CN1756414A - 移动通信系统中进行多播的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信系统，公开了一种移动通信系统中进行多播的方法，使得MBMS业务的应用更加灵活，无线资源得到最大限度的利用。这种移动通信系统中进行多播的方法中，多播业务所需要的发射功率是由BSC/RNC根据缺省用户覆盖率或多播业务开始请求中的覆盖率参数计算得到的。覆盖率参数可以是用户覆盖率或面积覆盖率，可以作为签约数据由BM－SC产生。使用用户覆盖率时，可以根据当前用户分布情况先换算成面积覆盖率，然后再计算发射功率。

Description

移动通信系统中进行多播的方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统，特别涉及移动通信系统中的数据发送技术。

背景技术

在通信系统中，多播(Multicast)和广播(Broadcast)是一种从一个数据源向多个目标传送数据的技术。例如，在以太网中，因特网组管理协议(Internet Group Management Protocol，简称“IGMP”)就是用于多播的网际互连协议(Internet Protocol，简称“IP”)组播技术。

随着移动通信的发展，多播和广播也越来越多的应用在移动网络中。例如，在传统移动网络中，小区广播业务(Cell Broadcast Service，简称“CBS”)允许低比特率数据通过小区共享广播信道向所有用户发送，这种广播业务属于消息类业务。

现在，移动通信的发展使得用户对移动通信的需求已不再满足于电话和消息业务，随着因特网(Internet)的迅猛发展，大量多媒体业务涌现出来，其中一些应用业务要求多个用户能同时接收相同数据，如视频点播、电视广播、视频会议、网上教育、互动游戏等。这些移动多媒体业务与一般的数据相比，具有数据量大、持续时间长、时延敏感等特点。目前的IP组播技术可以在有线IP网络上以组播或广播的形式实现这些多媒体业务，但因为移动网络具有特定的网络结构、功能实体和无线接口，这些都与有线IP网络不同，因此这种技术不适用于移动网络。

为了解决上述问题，有效地利用移动网络资源，宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access，简称“WCDMA”)/全球移动通信系统(GlobalSystem for mobile Communication，简称“GSM”)全球标准化组织第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，简称“3GPP”)提出了多媒体广播和组播业务(Multimedia Broadcast/Multicast Service，简称“MBMS”)，在移动网络中提供一个数据源向多个用户发送数据的业务，实现网络资源共享，提高网络资源的利用率，尤其是空口接口资源。3GPP定义的MBMS不仅能实现纯文本低速率的消息类组播和广播，而且还能实现高速多媒体业务的组播和广播，这无疑顺应了未来移动数据发展的趋势。

3GPP所定义的MBMS体系结构如图1所示。

其中，广播组播业务中心(Broadcast Multicast Service Center，简称“BM-SC”)是为了支持MBMS业务而新增的移动网功能实体，它是内容提供商的入口，用于授权和在移动网中发起MBMS承载业务，并按照预定时间计划传送MBMS内容。此外，用户设备(User Equipment，简称“UE”)、通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，简称“UTRAN”)、全球移动通信系统及其演进的增强数据无线接入网络(GSM EDGE Radio Access Network，简称“GERAN”)、通用分组无线业务服务支持节点(Serving GPRS Support Node，简称“SGSN”)、通用分组无线业务网关支持节点(GPRS Gateway Support Node，简称“GGSN”)等功能实体进行增强，增加了MBMS相关的功能。

MBMS包括组播模式和广播模式。由于组播和广播模式在业务需求上存在不同，导致其业务流程也不同。

MBMS组播模式的业务流程如图2所示。

在MBMS组播模式下，用户通过MBMS激活过程，加入MBMS组播业务，使得网络知道有哪些用户希望接收某一个特定的MBMS业务。网络节点通过MBMS注册过程，建立从BM-SC，经GGSN，SGSN到基站控制器(BaseStation Controller，简称“BSC”)/无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)的分发树，从而允许传输MBMS会话属性和数据。注册过程在相关节点建立了MBMS承载上下文。当BM-SC准备好发送数据时触发MBMS会话开始过程。会话开始过程激活网络中用于传输MBMS数据的所有需要的承载资源，并且通知感兴趣的UE即将开始数据传输。通过这个过程，BM-SC将MBMS的服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)、MBMS业务域、估计会话长度参数等会话属性提供给感兴趣的相关网络节点。通过该过程，会引发相关RNC在接入网进行会话通知，小区用户计数，无线承载类型选择，无线和有线承载平面建立等工作。BM-SC等到下游流节点完成相应工作后，开始组播数据传输。各个节点通过会话开始过程中建立的承载传输组播数据，直到UE。

MBMS广播模式的业务流程如图3所示。

在MBMS广播模式下，由于广播业务向无线网络中的所有用户发送信息，因此各网络节点不需要执行MBMS注册过程。当BM-SC准备好发送数据时触发MBMS会话开始过程。会话开始过程激活网络中用于传输MBMS数据的所有需要的承载资源。通过这个过程，BM-SC将该MBMS承载业务的TMGI、QoS、MBMS业务域、估计会话长度参数(如果存在的话)等会话属性提供给感兴趣的相关网络节点。通过该过程，无线和有线承载平面建立等工作。BM-SC等到下游流节点完成相应工作后，开始广播数据传输。各个节点通过会话开始过程中建立的承载传输广播数据，直到UE。

熟悉本领域的技术人员可以看出，MBMS广播模式和组播模式的主要业务流程比较相似，都需要依次进行业务声明、会话开始、MBMS通知、数据传送和会话结束的处理；二者的区别在于，组播模式还需要用户签约相应组播组，进行业务激活，并依据用户加入和用户退出的时刻产生相应的计费信息。

现有的在3GPP网络中提供多播业务的方法的Iu接口上的MBMS初始成功流程如图4所示。

核心网(Core Network，简称“CN”)侧的SGSN模块20发送MBMS会话开始请求(MBMS Session Start Request)消息，给每个和该SGSN模块20相连的BSC/RNC模块10。其中，MBMS Session Start Request消息包含会话属性和MBMS业务标识。BSC/RNC模块10收到后，响应MBMS会话开始响应(MBMS Session Start Response)消息给SGSN模块20。需要说明的是，MBMS初始流程还提供MBMS的Iu接口数据承载建立的功能。如果BSC/RNC模块10不能提供所需的资源，则BSC/RNC模块10将会通知SGSN模块20。如果BSC/RNC模块10在MBMS业务域内，它在MBMS业务上下文中，保存会话属性，设置MBMS业务上下文的状态属性为“激活”，响应MBMS会话开始响应消息，RNC包含隧道端点标识符(Tunnel EndpointIdentifier，简称“TEID”)在MBMS会话开始响应消息中，用于该SGSN用于发送MBMS数据的Iu承载平面。RNC接收了多个MBMS会话开始请求消息，消息中携带Iu承载平面参数，只返回一个MBMS会话开始响应消息，用于建立到达SGSN模块20的Iu平面承载。

其中，关于3GPP定义的MBMS的具体说明可以参见《Introduction of theMultimedia Broadcast Multicast Service(MBMS)in the Radio Access Network(RAN)》(3GPP TS 25.346)，中文可译为《(无线接入网上多媒体广播多播业务》(第三代合作伙伴项目技术标准25.346)；以及《S-CCPCH performancefor MBMS》(3GPP TS 25.803)，中文可译为《支持多媒体广播多播业务的辅公共控制物理信道工作情况》(第三代合作伙伴项目技术标准25.803)。

当采用MBMS提供多播业务时，不同覆盖范围的功率要求可参见图5的仿真结果。其中，横坐标为MBMS业务的输出功率和基站最大输出功率之比，纵坐标为MBMS的覆盖面积和基站总覆盖面积之比表示的覆盖范围，三条曲线分别为以不同MBMS业务的输出功率对以30Km/h运动的车辆、3Km/h运动的行人和3Km/h运动的车辆进行覆盖时覆盖范围的曲线。可以看出，当采用较高的覆盖范围进行覆盖时，对基站输出功率的要求比较高。

然而在基站的总覆盖面积之内，业务量和用户的分布并不均匀，在建网初期和宏小区(Macrocell)情况下尤其如此，业务量和最有价值的用户大部分都集中在基站附近的区域。基站附近20％的范围内可能包含了80％的用户。

现有的技术方案中，MBMS初始会话开始时，业务质量指标，例如业务数据单元(Service Data Unit，简称“SDU”)误块率(Block Error Rate，简称“BLER”)等在MBMS Session Start Request消息中给出。而覆盖范围是固定的，由运营商确定，一般取90％，95％等比较高的指标。BSC/RNC会依据业务质量指标和覆盖范围参数为MBMS数据的传输建立必要的无线资源。

现有技术方案中，系统中无线资源的建立以满足一定覆盖和一定业务质量要求为前提，也就是只有当一个小区的无线资源可以保证当前会话能够以一定的质量在一定的覆盖范围内提供时才建立，否则不建立无线资源，也就无法提供业务。

考虑到基站的总覆盖面积之内，业务量和用户的分布并不均匀，而且即使在业务量和用户分布比较均匀的情况下，高的覆盖范围也并非所有业务必须的，例如：广告性质的广播业务，可以根据在小区内覆盖的范围来向内容提供商收取不同的费用，因此BSC/RNC有必要根据业务的要求来决定基站要达到的目标覆盖范围。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：现有移动通信系统中MBMS业务的应用不灵活，当需要建立MBMS业务时，BSC/RNC要么在一个大的覆盖范围内建立无线资源提供业务，要么不能建立无线资源，无法提供业务，同时也造成了无线资源的浪费。

造成这种情况的主要原因在于，现有技术中，覆盖范围由运营商确定，是一个固定的较高的覆盖率，而如此高的覆盖率往往并非必要；由于达到大范围的覆盖对基站的功率要求较高，当小区的总下行干扰水平已经较高的情况下，若再建立MBMS业务的无线资源会导致总的下行干扰超过门限，这种情况下就无法建立MBMS业务的无线资源，不能提供MBMS业务，也造成了这些没有充分利用的无线资源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种移动通信系统中进行多播的方法，使得MBMS业务的应用更加灵活，无线资源得到最大限度的利用。

为实现上述目的，本发明提供了一种移动通信系统中进行多播的方法，包含以下步骤：

A所述移动通信系统中的基站控制设备接收多播业务开始请求；

B根据预先设定的用户覆盖率或所述多播业务开始请求中的覆盖率参数计算所述多播业务所需要的发射功率；

C判断所述基站控制设备是否能够提供计算得出的所述发射功率，如果是，则为所述多播业务分配资源提供该多播业务，否则拒绝该多播业务。

其中，所述步骤B还包含以下子步骤：

根据当前用户分布情况将所述预先设定的用户覆盖率转换为面积覆盖率；

根据计算得到的所述面积覆盖率，计算得到所述多播业务所需要的发射功率。

所述多播业务开始请求中的覆盖率参数是面积覆盖率。

所述多播业务开始请求中的覆盖率参数为用户覆盖率，并且，

所述步骤B还包含以下子步骤：

根据当前用户分布情况将所述多播业务开始请求中的用户覆盖率转换为面积覆盖率；

根据计算得到的所述面积覆盖率，计算得到所述多播业务所需要的发射功率。

所述多播业务开始请求中的覆盖率参数可由所述移动通信系统中的广播组播业务中心产生。

所述覆盖率参数在运营商同内容或服务提供商签约时确定，作为对该内容或服务提供商计费的依据之一。

所述基站控制设备是基站控制器或无线网络控制器。

所述移动通信系统是通用分组无线业务系统、全球移动通信系统演进的增强数据系统、宽带码分多址系统和时分同步码分多址系统中的任意一种。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，多播业务所需要的发射功率是由BSC/RNC根据缺省用户覆盖率或多播业务开始请求中的覆盖率参数计算得到的。覆盖率参数可以是用户覆盖率或面积覆盖率，可以作为签约数据由BM-SC产生。使用用户覆盖率时，可以根据当前用户分布情况先换算成面积覆盖率，然后再计算发射功率。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即根据可变的覆盖范围参数确定的发射功率更接近用户的实际需要，具体来说包括以下几点：

首先，应用本发明方案可以更加灵活的提供MBMS业务或者在同样的功率条件下提供更多的MBMS业务，从而可以在几乎不需要增加运营成本的同时更大限度的提高了运行商服务的能力，增加运营商的收入。

其次，应用本发明方案可以更加充分利用无线资源，避免了闲置的无线资源的浪费。

第三，应用本发明方案可以使运营商更加灵活的以最低的成本满足用户和服务/内容提供商的需求，对于MBMS业务的推广可应用起到了非常积极的作用。

附图说明

图1是3GPP所定义的MBMS体系结构；

图2是MBMS组播模式的业务流程；

图3是MBMS广播模式的业务流程；

图4是现有的在3GPP网络中提供多播业务的方法的Iu接口上的MBMS初始成功流程；

图5是当采用MBMS提供多播业务时，不同覆盖范围的功率要求的仿真结果；

图6是根据本发明一个较佳实施例的移动通信系统中进行多播的方法的各实体之间的消息交换和处理流程。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

首先说明本发明的基本原理。本发明方案在MBMS业务提供过程中，为了达到控制基站的发射功率，提高无线资源利用效率的目的，同时，又不降低业务的质量而且满足内容提供商/服务提供商的需求，MBMS业务的覆盖率参数可变，基站可以根据覆盖率参数决定是否分配无线资源并决定基站的发射功率。这样通过改变MBMS业务的覆盖率参数控制基站发射功率，就可以更加灵活的提供MBMS业务，同时充分利用了无线资源。

根据本发明一个较佳实施例的移动通信系统中进行多播的方法的各实体之间的消息交换和处理流程如图6所示。

首先，BM-SC模块40准备发送MBMS数据之前，发送MBMS会话开始请求给所有已经注册过的GGSN模块30。其中，MBMS会话开始请求包含了会话属性，会话属性提供了业务质量、MBMS业务区、估计的会话持续时间等会话的参数，需要说明的是，在本发明的一个较佳实施例中，覆盖率作为会话属性被同时发送。其中，覆盖率表明该业务能够接受的在一个小区内的最低的覆盖率要求，该参数在运营商同业务/内容提供商签约时确定，可以作为对业务/内容提供商计费的一个依据。

接着，会话属性通过MBMS会话开始请求经过SGSN模块20，发送到BSC/RNC模块10。

最后，BSC/RNC模块10根据覆盖率、业务质量、MBMS业务区等会话属性和各个基站的无线资源使用情况决定是否为该MBMS会话分配无线接入网资源和基站的发射功率，如果分配成功则建立了该MBMS会话，否则MBMS会话建立不成功。其中，基站的发射功率可以由BSC/RNC模块10根据覆盖率计算得出。需要说明的是，覆盖率可以有多种不同的意义，通过事先的约定，覆盖率可以分别表示面积覆盖率或用户覆盖率。

在本发明的另一个较佳实施例中，当覆盖率为用户覆盖率时，BSC/RNC模块10首先根据用户的分布情况将用户覆盖率转换为面积覆盖率，然后根据面积覆盖率计算得到基站的发射功率。此种情况下，BSC/RNC需要知道各个基站范围内用户的分布情况。目前支持移动用户定位的技术已经比较成熟，例如基于小区标识定位法、观测时间差-下行链路空闲周期(OTDOA-IPDL)定位方法以及网络辅助全球定位系统(Global Position System，简称“GPS”)定位法。因此网络侧知道各个基站内用户的分布情况是完全可能的。当然如果基站范围内的用户分布很有规律，也可以直接使用预先设定的分布模型。本发明领域技术人员可以知道，根据用户的分布情况将用户覆盖率转换为面积覆盖率是一个不难解决的数学问题，在这里不作详细的介绍。

例如，在本发明的一个较佳实施例中，一个基站只剩余有20％的功率可以分配使用，覆盖率取值表示面积覆盖率，当覆盖率取值为90％时，同时满足该会话的业务质量要求需要基站30％的功率，则该基站不能满足当前业务的要求，就不为该会话分配无线资源和基站的发射功率；当覆盖率指标取值为30％时，同时满足该会话的业务质量要求需要基站10％的功率，这种情况下，BSC/RNC模块10就为该会话建立无线资源。在本发明的另一个较佳实施例中，一个基站同样只剩余有20％的功率可以分配使用，覆盖率取值表示用户覆盖率，当覆盖率取值为90％时，转换后的面积覆盖率为70％，同时满足该会话的业务质量只要求需要基站15％的输出功率，此时可以为该会话建立无线资源。

另外需要说明的是，覆盖率除了用来计算发射功率以外，还可以用来作为对内容/服务提供商计费的依据之一，根据提供的覆盖率的大小决定对内容/服务提供商计费的多少。

在本发明的另一个较佳实施例中，在会话开始请求消息的会话属性中不包含覆盖率指标，BSC/RNC使用默认的用户覆盖率要求。在BSC/RNC接收到会话开始请求消息后，BSC/RNC根据当时基站内用户的分布情况决定区域覆盖范围，并根据区域覆盖范围和业务质量要求等计算该MBMS会话所需功率，并据此来决定是否为该会话分配无线资源以及基站的发射功率值。

熟悉本领域的技术人员可以理解，在各种不同的移动通信系统中，建立多播的原理相似，因此本发明方案可以适用于多种移动通信系统，包含但不限于：通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称“GPRS”)、GSM演进的增强数据(Enhanced Data rate for GSM Evolution，简称“EDGE”)、WCDMA和时分同步码分多址(Time Division Synchronous Code DivisionMultiple Access SCDMA，简称“TD-SCDMA”)。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种移动通信系统中进行多播的方法，其特征在于，包含以下步骤：

A所述移动通信系统中的基站控制设备接收多播业务开始请求；

B根据预先设定的用户覆盖率或所述多播业务开始请求中的覆盖率参数计算所述多播业务所需要的发射功率；

C判断所述基站控制设备是否能够提供计算得出的所述发射功率，如果是，则为所述多播业务分配资源提供该多播业务，否则拒绝该多播业务。

2.根据权利要求1所述的移动通信系统中进行多播的方法，其特征在于，所述步骤B还包含以下子步骤：

根据当前用户分布情况将所述预先设定的用户覆盖率转换为面积覆盖率；

根据计算得到的所述面积覆盖率，计算得到所述多播业务所需要的发射功率。

3.根据权利要求1所述的移动通信系统中进行多播的方法，其特征在于，所述多播业务开始请求中的覆盖率参数是面积覆盖率。

4.根据权利要求1所述的移动通信系统中进行多播的方法，其特征在于，所述多播业务开始请求中的覆盖率参数为用户覆盖率，并且，

所述步骤B还包含以下子步骤：

根据当前用户分布情况将所述多播业务开始请求中的用户覆盖率转换为面积覆盖率；

根据计算得到的所述面积覆盖率，计算得到所述多播业务所需要的发射功率。

5.根据权利要求3或4所述的移动通信系统中进行多播的方法，其特征在于，所述多播业务开始请求中的覆盖率参数可由所述移动通信系统中的广播组播业务中心产生。

6.根据权利要求5所述的移动通信系统中进行多播的方法，其特征在于，所述覆盖率参数在运营商同内容或服务提供商签约时确定，作为对该内容或服务提供商计费的依据之一。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的移动通信系统中进行多播的方法，其特征在于，所述基站控制设备是基站控制器或无线网络控制器。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的移动通信系统中进行多播的方法，其特征在于，所述移动通信系统是通用分组无线业务系统、全球移动通信系统演进的增强数据系统、宽带码分多址系统和时分同步码分多址系统中的任意一种。

Images