CN101282230B - 广播数据全网同步的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种广播数据全网同步的实现方法，应用于无线系统中，以保证全网发送给终端的数据实现同步，首先，在广播或组播业务数据通道建立后，由节目源控制中心SC通过延时信息收集流程获得到达各最终节点的各条路径的时延信息；然后，所述SC确定最长时延路径的最长时延T；接着，所述SC根据要发送数据的当前时刻To、最长时延T和一定余量，获得各最终节点需要发送该数据的时刻Ts作为时间戳信息；最后，所述SC在发送的数据中打上对应的时间戳信息，沿各条路径下发该数据，并保证该数据到达该路径最终节点的时刻，适合于该最终节点在所述时间戳信息定义的时刻发送该数据。本发明保证了全网数据发送时间的同步，减少了系统成本。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，更具体的，涉及一种在无线系统里，保证全网发送给终端的数据完全同步的方法，其适用于在所有无线系统上下发数据的全网同步情况。
背景技术
随着Internet网的迅猛发展，人们对移动通信的需求已不再满足于电话和消息业务，因此，涌现出大量的多媒体业务。在其中一些应用业务中，多个用户能同时接收相同的数据，如视频点播、电视广播、视频会议、网上教育、互动游戏等等。MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Service，多媒体广播组播)技术是为实现最有效地利用移动网络资源而提出的，它是指一个数据源向多个用户发送数据的点到多点业务，可实现网络资源共享，包括移动核心网和接入网资源共享，尤其是空口资源。
MBMS业务是面向全网的服务，在R6(3GPP Release6版本)架构上，同一个MBMS业务从多媒体广播中心BM-SC->GGSN->SGSN->RNC->NodeB。在LTE(Long-Term Evolution，长期演进)的系统架构上，MBMS业务，从BM-SC->aGW->eNB。不管什么系统架构，基站的覆盖范围都很小。终端在全网移动时，如何保证接收数据的在小区边界无缝切换，保证不同小区发送相同业务的数据完全同步是非常关键的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种广播数据全网同步的实现方法，应用于无线系统中，以保证全网发送给终端的数据实现同步。
为解决上述技术问题，本发明提供一种广播数据全网同步的实现方法，包括如下步骤：
(1)在广播或组播业务数据通道建立后，由节目源控制中心SC通过向通道涉及到的节点收集延时信息，来获得到达各最终节点的各条路径的时延信息；
(2)所述SC根据各条路径的不同时延信息，确定最长时延路径的最长时延T；
(3)所述SC确定其要发送数据的当前时刻To，并根据To、所述最长时延T和一定余量，获得各最终节点需要发送该数据的时刻Ts；
(4)所述SC根据所述Ts，在发送的数据中打上对应的时间戳信息，沿各条路径下发该数据，所述各条路径中的中间节点根据与最长路径的时延差异调整下发时间，以保证该数据到达该路径最终节点的时刻适合于该最终节点在所述时间戳信息定义的时刻发送该数据。
本发明可以保证全网相同数据发送时间完全同步，而中间节点只需按照传输延时的差异来发送数据，不需要精确的时间计算，时钟精度要求不高，减少了系统成本。
附图说明
图1为一个可以应用本发明的系统架构示意图；
图2为根据本发明的实施例所述的全网数据同步的实现方法流程图；
图3为根据本发明的实施例所述的具各个路径发送时间示意图，其中，实心箭头表示各个节点收到数据的时间，空心箭头是给下一个节点延时发送的时间。
具体实施方式
本发明提出的数据同步实现方法，无论是在R6系统还是在LTE系统，或者IEEE802.16系统中，只要是无线网络中有广播数据下发，需要所有广播区域的数据保持同步发送的情况下，都是适用的。
为了描述清楚本发明的实现方式，图1给出了一个系统框架示意图，其并不限于R6还是LTE或者IEEE802.16网络，该图仅是一种抽象概括描述，说明MBMS可能经过的网络多个网络节点，但不限于这样的节点。
图1所示的系统架构，由节目源控制中心(Service Control Center，SC)P0、网关(Gateway)P1、服务网络节点(Service Network，SN)P2和P6、基站(Base Station，BS)P3、P4、P5、P6，以及接力站(Relay Station，RS)P5和P8组成。
其中，节目源控制中心SC，对应R6是BM-SC；服务网络节点SN对应R6中的GGSN/SGSN/RNC等多个节点。
如图2所示，根据本发明的实施例，全网数据的同步可以通过以下步骤实现：
步骤201：延时信息收集流程
在广播或组播业务数据通道建立后，SC向通道涉及到的每个节点发起延时信息收集流程，根据该流程记录每个下发节点的时间时延信息，来获得到达各最终节点的各条路径的时延信息。
应当理解，各节点之间的同步方式，也就是延时信息收集方式，可以有很多种，既可以是由每个节点保证下一个节点的时延信息保存和同步，也可以是透明进行传输所有最终节点的时延信息给SC。同步的控制统一由SC来控制。本发明并不限制具体的时延收集和同步方式。
步骤202：计算最长时延信息
SC根据各个节点的时延信息，找出最大的时延路径，计算最大时延。
通过步骤201收集到的各条路径的总延时，即可比较确定出哪条路径的延时是最长的。
步骤203：确定时间戳信息
获取要发送数据的当前时刻的本地绝对时间To(可以以GPS时间作为基准时间)，SC根据目前时间To，加上最长时延T。再根据GPS时间基准，换算成在空口发送绝对时间，定义为Ts。该Ts信息即是需要打入数据包中的时间戳信息，最终节点据此确定需要发送数据的时刻。
这里需要说明的是，本实施例中，节目源控制中心SC和全网的最后一级与终端交互的基站BS或者接力站RS都统一采用GPS时间基准同步。对于时间戳信息而言，其不限于哪种形式的绝对时间戳。比如：不限于本实施例中采用的统一的系统帧SFN时间戳方式。只要所打的时间戳，基站或者接力站能辨识出来，不同的基站都能保证在时间戳规定的统一时刻发送下去就可以。
步骤204：数据下发
在发送的数据中打上该时间戳。根据不同节点的时延，在不同时间发送数据给下行节点。保证数据到达最终节点时，也就是最终节点收到数据的时间正好适合在时间戳定义的绝对时间发送该数据。
根据本发明的实施例，可以在网络侧的两端都采用GPS时间基准同步，节目源控制中心SC和全网的最后一级与终端交互的基站BS或者接力站RS也都可以统一采用GPS时间基准同步。由最高层节目源控制中心SC确定精确的数据发送的绝对时间点，在发送的数据包中打上时间戳标记，最终节点按照SC确定的绝对时间点在空口发送数据，从而保证全网相同数据发送时间完全同步。而中间节点只需按照传输延时的差异来发送数据，不需要精确的时间计算，时钟精度要求不高，减少系统成本。由于时间戳是以GPS做时间基准的，所有基站的发送时间点能保持绝对一致。
下面结合附图和实例，对上述步骤进行详细说明。
在步骤201中，广播或者组播的业务数据通道建立之后，SC向节点P1发起延时信息收集流程。
P1向下一个节点发送延时信息收集流程。类似地，每个节点依次向下一个节点发起延时信息收集流程。
每个节点记录所有下一个节点的反馈时间，反馈时间包括本地处理时间的预留。根据反馈时间，计算各个节点的延时并保存起来。该节点上所有下挂节点都有同步反馈回来后，再给上级节点发送同步响应。
在步骤202中，上级节点根据各个反馈时间，计算各个路径上的延时。从中选出最大的传输时延。
结合图1所示，可以确定有下面几个数据发送路径：路径1-4，即Path1～path4，如下所述：
Path1：经历P0->P1->P2->P4->P5，路径经过的节点所耗费的时间，分别为t1->t2->t4->t5；
Path2：经历P0->P1->P2->P3，路径经过的节点所耗费的时间，分别为t1->t2->t3；
Path3：经历P0->P1->P6->P9，路径经过的节点所耗费的时间，分别为t1->t6->t9；
Path：经历P0->P1->P6->P7->P8，路径经过的节点所耗费的时间，分别为t1->t6->t7->t8。
假设Path4比Path1耗费的时延比较大，SC计算最大时延就是t1+t6+t7+t8。
在步骤203中，SC根据当前要发送的数据时刻To，加上最长时延t1+t6+t7+t8，再加上一定的余量Δt，计算发送时间为To+t1+t6+t7+t8+Δt。再根据GPS时间基准，换算成在空口发送系统帧SFN，定义为Ts。
正如上述，时间戳信息采用的方式可以是SFN的方式，也可以是其他方式，本发明对此不作限制。系统帧计数可以采用中国专利CN200510086203的实现机制，使SC/BS/RS的系统帧完全保持一致。
为了详细说明时间戳的不同形式，下面分别针对第一包的初始数据，以及从第二包开始的后续数据，进行举例说明如下。
首先，发送初始数据同步流程，通知最终节点(BS或者RS)第一包数据在空口发送的绝对时间点。
SC根据收集的时延信息，以及估算的初始数据同步帧的完成时间，加上一定的余量，可以估计出第一包数据的发送点T0，SC根据发送的时间T0，加上最长时延，发送时间为T0+t1+t6+t7+t8。再根据GPS时间基准，换算成在空口发送时刻，定义为Ts，其中，Ts的格式包括：h时+m分+s秒+SFN(系统帧号)。初始数据同步帧中包括了Ts信息。各个最终节点收到后，保存这个时间点，并且反馈初始数据同步帧响应。
然后，SC收到下行节点的初始数据同步帧响应后，在T0时刻发送第一包数据。在发送的数据中带上Ts信息中的SFN帧号，这个帧号与初始数据同步帧上带的SFN帧号一致。
有了第一包数据的时间对齐后，第二包的数据发送时间与第一包数据间隔时间不长，只用SFN标识就可以保证空口同步了。因此SC根据数据发送的当前时间T1，加上最长时延，计算在空口发送的时间帧号SFN。该SFN信息放到发送的数据包中。各个最终节点按照对应的SFN发送该数据。后续数据发送，都采用SFN时间标识就可以了。
由于SFN的计数是按照10ms一帧进行的计算，周期是4096个帧，一个回环持续时间是40.96s，由于同步过程中有超前和滞后，同步的可控时间是20.48，即2048个帧。如果系统节点太多，延时太长，发送时间基准可以包括时分秒+SFN的方式。
一般只有第一包数据发送时间点是不易对齐的，各个基站的延时不同，可能超过2048个帧，因此第一包数据的发送，先按照时分秒+SFN的方式发送进行初始数据同步，通知各个基站。但是一旦第一包数据对齐后，数据都是顺序发送的，数据发送不可能超过2048个帧。因此后续的数据只要发送SFN帧序号就可以了。这样每包数据发送的时候，时间戳可以少占一些空间。
应当再次强调的是，时间戳的形式是可以多样的，例如，在不考虑超过2048帧的情况下，全部数据都可以采用SFN方式，而如果网络节点多，时延比较大，超过2048帧，则可以采用其他格式的时间戳。这对于本领域技术人员来说是熟知的。
在步骤204中，各个节点在转发数据的时候，要根据下一个节点不同时延，调整发送数据的时间。保证数据到达最终节点收到数据的时间正好合适在时间戳定义的绝对时间发送。
比如最长时间路径在P6节点，P1收到数据后立刻发送给P6。而给P2发送的数据，必须延迟Path4与Path1时间差的部分再发送，如图3中的空心箭头线肩头表示的P1s处发送数据。依次类推。请结合参考图3的路径发送时间示意图。
此外，根据本发明的实施例，本发明还提供了动态保证时间偏差的纠正机制。包括事件触发和周期触发。
当最终节点发现数据到达的时间，与需要发送的时间点偏差到达一个门限的时候，主动发送时间同步信息给上一个节点，要求晚发或者提前某个时间发送。上一个节点计算该时间是否该节点可控范围内，如果在控制范围内，时间调整不向上一个节点发送。如果不在该节点可控范围内，则向上一个节点传递。每个节点保存相应的时间同步的信息更新和上报。每个节点按照最新的时延信息发送下一包数据。
例如：见图3，Path1上P5收到数据太晚，需要提前Δt时间，由于该路径最长路径，该时间调整必须上报到SC。但是Path2上P3收到数据太晚，需要提前Δt时间，P2计算这个时间不超过Path1上在P2提前发送的时间，P2自行调整时间就可以了，不需要上报给P1节点。
其中，如果时延收集是所有最终节点的时延信息透明方式传递到SC，那么还要注意以下几个问题：
当最终节点发现数据到达的时间，与需要发送的时间点偏差到达一个门限的时候，主动发送同步信息，由各个节点透明传送到SC；
所述最终节点的时延动态调整信息发送到SC后，SC计算该时间是否会修改最长路径的信息，如果没有修改最长路径的时间信息，则仅仅修改到该最终节点的发送时间即可，如果该最终节点变成最长路径的节点或者是由原来最长路径变成非最长路径的节点，则SC要重新计算绝对时间的时延长度T了；
SC保存相应的时间同步的信息更新和上报，按照最新的时延信息发送下一包数据。
Claims (16)
1.一种广播数据全网同步的实现方法，应用于无线系统中，以保证全网发送给终端的数据实现同步，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在广播或组播业务数据通道建立后，由节目源控制中心SC通过向通道涉及到的节点收集延时信息，来获得到达各最终节点的各条路径的时延信息；
(2)所述SC根据各条路径的不同时延信息，确定最长时延路径的最长时延T；
(3)所述SC确定其要发送数据的当前时刻To，并根据To、所述最长时延T和一定余量，获得各最终节点需要发送该数据的时刻Ts；
(4)所述SC根据所述Ts，在发送的数据中打上对应的时间戳信息，沿各条路径下发该数据，所述各条路径中的中间节点根据与最长路径的时延差异调整下发时间，以保证该数据到达该路径最终节点的时刻适合于该最终节点在所述时间戳信息定义的时刻发送该数据；
步骤(4)所述各条路径中的中间节点根据与最长路径的时延差异调整下发时间的步骤，包括：
所述中间节点收到数据后，对于属于最长路径中的下级节点，马上下发该数据；对于属于非最长路径中的下级节点，根据该路径与所述最长路径的时延差，延迟后下发该数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：由各条路径中的每个节点保证下级节点的时延信息的保存和同步，来获得到达每个最终节点的各条路径的时延信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：
每个节点记录所有下级节点的反馈时间，反馈时间包括本地处理时间的预留，并根据反馈时间，计算各下级节点的延时并保存起来；
每个节点上的所有下级节点都有同步反馈回来后，再给上级节点发送不同响应；
上级节点根据各个反馈时间，计算各个路径上的延时，确定到达每个最终节点的各条路径的时延信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：通过透明传输所有最终节点的时延信息给所述SC，来获得到达每个最终节点的各条路径的时延信息。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节目源控制中心SC和全网的最后一级与终端交互的基站BS或者接力站RS都统一采用GPS时间基准同步。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述To为本地绝对时间，并以GPS时间作为基准时间。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述Ts是根据GPS时间基准，换算成的空口发送绝对时间。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述Ts是根据GPS时间基准，换算成各个基站或者接力站发送的系统帧号。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述Ts，由所述SC根据发送时刻的时间To和收集到的时延信息，并加上一定的余量后获得，然后再换算成系统帧号。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包含在要发送的数据中的所述时间戳信息，包括但不限于系统帧号。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
当最终节点发现数据到达的时间，与需要发送的时间点偏差到达一个门限的时候，主动发送时间同步信息给上一个节点，要求晚发或者提前某个时间发送。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：所述上一个节点计算该时间是否在该节点可控范围内，如果在控制范围内，则直接进行调整；如果不在该节点可控范围内，则向上一个节点传递该时间同步信息。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，进一步包括：每个节点保存相应的时间同步的信息更新和上报，每个节点按照最新的时延信息发送下一包数据。
14.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果时延收集是所有最终节点的时延信息透明方式传递到所述SC，那么当最终节点发现数据到达的时间，与需要发送的时间点偏差到达一个门限的时候，主动发送同步信息，由各个节点透明传送到SC。
15.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果时延收集是所有最终节点的时延信息透明方式传递到所述SC，所述最终节点的时延动态调整信息发送到SC后，SC计算该时间是否会修改最长路径的信息，如果没有修改最长路径的时间信息，则仅仅修改到该最终节点的发送时间即可，如果该最终节点变成最长路径的节点或者是由原来最长路径变成非最长路径的节点，则SC要重新计算绝对时间的时延长度T。
16.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果时延收集是所有最终节点的时延信息透明方式传递到所述SC，SC保存相应的时间同步的信息更新和上报，按照最新的时延信息发送下一包数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Lijia Inventor before: Xie Daxiong Inventor before: Yao Cuifeng Inventor before: Wu Yanwei |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171010 Address after: 130000 Jilin province Changchun Luyuan District No. 2245 Peace Street Patentee after: Wang Lijia Address before: 518057 Nanshan District high tech Industrial Park, Guangdong, South Road, science and technology, ZTE building, legal department Patentee before: ZTE Corporation |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 541001 No. 147, Diecai, the Guangxi Zhuang Autonomous Region District, Guilin, Zhongshan North Road Patentee after: Wang Lijia Address before: 130000 Jilin province Changchun Luyuan District No. 2245 Peace Street Patentee before: Wang Lijia |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110420 Termination date: 20190405 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |