CN101272520A - 在系统架构演进中支持多媒体广播组播业务的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种支持多媒体广播组播业务(EMBMS)的系统结构，包括：广播组播服务中心，用于发起多媒体广播组播的控制信令和承载业务；系统架构演进网关(SAE GW)，用于接收多媒体广播组播业务数据和控制信令或来自其它网络的业务数据，并转发所接收到的业务数据和控制信令；广播组播管理实体(BME)，用于接收、处理和转发多媒体广播组播业务的控制信令，并针对每项多媒体广播组播业务确定需要接收这些信令的增强基站(eNodeB)；和组播用户平面实体(mUPE)，用于接收多媒体广播组播业务数据，并在演进的分组核心网中对接收的多媒体广播组播业务数据进行核心网的处理，向下游节点发送处理后的多媒体广播组播业务数据。

Description

在系统架构演进中支持多媒体广播组播业务的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种在无线通信系统的核心网中支持演进多媒体广播组播业务(EMBMS：Evolved Multimedia Broadcast/Multicast Service)的架构体系，特别是，涉及在3GPP(第三代合作伙伴计划)的系统架构演进/长期演进(SAE/LTE)中支持EMBMS的核心网架构和使用该架构的方法。
背景技术
3GPP在2005年启动了长期演进研究项目(LTE：Long TermEvolution)，希望以更高的数据吞吐量和更好的网络性能，为运营商和用户不断增长的需求提供支持。
多媒体广播组播业务(MBMS)是3GPP REL6引入的一项业务，是指一个数据源向多个用户发送数据的点到多点业务，从而实现网络(包括核心网和接入网)资源共享，以尽可能少的资源实现对尽可能多的、具有相同需求的多媒体用户的服务。在无线接入网，MBMS业务通过使用公共传输信道和公共无线承载，既能实现纯文本低速率的消息类组播和广播，也能实现较高速率的多媒体业务的组播和广播，例如，手机电视。
图1示意性地示出了移动通信网络，作为WCDMA系统的示例。如图1所示，移动通信网络中的多个基站(NodeB)11，12，13等连接到基站控制器(RNC)10。一个无线网络控制器10管理若干基站，NodeB和RNC通过有线传输连接，两者之间的接口定义为Iub接口。RNC 10还可以通过Iu接口与系统架构演进网(CN)的SGSN设备相连。。
图2是3GPP Re16版本的MBMS网络结构的示意图。支持MBMS的网元主要包括：BM-SC(广播组播业务中心)、GGSN(GPRS网关支持节点)、SGSN(服务网关支持节点)、接入网(UTRAN)包括基站(NodeB)和无线网络控制器(RNC)、UE(用户设备)。BM-SC是内容提供者的入口，用于授权和在PLMN(陆上公用移动通信网)中发起MBMS承载业务，并按照预定时间计划传送MBMS数据。无线网络控制器对MBMS承载业务进行无线资源的分配和控制，并将MBMS数据通过传送到基站。基站负责通过空中接口高效地传送MBMS业务数据和控制信令。
从REL7版本开始，3GPP定义了SAE/LTE的规范，为了简化网络架构和降低时延，SAE/LTE取消了网元无线网络控制器(RNC)。RNC的功能被分散到演进的NodeB(eNode B)和核心网中。与演进前的网络结构相比，目前基于SAE/LTE的网络结构更加平坦。无线接入网部分由原有的两个网络节点结构(基站NodeB+无线网络控制器RNC)简化成一个网络节点结构(增强基站eNodeB，以下简写作eNB)。在SAE/LTE的网络结构中，MBMS被称为EMBMS(Evolved-MBMS，演进多媒体广播组播业务)。
但是在目前的规范中，在系统架构演进网方面，只有支持单播业务的架构体系，而没有提出在系统架构演进网中支持MBMS的系统架构。因此，需要在系统架构演进中实现支持MBMS的系统架构演进网实体。
发明内容
本发明的目的是提供一种支持演进的多媒体广播组播业务的系统结构和方法，能够在系统架构演进中支持演进的多媒体广播组播业务(EMBMS)，使得EMBMS的控制信令和业务数据有效地到达eNBs。
为了实现本发明，根据本发明的一个方面，提供一种支持演进的多媒体广播组播业务的系统结构，包括：广播组播服务中心，用于发起多媒体广播组播的控制信令和承载业务；系统架构演进网关，用于接收多媒体广播组播业务数据和控制信令或来自其它网络的业务数据，并转发所接收到的业务数据和控制信令；广播组播管理实体，用于接收、处理和转发多媒体广播组播业务的控制信令，并针对每项多媒体广播组播业务数据确定需要接收这些信令的增强基站；和组播用户平面实体，用于接收多媒体广播组播业务数据，并在演进的分组系统架构演进中处理接收的多媒体广播组播业务数据，向下游节点转发处理后的多媒体广播组播业务数据。
根据本发明的另一个方面，提供一种在系统架构演进中支持多媒体广播组播业务的方法，包括步骤：广播组播服务中心发起多媒体广播组播承载业务，并转发给系统架构演进网关，或其他网络发送数据到系统架构演进网关；系统架构演进网关(SAE GW)接收到多媒体广播组播业务数据或来自其它网络的业务数据后，转发给组播用户平面实体；组播用户平面实体接收到多媒体广播组播业务数据后，在演进的分组核心网中对接收到的多媒体广播组播业务数据进行核心网的处理，并向下游节点发送处理后的多媒体广播组播业务数据。
根据本发明的再一个方面，提供一种在系统架构演进中传送多媒体广播组播业务的方法，包括步骤：广播组播服务中心发起多媒体广播组播业务会话开始消息，并将多媒体广播组播业务会话开始消息传送到对应的系统架构演进网关；系统架构演进网关接收到多媒体广播组播业务会话开始消息后，将接收的多媒体广播组播业务会话开始消息转发到对应的广播组播管理实体；系统架构演进网关向广播组播服务中心返回接收到多媒体广播组播业务会话开始消息的响应消息，以确认接收到该消息；广播组播管理实体接收系统架构演进网关所转发的多媒体广播组播业务会话开始消息，并将接收的多媒体广播组播业务会话开始消息转发到处在多媒体广播组播业务服务区中的、与广播组播管理实体连接的每个增强基站；广播组播管理实体向系统架构演进网关返回接收到多媒体广播组播业务会话开始消息的响应信息，以确认接收到该消息；增强基站向广播组播管理实体返回接收到多媒体广播组播业务会话开始消息的响应消息，以确认该增强基站已经接收到多媒体广播组播业务会话开始消息。
附图说明
通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：
图1是表示WCDMA的无线接入网的系统结构的示意图；
图2是表示Re16版本的MBMS的网络拓扑结构的示意图；
图3是根据本发明实施例支持MBMS的系统架构演进的示意图；和
图4是根据本发明实施例在支持MBMS系统架构演进中传送业务数据的过程的流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。
下面参考图3描述根据本发明实施例在演进的分组系统架构演进中支持MBMS的系统架构的示意图。
在图3中，粗线表示新加入的功能元件和接口。细线表示现有技术中已有的功能元件和接口。该架构以移动网络为中心，从而支持固定接入和3GPP之间的移动性。
如图3所示，该实施例给出了以分开的用户平面和控制平面在演进的分组核心中支持演进的MBMS的结构。
如图3所示，本实施例的系统架构中包括BM-SC(广播组播业务中心)41，服务SAE GW(服务系统架构演进网关)42，PDN SAE GW(分组数据网系统架构演进网关)43，广播组播管理实体(BME)44，eNB(增强基站)45，用户设备(UE)46，移动性管理实体(MME)47，PCRF(策略和计费规则功能)48，HSS(归属用户服务器)49，SGSN(服务网关支持节点)50，和运营商的IP业务。
根据本发明，支持服务SAE GW(系统架构演进网关)和PDN(分组数据网)SAE GW位于同一个物理节点的配置，和服务SAE GW与PDNSAE GW位于不同物理节点的配置。就是说，服务SAE GW和PDN(分组数据网)SAE GW可以是分开的。在本发明中，为了简化起见。以服务SAE GW与PDN SAE GW位于同一个物理节点为例进行描述。
在本实施例中，BM-SC(广播组播业务中心)41通过逻辑接口SGmb和SGi与SAE GW相连。逻辑接口SGmb可以是用于Re16 MBMS的Gmb接口之一的演进接口，SGi可以是用于Re16核心网络的Gi接口之一的演进接口。应该指出，本发明不限于此，逻辑接口SGmb和SGi也可以像现有协议中定义的那样称之为“参考点”。逻辑接口SGi和SGmb分别是用户平面和控制平面的参考点。3GPP网络和数据分组网(PDN)通过参考点SGi相连。SGi和SAE/LTE版本之前的网络相比，对应于Gi和Wi参考点，合并了两者的功能。其中Gi支持3GPP网络接入PDN，而Wi支持非3GPP网络接入PDN。另外，接口SGmb和SAE/LTE版本之前的接口Gmb相对应，两者是EMBMS业务专用的一个参考点。因为网络的演进减少了核心网的控制信令，与接口Gmb相比，接口SGmb可以不再需要支持用户的订阅以及用户的认证等信令。
连接BM-SC 41和运营商IP业务的逻辑接口Sx用于通过MBMS承载业务来支持，例如，IMS(IP多媒体子系统)用户业务。BME 44通过逻辑接口S12与服务SAE GW 42相连。另外，BME 44通过逻辑接口S1_BME与增强基站(eNB)45相连。
本发明提出的用于MBMS的分开的逻辑功能实体与单播(unicast)业务中的逻辑功能实体不同，即移动性管理实体(MME)用于控制平面，而用户平面实体(UPE)用于用户平面。在本实施例中，由分开的逻辑功能实体，即EMBMS广播组播管理实体(BME)来完成与EMBMS有关的控制平面功能。由组播用户平面实体(mUPE)来实施与EMBMS有关的用户平面功能。
另外，如图5所示，服务SAE GW 42可以通过S1_U接口与eNB 45相连。此外，服务SAE GW 42可以通过S11接口和S4接口分别与MME 47和SGSN 50相连。PDN SAE GW 43可以通过SGi与运营商的IP业务连接。PDN SAE GW 43可以通过S7接口与策略和计费规则功能(PCRF)48相连。PCRF 48可以通过Rx接口与运营商的IP业务相连。eNB 45可以经过逻辑接口S1_MME与MME 47相连。MME 47可以经过接口S3和S6a分别与服务网关支持节点(SGSN)50和归属用户服务器(HSS)49相连。UE 46可以通过LTE_Uu与eNB相连。此外，GERAN网和UTRAN网分别通过Gb和Iu接口与SGSN相连。
广播组播服务中心(BM-SC)41和3GPP Re16中的BM-SC的功能相同。BM-SC 41是内容提供者的入口，用于发起EMBMS承载业务，发出MBMS会话开始消息，并按照预定时间计划传送MBMS数据。BM-SC 41将EMBMS业务内容通过广播或组播方式发送，作为向移动终端提供服务的起点。系统架构演进网关与BM-SC 41之间的信令通过逻辑接口SGmb和SGi进行交换。应该指出，BM-SC 41也可以通过其它方式发出消息和数据。另外，BM-SC 41还要确保网络的安全性。
PDN SAE GW 43接收来自BM-SC 41的MBMS业务数据和控制信令或来自其它网络设备的业务数据和控制信令，并在本地存储业务参数。PDN SAE GW 43向服务SAE GW42转发收到的这些业务数据。服务SAEGW 42接收多媒体广播组播业务数据和控制信令，接收到业务数据和控制信令后对数据进行核心网的处理，并向下游节点发送处理后的业务数据。系统架构演进网关(SAE GW)还具有EMBMS的分布树管理功能。当网络中存在多个eNB，和多个网关时，用户数据以树状结构向下发送。这种情况下，系统架构演进网关(SAE GW)与eNB 45配合，选择特定的路由使用户数据以树状的结构向下发送。
另外，分组数据网系统架构演进网关从广播组播服务中心或其他网络接收多媒体广播组播业务数据和控制信令，在本地存储业务参数，和向服务系统架构演进网关转发接收到的业务数据和控制信令。
BME 44接收、处理和转发多媒体广播组播业务的控制信令，例如，从BM-SC发出的MBMS会话开始消息，以及其它控制信令，例如，更新或停止MBMS会话开始消息等，并针对每项MBMS业务确定需要接收这些消息的增强基站。另外，BME 44存储MBMS业务的上下文，以及针对每项MBMS业务存储从服务区到eNBs的映射关系。此外，BME 44还具有EMBMS分布树管理功能。
应该指出，广播组播管理实体(BME)44可以以单独的网元来实现也可以放在MCE或MME中。
BME 44可以是单独的网络单元，作为EMBMS架构中接入网和核心网的控制面分界单元。另外，如果今后的网络演进支持增强MME，即MME不仅支持已定义的单播业务，也同时支持EMBMS业务，可以将BMC 44放置在MME中实现。另外，针对单频网络(SFN)的操作，3GPP为EMBMS的无线资源分配问题专门定义了一个多小区组播协调实体(MCE)。同样，如果今后的网络演进增强了MCE的功能，即MCE不仅处理EMBMS业务的针对SFN操作的控制面处理，也同时支持EMBMS在S1接口上的控制信令(例如，MBMS会话开始)的处理，MBMS承载的建立和释放，以及其他所需的控制平面功能的情况下，BME 44也可以放置在MCE实现。
在演进的分组核心中，BME的数量取决于运营商的配置。SAE网络比Re16网络更平坦。一个SAE GW可以与数千个eNBs相连。如果每个SAE GW只有一个BME，则需要将所接收的MBMS会话开始消息复制数千次，然后将复制的MBMS会话开始消息传送到对应的eNBs。这种情况下，BME的工作负荷太重，当数个MBMS会话开始消息同时进行时，其状况更差。为了避免MBMS会话开始消息传送中的这一潜在问题，可以在由一个SAE GW控制的区域中设置多个BME44。例如，在广播业务的情况下，根据运营商的静态配置，每个最大的SFN区域中可以放置一个BME。
服务SAE GW 42中的组播用户平面实体(mUPE)接收BM-SC 41发出的MBMS业务数据，并在演进的分组系统架构演进中进行处理。另外，组播用户平面实体还向下游节点分配接收的MBMS业务数据。对于每个服务SAE GW，每项MBMS业务只有一个组播用户平面实体。
在移动终端漫游的情况下，移动性管理实体/组播用户平面实体(MME/UPE)作为访问网络中的移动实体，而PDN SAE GW作为网络中的功能实体，两者之间需要进行有效的映射，以实现固网移动融合(FMC)控制。
图4示出了根据本发明实施例在支持MBMS的系统架构演进中传送业务数据的流程图。
参考图4，以传送MBMS会话开始消息为例描述在系统架构演进传送MBMS业务的过程。首先，在步骤S601，BM-SC 41发起MBMS会话开始消息，并将MBMS会话开始消息传送到对应的系统架构演进侧网关(SAE GW)。MBMS会话开始消息携带有关于该消息的属性和参数，例如，业务的ID、QoS、服务区等参数。在步骤S602，SAE GW接收到MBMS会话开始消息后，将其中包含的参数存储在本地，将该MBMS会话开始消息转发到对应的EMC 44。在步骤S603，SAE GW向BM-SC返回接收到MBMS会话开始消息的响应消息，以确认接收到该消息。
此后，在步骤S604，BME 44接收SAE GW所转发的MBMS会话开始消息，存储该消息中包含的参数，并将接收的MBMS会话开始消息转发到处在MBMS服务区中的、与BME 44连接的每个eNB。接下来，在步骤S605，BME 44向SAE GW返回接收到MBMS会话开始消息的响应信息，以确认接收到该消息。根据本发明，BME 44在向SAE GW返回接收响应消息时，可以在未从eNBs接收到有关eNBs已经接收到该MBMS会话开始消息的响应之前向SAE GW返回BME已接收到MBMS会话开始消息的响应消息。应该指出，本发明对EMC向SAE GW返回响应消息的时限没有强制要求，也可以在BME 44从eNBs接收到响应消息后再向SAE GW返回响应消息。最后，在步骤S606，eNB向EMC返回接收到MBMS会话开始消息的响应消息，以确认eNB已经接收到MBMS会话开始消息。
需要说明的是，上面以所述广播组播管理实体对多媒体广播组播业务会话进行开始进行了描述。应该指出，广播组播管理实体也可以执行其它控制面的信令，例如更新或结束多媒体广播组播业务会话等。
在上面的描述中，将执行相应逻辑功能的装置称为“实体”。应该指出，这些实体含义可以包含执行相应功能的单元，装置，或设备，以及其它具有类似含义的术语。另外，这些上面所述的功能可以通过硬件来实施。然而，本发明不限于此，这些功能也可以利用计算机通过软件来实施。
根据本发明，提供了在3GPP系统架构演进中支持MBMS业务数据的结构体系，以及采用该架构传送MBMS控制信令和业务数据，使其有效地到达eNB的方法。
至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。

Claims (20)

1. 一种支持演进的多媒体广播组播业务的系统结构，包括：
广播组播服务中心，用于发起多媒体广播组播的控制信令和承载业务；
系统架构演进网关(SAE GW)，用于接收多媒体广播组播业务数据和控制信令或来自其它网络的业务数据，并转发所接收到的业务数据和控制信令；
广播组播管理实体(BME)，用于接收、处理和转发多媒体广播组播业务的控制信令，并针对每项多媒体广播组播业务数据确定需要接收这些信令的增强基站；和
组播用户平面实体(mUPE)，用于接收多媒体广播组播业务数据，并在演进的分组系统架构演进中处理接收的多媒体广播组播业务数据，向下游节点转发处理后的多媒体广播组播业务数据。
2. 根据权利要求1所述的系统结构，其中所述系统架构演进网关包括：
分组数据网系统架构演进网关，用于从广播组播服务中心或其他网络接收多媒体广播组播业务数据和控制信令，在本地存储业务参数，和向服务系统架构演进网关转发接收到的业务数据和控制信令；
服务系统架构演进网关，用于从分组数据网系统架构演进网关接收多媒体广播组播业务数据和控制信令，在本地存储业务参数，和向下游节点转发接收到的业务数据和控制信令。
3. 根据权利要求2所述的系统结构，其中所述服务系统架构演进网关和所述分组数据网系统架构演进网关位于同一个物理节点。
4. 根据权利要求2所述的系统结构，其中所述服务系统架构演进网关和所述分组数据网系统架构演进网关位于不同的物理节点。
5. 根据权利要求所述2所述的系统结构，其中所述服务系统架构演进网关具有对要转发的多媒体广播组播业务进行分布树管理的功能。
6. 根据权利要求所述2所述的系统结构，其中所述服务系统架构演进网关在本地存储所转发的控制信令中所包含的参数。
7. 根据权利要求所述1所述的系统结构，其中所述广播组播管理实体存储所转发的控制信令中所包含的参数。
8. 根据权利要求所述1所述的系统结构，其中所述广播组播管理实体具有对要转发的多媒体广播组播业务进行分布树管理的功能。
9. 根据权利要求所述1所述的系统结构，其中所述广播组播管理实体是演进的多媒体广播组播业务的管理实体。
10. 根据权利要求所述1所述的系统结构，其中所述广播组播管理实体(BME)可以以单独的网元来实现，也可以设置在组播协调实体(MCE)或移动性管理实体(MME)中。
11. 根据权利要求所述1所述的系统结构，其中所述广播组播管理实体通过接口分别与服务系统架构演进网关和节点(eNB)相连。
12. 根据权利要求所述1至11中的任何一项所述的系统结构，其中所述多媒体广播组播业务是演进的多媒体广播组播业务。
13. 一种在系统架构演进中支持多媒体广播组播业务的方法，包括步骤：
广播组播服务中心发起多媒体广播组播承载业务，并转发给系统架构演进网关，或其他网络发送数据到系统架构演进网关；
系统架构演进网关(SAE GW)接收到多媒体广播组播业务数据或来自其它网络的业务数据后，转发给组播用户平面实体；
组播用户平面实体接收到多媒体广播组播业务数据后，在演进的分组核心网中对接收到的多媒体广播组播业务数据进行核心网的处理，并向下游节点发送处理后的多媒体广播组播业务数据。
14. 根据权利要求13所述的方法，进一步包括所述服务系统架构演进网关对要转发的多媒体广播组播业务进行分布树管理的步骤。
15. 根据权利要求13所述的方法，进一步包括所述广播组播管理实体对要转发的多媒体广播组播业务进行分布树管理的步骤。
16. 根据权利要求所述13至15中的任何一项所述的方法，其中所述多媒体广播组播业务是演进的多媒体广播组播业务。
17. 一种在系统架构演进中传送多媒体广播组播业务的方法，包括步骤：
广播组播服务中心发起多媒体广播组播业务会话开始消息，并将多媒体广播组播业务会话开始消息传送到对应的系统架构演进网关；
系统架构演进网关接收到多媒体广播组播业务会话开始消息后，将接收的多媒体广播组播业务会话开始消息转发到对应的广播组播管理实体；
系统架构演进网关向广播组播服务中心返回接收到多媒体广播组播业务会话开始消息的响应消息，以确认接收到该消息；
广播组播管理实体接收系统架构演进网关所转发的多媒体广播组播业务会话开始消息，并将接收的多媒体广播组播业务会话开始消息转发到处在多媒体广播组播业务服务区中的、与广播组播管理实体连接的每个增强基站；
广播组播管理实体向系统架构演进网关返回接收到多媒体广播组播业务会话开始消息的响应信息，以确认接收到该消息；
增强基站向广播组播管理实体返回接收到多媒体广播组播业务会话开始消息的响应消息，以确认该增强基站已经接收到多媒体广播组播业务会话开始消息。
18. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括所述系统架构演进网关在本地存储多媒体广播组播业务会话开始消息中包含的参数的步骤。
19. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括所述广播组播管理实体存储多媒体广播组播业务会话开始消息中包含的参数的步骤。
20. 根据权利要求17所述的方法，其中所述广播组播管理实体能够对多媒体广播组播业务会话进行更新，和结束。
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