响应消息，则可以向用户的服务ASN-GW(即ASN-GW)单独发送一个组播切换上下文确认消息或在相邻信令中携带这一指示；

该组播切换上下文确认消息(即MContext Acknowledgement消息)的格式如表8所示：

表8

在表8中，具体定义了参数Status，该参数的具体格式及含义如下：

Type	TBD
		Length inoctets	1
Value	Code indicates whether the Target ASN-GW supports Fast MulticastHandover：1-the Target ASN-GW does not support FMH.2-the Target ASN-GW does support FMH
		Description	该状态代码指定了目标ASN-GW是否支持快速组播切换。
Parent TLV	MContext Acknowledgement

例如，如果当前服务ASN-GW接收到状态字段为1的组播切换上下文确认消息，则表明目标ASN-GW不支持快速组播切换机制，则切换后当前服务ASN-GW仍旧为MS转发组播数据；如果当前服务ASN-GW接收到状态字段为2的组播切换上下文确认消息，则表明目标ASN-GW支持快速组播切换机制，并且已经完整接收到组播切换上下文。

步骤54，在完成上述处理过程后，目标ASN-GW便可以执行将该用户加入组播组的处理过程，并为用户提供相应的组播数据；

该过程具体包括：在目标ASN-GW发送组播切换上下文确认消息的同时，发送移动IP注册请求消息到MS的HA请求家乡注册；当目标ASN-GW接收到HA返回表示注册成功的移动注册应答消息后，根据相应的组播路由协议，为MS发送加入消息以加入相关的组播组；加入成功后，组播数据将重定向到目标ASN-GW，并通过数据通道发送给MS。

步骤55，完成相应的组播切换操作后，目标ASN-GW还需要向源ASN-GW(即用户的原服务ASN-GW)发送R3重定位确认消息(即R3_Relocate.Confirm消息)，以通知源ASN-GW进行相应的资源释放、删除为该用户维护的组播信息等操作；

所述的R3重定位确认消息的具体格式如表9所示：

表9

在表9中，所述的组播报告(Multicast Report)可以是状态改变报告(State Change Report(leave，离开))或者当前状态报告(Current State Report(hold，保持))

其中，所述的状态改变报告State Change Report(leave，离开)的具体格式如图6所示，若组播地址记录数(即Nr of Mcast Address Record)为0，则组播地址记录列表为空，否则，其中记录具体的组播地址记录信息。

所的当前状态报告，其结构和状态改变报告相同，区别在于组播地址记录数以及组播地址记录列表装载MS的组播状态信息。

步骤56，源ASN-GW收到所述的R3重定位确认消息后，获知具体的组播切换情况信息，如组播切换成功或失败等；

具体为：目标ASN-GW向当前服务ASN-GW发送携带表示离开的状态改变报告的R3重定位确认消息，以表示R3切换和组播切换都已经完成，便于提示当前服务ASN-GW可以不必维护MS的组播业务；当前服务ASN-GW接收到该消息后根据相应的组播路由协议，发送离开消息退出相关的组播组；在当前ASN-GW和BS之间进行消息交互，以拆除旧的数据通道及停止当前ASN-GW对MS维护组播业务的操作。

在上述处理过程中，若目标ASN-GW无法为移动节点提供其原来所有的组播业务，即不为该用户提供组播业务功能，则需要将相应的信息告知源端组播节点(即用户当前服务ASN-GW)和/或用户；例如，目标ASN-GW可以在其发送的R3重定位确认消息中携带要求当前服务ASN-GW继续维护移动节点组播业务的当前状态报告，而不是状态改变报告；这样，当前服务ASN-GW接收到该R3重定位确认消息后，可以根据预定的处理策略，不拆除其和移动节点之间的数据通道，并将继续利用该数据通道将组播数据转发给移动节点；或者，源端组播节点在获取目标ASN-GW无法为移动节点提供其原来所有的组播业务后，还可以根据预定的处理策略，结束该用户的组播业务。

需要说明的是，对于由目标ASN-GW始发的R3迁移过程，其组播上下文传递(即快速组播切换)指示标志则可以在R3迁移请求中发送，以将目标ASN-GW是否支持快速组播切换的信息通知当前服务ASN-GW；同时，当前服务ASN-GW获知目标ASN-GW支持快速组播切换后，则由当前服务ASN-GW在R3迁移响应消息中将是否允许迁移和/或具体组播上下文发送给目标ASN-GW；目标ASN-GW可以在R3确认消息中返回操作结果。而且，在该过程中，也可以由目标ASN-GW通过单独的信令按照这样的流程进行协商并完成组播快速切换。

实施例二

在上述图5所示的处理过程中，其应用的场景中为基于PMIP(移动IP代理)的场景，在此需要说明的是，本发明提供的上述实施例还可以适用于基于CMIPv4的应用场景，在该场景下的组播切换过程的具体实现如图7所示。

在图7中，步骤71至步骤73，以及步骤75和步骤76的处理方式与图5中对应的步骤51至步骤53，以及步骤55和步骤56的处理方式相同，在此不再重复描述。而图7中的步骤74的处理方式却与图5中对应步骤54的处理方式有所不同，该步骤74的处理包括：

在目标ASN-GW发送组播切换上下文确认消息的同时，还向MS发送代理通告消息；

MS向HA发送家乡注册请求；在目标ASN-GW确认家乡注册完成后，根据相应的组播路由协议，为MS发送加入消息以加入相关的组播组；

加入成功后，组播数据将重定向到目标ASN-GW，再通过数据通道发送到MS。

实施例三

对于上述图5所示的处理过程的实施例，其还可以适用于CMIPv6(移动IPv6的客户端)的应用场景，在该场景下的组播切换过程的具体实现如图8所示。

在图8中，步骤81至步骤83，以及步骤85和步骤86的处理方式与图5中对应的步骤51至步骤53，以及步骤55和步骤56的处理方式相同，在此不再重复描述。而图8中的步骤84的处理方式却与图5中对应步骤54的处理方式有所不同，该步骤84的处理包括：

在发送组播切换上下文确认消息的同时，目标ASN-GW还向MS发送路由通告；

MS根据接收到的路由通告中的前缀信息配置转交地址；

移动节点MS发起家乡绑定更新的处理过程；

目标ASN-GW获知MS家乡绑定更新完成后，则根据相应的组播路由协议，为MS发送加入消息以加入相关的组播组；

加入成功后，组播数据将重定向到目标ASN-GW，再通过数据通道发送到MS。

实施例四

在该实施例中，参照图9所示，ASN-GW同时实现组播代理功能，用于负责本地网络的组播业务。MP(组播代理)相对于下行接口连接的MS，其实现功能类似组播路由器，同时还能与目标网络中鉴权、计费实体配合实现组播业务的鉴权、计费功能。而对于上行接口连接的组播核心网络(组播转发树)，MP实现的功能类似组播组成员。

在该实施例中，在切换过程中，当前服务网络的ASN-GW在通用查询消息和MS最近发送的IGMP/MLD报告基础上，提取参数构成组播切换上下文信息，并将其封装在发送给目标网络ASN-GW的R3_Relocation.Response消息中；目标网络的ASN-GW则根据接收到的组播切换上下文信息预先加入组播组；成功加入组播组后，目标网络的ASN-GW负责将状态改变报告封装在R3_Relocation.Confrim消息中，当前网络ASN-GW收到后释放MS占用的组播资源。

(1)ASN-GW在下行接口上的行为与组播路由器在其所服务的子网中的行为一样，发送组播询问、接收组播报告，以及维护节点的组播状态；

(2)ASN-GW在上行接口上的行为与一个子网中的监听某些组播组的一个普通节点一样，接收来自上行接口所在子网组播路由器的组播询问，发送相应的组播报告；而不需要像一般的组播路由器那样，在上行接口上运行组播路由协议，加入相应的组播树。

在该实施例中，相应的组播切换处理过程如图10所示，其中，步骤101至步骤103与实施例一中的步骤51至步骤503提供的处理过程相同，步骤106与实施例一中的步骤506相同，下面将对不同于图5所示处理过程的步骤进行说明：

步骤104，由目标ASN-GW为发生R3迁移的用户提供组播业务；

即在目标ASN-GW发送组播切换上下文确认消息的同时，发送移动IP注册请求消息到MS的HA请求家乡注册；当目标ASN-GW接收到HA返回表示注册成功的移动注册应答消息后，根据相应的组播管理协议(如MLD或者IGMP)，为MS从其上行接口发送状态改变报告消息到相应的组播路由器，请求组播数据；维护ASN-GW上行接口的组播路由器加入了相关组播组后，组播数据将重定向到目标ASN-GW，再通过数据通道发送到MS；

步骤105，目标ASN-GW向当前服务ASN-GW发送携带表示离开的状态改变报告的R3重定位确认消息，表示R3切换和组播切换都已经完成，并提示当前服务ASN-GW可以不再继续维护MS的组播业务；当前服务ASN-GW接收到该消息后，根据相应的组播管理协议(如MLD或者IGMP)，从其上行接口发送状态改变报告表达所维护组播状态的改变。

实施例五

该实施例与实施例四类似，相应的组播切换处理过程如图11所示，其中，步骤111至步骤113与实施例一中的步骤51至步骤503提供的处理过程相同，步骤116与实施例一中的步骤506相同，下面将对图11中不同于图5所示处理过程的步骤进行说明：

步骤114，在由目标ASN-GW为发生R3迁移的用户提供组播业务；

具体为：发送组播切换上下文确认消息的同时，目标ASN-GW向MS发送代理通告消息；MS向HA发送家乡注册请求，当目标ASN-GW接收到HA返回表示注册成功的移动注册应答消息后，根据相应的组播管理协议(如MLD或者IGMP)，为MS从其上行接口发送状态改变报告消息到相应的组播路由器，要求组播数据；加入成功后，组播数据将重定向到目标ASN-GW，再通过数据通道发送到MS。

步骤115与图10中的步骤105提供的处理过程相同，在此不再详述。

需要说明的是，若目标ASN-GW无法为移动节点提供其原来所有的组播业务，则目标ASN-GW应该发送R3重定位确认消息携带要求当前服务ASN-GW继续维护移动节点组播业务的当前状态报告，而不是状态改变报告；这样，当前服务ASN-GW接收到该R3重定位确认消息后，将不会拆除其与移动节点之间的数据通道，并将继续利用该数据通道将组播数据转发给移动节点。

实施例六

该实施例也与实施例四类似，相应的组播切换处理过程如图12所示，其中，步骤121至步骤123与实施例四中的步骤101至步骤103提供的处理过程相同，步骤125和步骤126与实施例四中的步骤105和步骤106相同，下面将对图12中不同于图5所示处理过程的步骤进行说明：

步骤124，在由目标ASN-GW为发生R3迁移的用户提供组播业务；

具体为：在发送组播切换上下文确认消息的同时，目标ASN-GW向MS发送路由通告；MS根据接收到的路由通告中的前缀信息配置转交地址；移动节点发起家乡绑定更新，且目标ASN-GW在得知MS家乡绑定更新完成后，根据相应的组播管理协议(如MLD或者IGMP)，为MS从其上行接口发送状态改变报告消息到相应的组播路由器，要求组播数据；加入成功后，组播数据将重定向到目标ASN-GW，再通过数据通道发送到MS。

实施例七

在该实施例中，在组播切换过程中传递的组播切换参数与实施例一描述的各组播切换参数基本相同。相应的区别在于，该实施例中是将现有协议进行了封装，通过在WIMAX信令系统中的传递来实现本发明方案目的。该实施例中，作为组播节点的ASN-GW同样需要负责本地网络的组播业务，其具体可以是MR(组播路由器)，也可以是MP。

在该实施例中，仍然采用R3重定位响应消息进行组播切换参数(即组播切换上下文，MulticastContext)的传递，相应的R3重定位响应消息的格式参见方案1中的表1。在此，还将原组播路由器(组播代理)发送的通用查询和移动节点最近发出的当前状态报告封装在组播切换上下文中，并且新定义了组播切换参数：Address of Authenticator(鉴权器地址)、User Account(用户帐户)、UserPassword(用户口令)和Lifetime(生存时间)；所述的组播切换上下文的格式如表10所示：

表10

在表10中，SF Classifiers、SF QoS、CID(associated with the SFID)、AK Context(associatedwith the CID)是Wimax所定义的参数。

在原组播路由器(组播代理)和移动节点所交互的General Query消息和Current State Record消息被封装在组播切换上下文中；其中，所述的通用查询General Query的封装格式如图13所示，该通用查询中各字段为按照MLDv2/IGMPv3协议定义；所述的当前状态报告的封装格式如图6所示，在图6中，相应的组播地址记录的格式如图14所示，同样在，当前状态报告及其组播地址记录的各字段也是按照MLDv2/IGMPv3协议所定义。

另外，在表10中，新增加的组播切换参数：Address of Authenticator、User Account、UserPassword、Lifetime的格式分别如下：

(1)Address of Authenticator

Type	TBD
		Length in octets	4bytes
Value	Address of Authenticator
		Description
Parent TLV(s)	Multicast Context

(2)User Account

Type	TBD
		Length in octets	Variable
Value	User Account
		Description
Parent TLV(s)	Multicast Contex

(3)User Password

Type	TBD
		Length in octets	Variable
Value	User Password
		Description
Parent TLV(s)	Multicast Contex

(4)Lifetime

Type	TBD
		Length in octets	1 octet
Value	Lifetime of the User Password or the multicast service.
		Description	用户口令的或组播业务的生存期。
Parent TLV(s)	Multicast Contex

在该实施例中，相应的组播切换上下文确认消息(MContext Acknowledgement)，以及R3重定位确认消息(R3_Relocate.Confirm)的格式与前面实施例一中描述的消息格式相同，在此不再详述。

基于该实施例七中的消息封装格式相应的组播切换处理过程与之前描述的组播切换处理过程相同，在此不再重复描述。

实施例八

该实施例中，ASN-GW负责本地网络的组播业务，其既可以是MR，也可以是MP。ASN-GW同时能够支持不采用移动IP协议移动节点的组播。

也就是说，ASN-GW除了正常执行WiMAX已定义的各项功能之外，也负责本地网络的组播业务。在切换过程中，当前服务网络的ASN-GW负责将通用查询消息和MS最近发送的IGMP/MLD报告的相关信息封装在R4数据通路建立或切换请求消息中；目标网络的ASN-GW则根据接收到的切换上下文信息预先加入组播转发树或重构组播树；成功加入组播转发树后，目标网络的ASN-GW负责把状态改变报告封装在R4数据通路建立确认或切换确认消息中，当前网络ASN-GW收到后释放MS占用的组播资源。

在该实施例中，由于WiMAX网络中ASN-GW维护每个MS的连接状态信息，故ASN-GW在MS离开组播组之后可以不再继续向网络发送组播查询消息。

下面将结合附图将该实施例八的具体实现过程进行说明。如图15所示，包括：

1)终端发起空口切换请求；

2)服务接入网收到所述切换请求后向服务网关发起切换请求；

3)服务网关中的切换功能实体收到所述切换请求后，向目标网关切换功能实体发起切换请求，其中包含要求进行组播相关信息的迁移的指示(在此还可以是切换指示)和相关的组播切换上下文信息；

4)目标网关向目标基站发起切换请求；

5)目标基站向目标网关回以切换响应；

6)目标网关向服务网关发出切换回应，即返回切换响应消息，其中可以包含对要求进行组播迁移的结果，即是否允许进行组播迁移；

7)服务网关向服务基站发起切换回应；

8)服务基站向终端回应切换响应；

9)至11)终端向服务基站发送响应确认消息，并将所述的确认依次通知服务网关、目标网关、目标基站；

12)至19)进行目标网络与服务网络之间R4通路建立，且相应的切换过程完成，终端进入目标网络；

20)至27)终端发起DHCP(动态主机配置协议)请求，并通过DHCP过程获得IP地址及主机配置信息；

28)目标ASN-GW获得该终端的IP地址后，根据之前传递过来的组播相关信息(即组播切换上下文信息)代表终端加入组播组；

29)目标组播代理通知移动终端关于当前的组播信息和状态或是否迁移成功的结果。

在上述图15所示的处理过程中，具体是通过切换消息进行组播切换参数的传递，即借助ASN-GW之间的切换信令传递组播上下文信息，以保证组播切换过程的实现。从而解决因简单IP无R3迁移过程而无法利用前面描述的各实施例进行组播切换的问题。

需要指出的是，上述处理过程仅是针对简单IP情况下的一个具体的应用实施例。通过切换信令进行组播参数传递的条件是组播的实施点(即实施组播业务的组播业务节点)也在服务ASN向目标ASN进行转换。如果服务ASN上没有进行组播业务的支持，或没有对该移动终端的组播业务进行支持(如用户的组播业务由锚定ASN进行提供，而在服务ASN上不支持组播业务，但在目标ASN上支持组播业务，此时仍需要地相应的迁移操作)，则相应的快速组播切换的流程按照目前的wimax架构可以采用所述的PMIP/CMIP的R3迁移处理流程类似的处理过程，不同的是在该处理过程中无MIP注册过程发生，而且，在相应的处理过程中可以不采用R3迁移信令来表示或实现简单IP的相应过程，即可以采用专用于组播切换过程中的单独建立的组播切换消息，或通过简单IP环境下网络侧的ASN-GW之间的切换信令来实现。

实施例九

在该实施例中，提供了一种实现快速组播切换的系统的实施例，其结构如图16所示，具体包括源端组播节点和目的端组播节点，其中：

源端组播节点，用于将组播切换过程中需要的组播切换参数承载于消息中传递给目的端组播节点；

目的端组播节点，用于根据接收到的消息中承载的组播切换参数，对该组播标识对应组播组实现组播切换操作。

下面将结合图16，对所述的源端组播节点和目的端组播节点的结构分别进行说明。

(一)源组播节点，即源组播节点设备，包括：

组播切换参数获取单元，用于获取组播切换过程中需要的组播切换参数，所述的组播切换参数包括组播组标识，以及组播迁移指示或切换指示、组播组数目、加入组播组信息、组播组地址、组播源标识、组播安全相关参数和组播计费相关信息中的至少一项；

组播切换参数发送单元，用于将所述获取的组播切换参数承载于消息中传递给目的端组播节点；具体可以将所述的组播参数封装于R3迁移过程中交互的R3重定位响应消息或切换过程中交互的消息中发送。

另外，所述的源端组播节点还包括组播切换结果获知单元，用于在根据获取的组播切换结果确定目的端组播节点不为该用户提供组播业务功能(如目的端组播节点拒绝提供或组播切换失败等)时，则控制本地源端组播节点继续为该用户提供组播业务功能。

(二)目的端组播节点，即目的端组播节点设备，包括：

(1)组播切换参数接收单元，用于接收并获取源端组播节点发送来的消息中承载的组播切换参数，所述的组播切换参数包括组播组标识；

(2)组播切换操作单元，用于根据接收获取的组播切换参数对该组播标识对应组播组进行组播切换操作，该组播切换操作单元具体包括：

组播通道建立单元，用于根据收到的组播切换参数预先为发生组播切换的用户建立组播通道，并通过建立的组播通道为该用户提供组播业务；

组播切换结果通知单元，用于在完成相应的组播通道的建立后，通知源端组播节点停止为该用户维护组播业务，并拆除相应的组播通道。

(3)拒绝切换通知单元，所述的目的端组播节点可选地还包括该拒绝切换通知单元，用于将其拒绝为该用户提供组播业务功能的信息通知源端组播节点。

综上所述，本发明提供的各个实施例，可以使得终端从当前网络移动到另一网络中后，能够令组播数据传递过程中占用的网络资源较低，且可以保证传递路径更为合理；

在相应的组播切换过程中，整个操作完全由网络侧负责完成，其对MS的要求少；而且，目标网络还可以预先加入组播组，省去了切换结束后MS重新加入组播组时间延迟，MS也不再需要重新发送组播加入信令，节省信令开销，从而可以增强组播切换过程中信令传递的可靠性，有效提高切换过程中的组播服务质量；

另外，本发明提供的各实施例还可以使得在组播切换过程中，能够提供较全面的MS组播信息，以有效支持用户计费、鉴权等处理，从而便于组播业务的推广应用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1. 一种实现快速组播切换的方法，其特征在于，包括：

源端组播节点将组播切换过程中需要的组播切换参数承载于消息中传递给目的端组播节点，所述的组播切换参数包括组播组标识；

目的端组播节点根据接收到的消息中承载的组播切换参数，对该组播标识对应组播组实现组播切换操作。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的组播切换参数还包括：组播迁移指示或切换指示、组播组数目、加入组播组信息、组播组地址、组播源标识、组播安全相关参数和组播计费相关信息中的至少一项。

3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述组播安全相关参数包括用户帐号、用户密码、密码和/或帐号的生命周期和组播业务密钥中的至少一项。

4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述组播计费相关信息包括用户组播业务起始时间、用户组播业务终止时间、组播业务剩余时间信息、用户签约业务内容信息、用户签约剩余可用业务时间和用户组播计费方式中的至少一项。

5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的消息包括：R3迁移过程中交互的消息或切换过程中交互的消息或单独建立的组播切换消息。

6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

在源端组播节点和目的端组播节点之间传递组播切换上下文确认消息和R3重定位确认消息中的至少一条消息，且通过各消息传递的信息还包括通用查询指示、状态报告和状态改变报告中的至少一项。

7. 根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述的实现组播切换操作的步骤包括：

目的端组播节点收到所述的组播切换参数后，根据所述组播切换参数预先为发生组播切换的用户建立组播通道，并通过建立的组播通道为该用户提供组播业务；

完成相应的组播通道的建立后，目的端组播节点通知源端组播节点停止为该用户维护组播业务，拆除相应的组播通道。

8. 根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，若目的端组播节点不为该发生迁移的用户提供组播业务功能，则所述的方法还包括：目的端组播节点将其不为该用户提供组播业务功能的信息告知源端组播节点和/或用户。

9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的源端组播节点获知目的端组播节点不为该用户提供组播业务功能，则源端组播节点将继续为该用户提供组播业务功能。

10. 一种组播节点设备，其特征在于，包括：

组播切换参数获取单元，用于获取组播切换过程中需要的组播切换参数，所述的组播切换参数包括组播组标识；

组播切换参数发送单元，用于将所述获取的组播切换参数承载于消息中传递给目的端组播节点。

11. 根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述的组播切换参数获取单元具体用于获取的组播参数包括：组播组标识，以及组播迁移指示或切换指示、组播组数目、加入组播组信息、组播组地址、组播源标识、组播安全相关参数和组播计费相关信息中的至少一项。

12. 根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于，所述的组播切换参数发送单元，具体用于将所述的组播参数封装于R3迁移过程中交互的R3重定位响应消息或切换过程中交互的消息中或单独的用于组播切换的信令中，并发送。

13. 根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于，该设备中还包括组播切换结果获知单元，用于在根据获取的组播切换结果确定目的端组播节点不为该用户提供组播业务功能时，控制本地源端组播节点继续为该用户提供组播业务功能。

14. 一种组播节点设备，其特征在于，包括：

组播切换参数接收单元，用于接收并获取源端组播节点发送来的消息中承载的组播切换参数，所述的组播切换参数包括组播组标识；

组播切换操作单元，用于根据接收获取的组播切换参数对该组播标识对应组播组进行组播切换操作。

15. 根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述的组播切换操作单元包括：

组播通道建立单元，用于根据收到的组播切换参数预先为发生组播切换的用户建立组播通道，并通过建立的组播通道为该用户提供组播业务；

组播切换结果通知单元，用于在完成相应的组播通道的建立后，通知源端组播节点停止为该用户维护组播业务，拆除相应的组播通道。

16. 根据权利要求14或15所述的设备，其特征在于，该设备还包括拒绝切换通知单元，用于将其拒绝为该用户提供组播业务功能的信息通知源端组播节点。

17. 一种实现快速组播切换的系统，其特征在于，包括源端组播节点和目的端组播节点，其中：

所述的源端组播节点包括：

组播切换参数获取单元，用于获取组播切换过程中需要的组播切换参数，所述的组播切换参数包括组播组标识；

组播切换参数发送单元，用于将组播切换过程中需要的组播切换参数承载于消息中传递给目的端组播节点；

所述的目的端组播节点包括：

组播切换参数接收单元，用于接收并获取源端组播节点发送来的消息中承载的组播切换参数；

组播切换操作单元，用于根据接收到的消息中承载的组播切换参数，对该组播标识对应组播组实现组播切换操作。

18. 根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述的源端组播节点中的组播切换参数获取单元具体用于获取的组播参数包括组播组标识，以及组播迁移指示或切换指示、组播组数目、加入组播组信息、组播组地址、组播源标识、组播安全相关参数和组播计费相关信息中的至少一项。

19. 根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述的源端组播节点中的组播切换参数发送单元具体用于将所述的组播参数封装于R3迁移过程中交互的R3重定位响应消息或切换过程中交互的消息中。

20. 根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述的目的端组播节点的组播切换操作单元具体包括：

组播通道建立单元，用于根据收到的组播切换参数预先为发生组播切换的用户建立组播通道，并通过建立的组播通道为该用户提供组播业务；

组播切换结果通知单元，用于在完成相应的组播通道的建立后，通知源端组播节点停止为该用户维护组播业务，拆除相应的组播通道。

21. 根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述的目的端组播节点还包括拒绝切换通知单元，用于将其拒绝为该用户提供组播业务功能的信息通知源端组播节点。

22. 根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述的源端组播节点还包括组播切换结果获知单元，用于在根据获取的组播切换结果确定目的端组播节点不为该用户提供组播业务功能时，根据预定的处理策略，继续为该用户提供组播业务功能或结束该组播业务。

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