CN1773956A - 多媒体广播/组播业务信息的传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多媒体广播/组播业务信息的传输方法，关键在于，该方法包括以下步骤：a.发送方RLC UM实体收到高层发来的数据后，将所收到的业务数据单元SDU组装成PDU；b.将所组装的PDU发送给低层，并存储所发送的PDU。该方法能简化目前RLC UM实体的处理复杂度，进而提高MBMS信息传输的可靠性。

Description

多媒体广播/组播业务信息的传输方法

技术领域

本发明涉及信息传输技术，尤其涉及多媒体广播/组播业务(MBMS)中MBMS信息的传输方法。

背景技术

随着第三代移动通信技术的发展，人们对移动通信的需求已不再满足于语音业务，由于第三代移动通信可以提供比第二代移动通信更高数据速率的服务，所以大量多媒体业务涌现出来，比如：视频电话、图片下载、高速浏览Internet网络等服务。其中，一些应用业务要求多个用户能同时接收相同数据，比如：视频点播、电视广播、视频会议、网上教育、互动游戏等等。

为了有效利用移动通信网资源，第三代移动通信引入了组播和广播的概念，组播和广播是一种从一个数据源向多个目标传送数据的技术。具体说就是，WCDMA/GSM全球标准化组织3GPP提出了多媒体广播/组播业务(MBMS，Multimedia Broadcast/Multicast Service)，所谓MBMS就是在移动通信网络中提供一个数据源向多个用户发送数据的点到多点业务，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。

图1为支持广播/组播业务的无线网络结构示意图，如图1所示，现有3GPP中，支持广播/组播业务的无线网络结构为广播/组播业务服务器(BM-SC)101，BM-SC 101通过Gmb接口或Gi接口与TPF关口GPRS支持节点(GGSN，Gateway GPRS Support Node)102相连，一个BM-SC 101可与多个TPF GGSN102相连；TPF GGSN 102通过Gn/Gp接口与服务GPRS支持节点(SGSN，ServingGPRS Support Node)103相连，一个GGSN 102可与多个SGSN 103相连；SGSN103可通过Iu接口与通用移动通信系统(UMTS)陆地无线接入网(UTRAN)104相连，然后UTRAN 104通过Uu接口与用户终端(UE)106相连，SGSN 103也可通过Iu/Gb接口与全球移动通信系统(GSM)增强无线接入网(GERAN)105相连，然后GERAN 105通过Um接口与UE 107相连。其中，GGSN和SGSN属于无线网络中核心网(CN)内的节点。

从图1给出的网络结构可以看出，为了支持MBMS业务，在第三代移动通信系统中增加了移动网功能实体--广播组播业务中心，即BM-SC，所述BM-SC为内容提供者的入口，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，在UE、UTRAN、GERAN、SGSN、GGSN等功能实体上增加了与MBMS相关的功能。

MBMS包括组播模式和广播模式，其中组播模式需要用户签约相应的组播组，进行业务激活，并产生相应的计费信息。由于组播模式和广播模式在业务需求上存在不同，导致各自的业务流程也不同，如图2和图3所示，图2为MSMS组播模式的业务流程示意图，图3为MSMS广播模式的业务流程示意图。

如图2所示，MBMS组播业务涉及的处理过程包括：签约(Subscription)、服务宣告(Service announcement)、用户加入(Joining)、会话开始(Session Start)、MBMS通知(MBMS notification)、数据传送(Data transfer)、会话结束(SessionStop)和用户退出(Leaving)。其中，签约过程用来让用户预先订阅所需的MBMS服务；服务宣告过程用于由BM-SC宣告当前能提供的服务；用户加入过程即MBMS组播业务激活过程，UE在加入过程中，通知网络自身愿意成为当前组播组的成员，接收对应业务的组播数据，该加入过程会在网络和加入组播组的UE中创建记录UE信息的MBMS UE上下文；会话开始过程中，BM-SC准备好数据传输，通知网络建立相应核心网和接入网的承载资源；MBMS通知过程用于通知UE MBMS组播会话即将开始；在数据传送过程中，BM-SC通过会话开始过程中建立的承载资源将数据传输给UE，MBMS业务在UTRAN和UE间传输时有两种模式：点对多点(PTM)模式和点对点(PTP)模式，PTM模式通过MTCH逻辑信道发送相同的数据，所有加入组播业务或对广播业务感兴趣的UE都可以接收，PTP模式通过DTCH逻辑信道发送数据，只有相应的一个UE可以收到；会话结束过程用于将会话开始过程建立的承载资源释放；用户退出过程使组内的订户离开组播组，即用户不再接收组播数据，该过程会将相应MBMS UE上下文删除。

如图3所示，MBMS广播业务涉及的处理过程与MBMS组播业务类似，只是在会话开始之前，不需要执行签约过程和用户加入过程，并且，在会话结束之后，不需要执行用户退出过程。

在组播模式业务和广播模式业务的数据传送阶段，MBMS业务在UTRAN和UE间传输信息的方式有两种模式：点到多点(PTM)模式和点到点(PTP)模式。其中，PTM模式通过MBMS点到多点业务信道(MTCH)发送相同的数据，所有加入组播业务或对广播业务感兴趣的UE都可以接收；PTP模式通过专用业务信道(DTCH)发送数据，只有相应的一个UE可以接收到。

在MBMS PTM传输模式中，相关的无线控制信息包括业务信息、接入信息、无线承载信息、频率层收敛(FLC)信息等，都由无线资源控制(RRC)层通过逻辑信道如MBMS点到多点控制信道(MCCH)发送。MCCH信息是基于固定调度方式来传送，并且为了提高可靠性，UTRAN会重复MCCH信息。图4为MCCH信息的传输调度示意图，如图4所示，图中所有的方块均为MCCH信息，重复发送MCCH信息的周期为重复周期，完整的MCCH信息会在重复周期被周期性的发送；修改周期被定义为整数倍的重复周期，在每一个修改周期内都要对MCCH信息进行修改；MBMS的接入信息可以在接入信息周期被周期性的发送，并且，接入信息周期是重复周期的整数分割。

MCCH信息又被分成准则信息(Critical Info)和非准则信息，其中，准则信息由MBMS邻小区信息、MBMS业务信息、MBMS无线承载信息组成，且为需周期性重复发送的信息，在每个重复周期中所发送的内容不变，只能在修改周期中，MCCH信息第一次发送时才可以被修改；非准则信息是指MBMS接入信息，且为不需周期性重复发送的信息，可在任何时间修改。图4中黑色填充的方块为非准则信息，未填充的方块为准则信息，分别以正反斜线填充的方块为内容发生变化的非准则信息和准则信息。

MCCH的协议栈结构如图5所示，MCCH的协议单元由上至下依次为：RRC层、无线链路控制层(RLC)、介质访问控制层(MAC)、物理层(PHY)。其中，MAC层逻辑通道与物理层FACH通道的映射关系如图6所示，在现有的系统中，MCCH信息即MBMS的控制信息都被映射到前向接入信道(FACH)上发送。RLC层使用非确认模式(UM)来传送MCCH信息，现有技术中，UM模式的数据传送过程如图7所示，MBMS控制信息的传输方法主要包括发送方(Sender)RLC UM实体的发送过程，以及接收方(Receiver)RLC UM实体的接收过程。在每个传输时间间隔内可以发送一个或几个PDU，MAC决定每个传输时间间隔内PDU的大小和个数。

目前，非确认模式数据协议数据单元(UMD PDU)的发送过程是：发送方RLC UM实体接收到高层的非确认模式数据传输请求后，发送方调度从高层接收到的RLC业务数据单元(SDU)来发送；如果有一个或多个RLC SDU已经被调度来发送，则RLC UM实体先通知低层从高层接收包括SDU数目和大小的数据；然后RLC UM实体根据低层指示的PDU大小对SDU分段，如果可能也进行级联；之后，设置序列号域为VT(US)，为每个在UMD PDU中结束的SDU设置长度指示域；最后，提交所请求数目的UMD PDU给低层即MAC层，并为每个提交到低层的UMD PDU更新VT(US)，同时，缓冲没有被提交到低层的SDU。

UMD PDU的接收过程是：接收方RLC UM实体从低层收到一组UMD PDU后，该RLC UM实体根据接收到的UMD PDU更新VR(US)；如果VR(US)的更新步长不等于1，则丢弃在丢失的UMD PDU中有分段的SDU，否则，重组接收到的UMD PDU为RLC SDU，并提交重组后的RLC SDU给高层即RRC层。

现有技术中，对RLC增加了SDU乱序传输功能，所谓乱序传输功能是指对已发送过的PDU，能够根据指示将任意一个指定的PDU进行重传。为实现乱序传输功能，在MAC头要增加MCCH逻辑信道类型的标识。但在实际处理中，只有准则信息能够应用乱序传输功能，因为准则信息在每个重复周期中会发送相同的内容，前一个重复周期内传输错误或丢失的信息可以通过后面重复周期中传输的信息进行恢复，而非准则信息是无法应用乱序传输功能的。但目前，准则信息和非准则信息是通过一个MCCH逻辑信道来传送的，使用同一个RLC UM实体，这就要求发送实体能够区分包含准则信息和非准则信息的PDU，也就是说，对于包含准则信息的SDU和包含非准则信息的SDU不能级联到同一个RLC PDU中。

具体来讲，现有技术中为了实现乱序传送功能，要求发送方满足：①RRC要给RLC指示所提供的SDU是准则信息还是非准则信息，RLC不能将准则信息的SDU和非准则信息的SDU级联到一个RLC PDU中。②包含准则信息的PDU发送后被RLC存储，被存储的PDU的序列号不能被再用，RRC可以请求重传所有被存储的PDUs。③RRC在每个修改周期开始要重建RLC UM实体。同时，要求接收方满足：①RLC每收到一个PDU都需试图重组出相关的SDUs，如果该序列号的PDU已经被存储过，则丢弃该PDU。②RRC在每个修改周期开始要重建RLC UM实体。

基于上述要求，实现乱序传输功能后，UMD PDU的发送过程与实现乱序传输功能前大体相同，主要区别在于：对每个SDU，高层要对支持乱序功能的SDU设置存储指示，发送方在处理时，带有存储指示和不带存储指示的SDU不能级联到同一PDU中；而且在发送方RLC UM实体提交所请求数目的UMDPDU给低层时，需要增加判断，判断当前处理的PDU中是否包含存储指示，如果包含，则存储当前PDU，否则，按正常处理流程进行。

相应的，UMD PDU的接收过程变为：接收方RLC UM实体从低层收到一组UMD PDU后，接收方按序列号顺序处理每个PDU，如果与接收到的PDU序列号相同的PDU已经被存储，则丢弃接收到的该PDU；否则，按序列号顺序存储该PDU，并重组接收到的UMD PDU为RLC SDU；然后，提交RLC SDU给高层。

从上述处理流程可以看出，由于现有技术方案中发送方需要对每个PDU确定是否设置存储指示，且在发送前还需要区分带有存储指示的PDU和不带存储指示的PDU，以决定是否需要存储，而且要求带有存储指示的SDU和不带有存储指示的SDU不能级联到同一个PDU中；相应的，接收方也需要对实现乱序功能前的流程进行改动，如此，使RLC UM实体的处理变得很复杂；并且，如果RLC调度算法不合理将会延迟MBMS信息的发送。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多媒体广播/组播业务信息的传输方法，能简化目前RLC UM实体的处理复杂度，进而提高MBMS信息传输的可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多媒体广播/组播业务信息的传输方法，该方法包括以下步骤：

a.发送方RLC UM实体收到高层发来的数据后，将所收到的业务数据单元SDU组装成PDU；

b.将所组装的PDU发送给低层，并存储所发送的PDU。

步骤b之后，该方法还可以进一步包括：

c.判断是否满足重传条件，如果是，则调度所存储的PDU重传；否则，发送新组装的PDU或需要重传的PDU。

其中，所述满足重传条件为高层设置了重传指示；则步骤c为：判断高层是否设置了重传指示，如果是，则RLC UM实体调度所有存储的PDU进行重传；否则，发送新组装的PDU或需要重传的PDU。

或者，该方法进一步包括：预先设置一重传定时装置，则所述满足重传条件为定时装置到时。其中，所述定时装置为RRC层的定时器，该定时器在重复周期的开始时刻被启动或重新启动，在重复周期的结束时刻停止工作，当定时器停止工作时，RRC通知RLC，指示RLC调度所存储的PDU进行重传；或所述定时装置为RLC层的定时器，RRC在一个修改周期的第一个重复周期开始时刻指示RLC启动该定时器，当定时器停止工作时被重新启动，同时RLC开始调度所存储的PDU进行重传。

上述方案中，步骤a中所述将收到的SDU组装成PDU具体包括：对所收到的SDU进行分段和级联，组装成PDU，并为组装成的PDU设置序列号域和长度指示域；其中，所述的级联操作满足：一个SDU的最后一个分段一定与下一个SDU的第一个分段级联。

上述方案中，步骤a中所述高层发来的数据为：包含MCCH信息中准则信息的SDU；或为包含MSCH逻辑信道上调度信息的SDU。

上述方案中，该方法进一步包括：在一个修改周期的开始时刻前，发送方RLC UM实体丢弃所有存储的PDU，并初始化序列号状态变量。

上述方案中，该方法进一步包括：接收方RLC UM收到一组PDU后，顺序处理每个PDU，判断是否有与当前处理序列号相同的PDU已被存储，如果有，则丢弃该PDU；否则，存储该PDU，并重组接收到的PDU为SDU，然后将重组的SDU提交给高层。

本发明所提供的多媒体广播/组播业务信息的传输方法，利用一个修改周期内MCCH信息中的准则信息会在重复周期发送相同内容这一特点，将准则信息和非准则信息分开处理，如此，就可以仅对准则信息的处理流程进行改动，而对非准则信息的处理完全采用现有技术实现乱序功能前的处理流程，并且，对准则信息的处理流程中，由于不用再区分准则信息和非准则信息，所以无需再设置存储指示，也无需再区分当前处理的PDU是否需要存储，对每个PDU都存储。因此，本发明简化了RLC UM实体的功能和实现复杂度；对处理准则信息的RLC UM实体虽然需要增加乱序传输功能，但与现有技术方案相比，对协议所做的修改更少，处理更加简单；而且，在一定程度上提高了MBMS信息传输的可靠性。

另外，本发明还可以应用于其它一些需要RLC UM实体进行重传的数据，比如：MSCH逻辑信道上的调度信息，因此，本发明的适用范围更广。

附图说明

图1为支持广播/组播业务的无线网络结构示意图；

图2为MSMS组播模式的业务流程示意图；

图3为MSMS广播模式的业务流程示意图；

图4为MCCH信息的传输调度示意图；

图5为MCCH的协议栈结构图；

图6为MAC层的逻辑通道与物理层的FACH通道的映射关系图；

图7为MBMS控制信息的传输方式图；

图8为本发明传输方法中发送方的处理流程图；

图9为本发明传输方法中接收方的处理流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：对所有需要RLC UM进行重传的数据在发送的同时进行保存。这里，所述重传的数据可以是MCCH信息中的准则信息，也可以是MSCH逻辑信道的调度信息。下面仅以对MCCH信息中准则信息的处理为例。

对于MCCH信息，本发明的思想是：将准则信息和非准则信息分开处理，在发送方和接收方均建立两个功能完全相同RLC UM实体，分别用于处理准则信息和非准则信息，这样，对于携带非准则信息的PDU的处理与现有技术完全相同，而对于携带准则信息的每个PDU都进行统一的存储处理，无需再设置存储指示，也无需再区分当前处理的PDU是否需要存储。

由于MCCH信息分为准则信息和非准则信息，其中，准则信息只能在一个修改周期的第一个重复周期修改；而非准则信息则可以在任何时间修改。并且，准则信息在每个重复周期中会发送相同的内容，前一个重复周期内传输错误或丢失的信息可以通过后面重复周期中传输的信息进行恢复。本发明正是想利用上述特点，考虑将准则信息和非准则信息分开处理。因此，本发明实现的前提是：在发送方和接收方各建立两个RLC UM实体。具体做法是：

将MCCH信息的准则信息和非准则信息通过两个不同的RLC UM实体来处理，并通过两条逻辑信道来传输至MAC层，再由MAC层将两条逻辑信道复用到一条FACH上。其中，对于处理非准则信息的RLC UM实体的功能与现有技术中RLC UM的功能完全相同，具体处理过程如背景技术中UMD PDU发送过程所述。对于处理准则信息的RLC UM实体需要增加乱序传输功能，即需要存储可能重发的PDU，但与现有技术中所提出的支持乱序传输功能的技术方案相比，本发明的实现方案对协议所做的修改更少，处理会更加简单。

下面结合附图进一步详细说明本发明中实现乱序传输功能时，发送方RLCUM实体和接收方RLC UM实体的具体处理过程。虽然发送方和接收方各有两个RLC UM实体，但由于处理包含非准则信息PDU的RLC UM实体的功能和处理过程与现有技术相同，因此，下文中所提到的RLC UM实体仅指处理包含准则信息PDU的RLC UM实体。

本发明中，对于发送方RLC UM实体要求：所有发送的PDU都要被存储，RRC可以请求重传所有被存储的PDUs；并且，RRC在每个修改周期开始时要重建RLC UM实体。对于接收方RLC UM实体要求：RLC每收到一个PDU都要试图重组出相关的SDUs，如果该序列号的PDU已被存储，则丢弃该PDU；并且，RRC在每个修改周期开始时要重建RLC实体。

基于上述要求和前提，发送方RLC UM实体接收到高层的非确认模式数据传输请求后，调度从高层接收到的RLC SDU进行发送，如果有一个或多个RLCSDU已被调度进行发送，则本发明中发送方RLC UM实体的处理过程如图8所示，包括以下步骤：

步骤801：发送方RLC UM实体收到高层的非确认模式数据传输请求后，通知低层从高层接收到了数据，该数据中包括SDU数目和大小。这里，低层指MAC层，高层指RRC层。

步骤802：RLC UM实体根据低层指示的PDU大小对所收到的SDU分段，如果能够进行级联，则还要进行级联处理，组装成PDU。

其中，对于级联操作，为了完全填满PDU的数据域和避免不必要的填充，一个SDU的最后一个分段一定要与下一个SDU的第一个分段级联。

步骤803：RLC UM实体为组装成的PDU设置序列号域为VT(US)，并为每个在UMD PDU中结束的SDU设置长度指示域。

其中，PDU的长度指示域用来指示SDU在一个PDU的结束位置；PDU的序列号域取值为序列号状态变量的值，该状态变量初始值为0，每发送一个PDU以1递增并对2^N取模，其中N为序列号域的比特长度。

步骤804：RLC UM实体提交所请求数目的UMD PDU给低层，即通过一条MCCH逻辑信道向MAC层发送组装成的PDU，并存储该PDU；同时RLC UM实体为每个提交到低层的UMD PDU更新VT(US)，并缓冲没有被提交到低层的SDU。

本步骤中，RLC UM实体还可以进一步判断是否满足重传条件，如果满足，则调度所存储的PDU进行重传。具体可以有两种实现方式：一种是，判断高层是否设置了重传指示，如果是，则RLC UM实体调度所有存储的PDU进行重传；否则，发送新组装的PDU或需要重传的PDU。另一种是，设置一个重传定时装置，定时装置到时，RLC UM实体就调度所有存储的PDU进行重传。

其中，所述定时装置为RRC层的一个定时器，该定时器在重复周期的开始时刻被启动或重新启动，在重复周期的结束时刻停止工作，当定时器停止工作时，RRC通知RLC，指示RLC调度所存储的PDU进行重传。该定时装置也可以为RLC层的一个定时器，RRC在一个修改周期的第一个重复周期开始时刻指示RLC启动该定时器，当定时器停止工作时被重新启动，同时RLC开始调度所存储的PDU进行重传。

上述处理过程是发送方RLC UM在一个修改周期内的处理过程，在下一个修改周期的开始时刻前，发送方RLC UM实体丢弃所有存储的PDU，并初始化序列号状态变量。

基于上述要求和前提，本发明中接收方RLC UM实体的处理过程如图9所示，包括以下步骤：

步骤901～904：接收方RLC UM实体从低层收到一组UMD PDU后，按序列号顺序处理每个PDU，判断是否有与当前处理序列号相同的PDU已被存储，如果有与收到的PDU序列号相同的PDU已被存储，则丢弃该PDU；否则，按序列号顺序存储每个PDU，并重组接收到的UMD PDU为RLC SDU，之后，将重组后的RLC SDU提交给高层。这里，低层指MAC层，高层指RRC层。

本发明所提出的乱序传输的解决方案不仅适用于MCCH控制信息中的准则信息，对于其他具有相同特征的需要RLC进行重传处理的数据都可以适用，例如：MBMS系统中MSCH逻辑信道上传送的调度信息，也可以通过RLC UM实体来传送，为了提高其传送的可靠度，也可以应用本发明所提出的乱序传输的方法，在对MSCH逻辑信道的调度信息进行处理时，由于MSCH逻辑信道上的所有调度信息都需要重传，所以，无需考虑在发送方和接收方建立两个RLCUM实体的问题。

上述方案适用于GPRS、EDGE、WCDMA、TD-SCDMA等无线通信系统，以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种多媒体广播/组播业务信息的传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.发送方RLC UM实体收到高层发来的数据后，将所收到的业务数据单元SDU组装成PDU；

b.将所组装的PDU发送给低层，并存储所发送的PDU。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b之后，该方法进一步包括：

c.判断是否满足重传条件，如果是，则调度所存储的PDU重传；否则，发送新组装的PDU或需要重传的PDU。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述满足重传条件为高层设置了重传指示；

则步骤c为：判断高层是否设置了重传指示，如果是，则RLC UM实体调度所有存储的PDU进行重传；否则，发送新组装的PDU或需要重传的PDU。

4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：预先设置一重传定时装置，则所述满足重传条件为定时装置到时。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述定时装置为RRC层的定时器，该定时器在重复周期的开始时刻被启动或重新启动，在重复周期的结束时刻停止工作，当定时器停止工作时，RRC通知RLC，指示RLC调度所存储的PDU进行重传。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述定时装置为RLC层的定时器，RRC在一个修改周期的第一个重复周期开始时刻指示RLC启动该定时器，当定时器停止工作时被重新启动，同时RLC开始调度所存储的PDU进行重传。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中所述将收到的SDU组装成PDU具体包括：对所收到的SDU进行分段和级联，组装成PDU，并为组装成的PDU设置序列号域和长度指示域；其中，所述的级联操作满足：一个SDU的最后一个分段一定与下一个SDU的第一个分段级联。

8、根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，步骤a中所述高层发来的数据为：包含MCCH信息中准则信息的SDU；或为包含MSCH逻辑信道上调度信息的SDU。

9、根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在一个修改周期的开始时刻前，发送方RLC UM实体丢弃所有存储的PDU，并初始化序列号状态变量。

10、根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：接收方RLC UM收到一组PDU后，顺序处理每个PDU，判断是否有与当前处理序列号相同的PDU已被存储，如果有，则丢弃该PDU；否则，存储该PDU，并重组接收到的PDU为SDU，然后将重组的SDU提交给高层。

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