CN1777296A - 单向信道业务播出的网络系统及业务播出的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单向信道业务播出的网络系统及业务播出的方法，该系统包括移动通信网络和单向播出节点，该单向播出节点与所述移动通信网络连接，用于从所述移动通信网络的网络侧节点获取单向下行业务内容，并向其覆盖的区域的移动终端广播发送所述单向下行业务内容。该方法是，单向播出节点获取单向下行业务内容，所述单向播出节点向其覆盖区域的移动终端广播发送所述单向下行业务内容。本发明提高了移动通信网络业务的频谱效率，减少移动通信网络上行带宽资源的浪费，并且避免了现有技术采取组播模式时的复杂的资源管理和调度过程。

Description

单向信道业务播出的网络系统及业务播出的方法

技术领域

本发明涉及一种单向信道业务播出的网络系统及业务播出的方法，尤其是一种通过在现有的移动通信网络系统中设置单向播出节点的业务播出的网络系统以及通过该单播出节点实现业务播出的方法。

背景技术

在很多移动网络应用中，需要将相同的数据同时传递到多个手机中。这时如果采用点到点的方式，效率会比较低，并且限制该应用的移动终端数。因此，在现有的移动通信网络中引入了广播/组播业务以实现单点到多点的数据传送，例如，3GPP(第三代合作伙伴计划)提出在UMTS(Universal MobileTelecommunications System，通用移动通信系统)网络中引入广播组播能力，并命名为MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service，多媒体广播/组播服务)。MBMS是在3GPP UMTS移动通信网络的R99和R4版本基础上，对原有消息类广播功能进行增强，提供一个数据源向多个移动终端发送数据的点到多点单向多媒体服务的技术，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。

MBMS业务的网络架构基于GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)/UMTS分组域实现，通过增加一些新的功能实体如BM-SC(Broadcast/Multicast-Service Center，广播/组播业务中心)，并对已有的分组域功能实体如SGSN(Serving GPRS Supporting Node，GPRS服务支持结点)、GGSN(网关GPRS支持节点)、RNC(无线节点控制器)、UE(移动终端)等增加MBMS功能支持来实现，并定义新的逻辑共享信道来实现空口资源共享。参见图1，其为多媒体广播/组播服务(MBMS)的网络系统示意图，GGSN和SGSN为GPRS/UMTS移动通信网络数据业务域的核心网网络设备，RNC和NodeB(基站节点)为UMTS网络接入网部分的设备。一个SGSN可能连接多个RNC，一个RNC管理多个NodeB。NodeB是UMTS网络的网络侧通过空中接口与移动终端直接相连的节点，一个NodeB对应于一个小区，与该小区的移动终端进行通信。BM-SC是MBMS业务与UMTS网络架构相比新增的网元设备，为MBMS的业务源，并具有移动终端管理和认证鉴权等功能。

3G UMTS系统的MBMS业务支持从BM-SC开始的组播分支结构，即对于一个业务，BM-SC发起并向多个GGSN传送业务内容，相同业务内容通过GGSN、SGSN、RNC传送到各个小区的NodeB，各小区的NodeB再将业务内容业务内容传送到该小区中的终端。虽然在MBMS业务的业务声明(Annoucement)和业务加入/离开(Join/Leave)过程中需要移动终端和网络进行双向交互，但MBMS的业务发送过程是纯单向点到多点的广播/组播业务。

MBMS有两种业务模式：广播和组播。对于广播模式，BM-SC、SGSN、GGSN、RNC将广播业务内容传送给每个小区的NodeB，每个小区的NodeB将该业务在该小区的广播信道上进行传送，小区中的任何终端均可以接收该广播业务。对于组播模式，RNC收到BM-SC发送来的广播业务内容后，先通过寻呼的方式查询各个小区中是否有移动终端存在，然后再将广播内容传送到有移动终端存在小区的NodeB，并通过计算确定各个NodeB如何发送该业务内容：如果小区中的移动终端数量多，则该NodeB通过广播信道发送业务内容；若移动终端数量少或移动终端占用的空口资源少，则该NodeB通过点到点信道向移动终端发送内容。

MBMS网络系统使用与UMTS R99的网络完全相同的网络架构(除增加BM-SC节点外)，而UMTS R99网络是一种典型的支持点对点通信的移动网络架构，这样的网络架构并不适合MBMS这种单向下行的点到多点业务方式。MBMS网络系统存在以下缺陷：

1、这种架构使得MBMS业务的业务容量非常受限，目前MBMS业务容量的理论极限约为1个5MHz载波同时支持1Mbps MBMS业务速率，频谱利用率极低；

2、由于MBMS业务的单向性，当采用广播模式时，这种架构会导致甚至少量MBMS业务占用网络的大量下行带宽资源，而相应的上行带宽资源却被浪费；

3、若采用组播模式可比广播模式节省网络资源，但这种架构导致组播模式的资源管理和调度极度复杂，每次组播业务开始时均需要根据移动终端位置建立网络组播树，并必须随着移动终端位置的更新而不断调整。

发明内容

本发明的目的是针对上述MBMS网络系统存在的缺陷，提供一种单向信道业务播出的网络系统及业务播出的方法，可以提高移动通信网络对于多点信息发送的频谱效率，减少移动通信网络的上行带宽资源的浪费，并且避免了现有技术复杂的资源管理和调度过程。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种单向信道业务播出的网络系统，该系统包括移动通信网络和单向播出节点，该单向播出节点与所述移动通信网络连接，用于从所述移动通信网络的网络侧节点获取单向下行业务内容，向其覆盖的区域的移动终端广播发送所述单向下行业务内容。

在上述技术方案中，所述单向信道业务播出的网络系统可为具有广播/组播能力的移动通信网络。所述移动通信网络可为具有BM-SC、GGSN、SGSN、RNC的MBMS的移动通信播出业务网络，所述单向播出节点与该移动通信播出业务网络的BM-SC或GGSN或SGSN或RNC连接。

本发明还提供了一种单向信道业务播出的方法，包括如下步骤：

步骤1、所述单向播出节点从所述移动通信网络获取单向下行业务内容；

步骤2、所述单向播出节点以广播的方式向其覆盖区域的移动终端发送所述单向下行业务内容。

其中在所述步骤1之前还包括所述移动通信网络对单向下行业务内容进行加密，并将获取该单向下行业务内容的密钥发送到指定的接收该单向下行业务内容的移动终端。

在具有BM-SC、GGSN、SGSN、RNC的MBMS的移动通信播出业务网络中，所述单向播出节点从所述移动通信网络中的BM-SC或GGSN或SGSN或RNC获取单向下行业务内容，并以广播的方式向其覆盖区域的移动终端发送所述单向下行业务内容。

对于需要进行组播的单向下行业务内容，BM-SC将所述单向下行业务内容进行加密，并将获取该单向下行业务内容的密钥通过所述MBMS的移动通信播出业务网络发送到指定的接收该单向下行业务内容的移动终端；单向播出节点将加密的单向下行业务内容向其覆盖区域的移动终端广播发送，而只有收到密钥的移动终端才可以对加密的内容进行解密获取到原始的单向下行业务内容。通过本发明提供的系统及方法，将单向下行MBMS业务内容的发送从NodeB中分离出来由单向播出节点来完成。

本发明具有如下的有益效果：

1、由于单向播出节点只用来播出单向下行业务内容的数据，可以采用更为先进的空口技术，可获得更好的信号传输性能和更高的频谱利用效率，从而能够对网络业务容量有一个较大的提升；

2、由于单向播出节点与NodeB的小区规划不同，单向播出节点只传下行业务，故不受上行通信距离的约束，因此单向播出节点可以采用很高的发射功率，达到比NodeB大的覆盖范围；

3、采用单向播出节点发送单向下行业务内容的数据，不占用NodeB系统的下行空口资源，也不避免了NodeB传送单向下行业务内容的数据引起的上行空口资源浪费；

4、采用广播模式统一替代组播模式，无需建立和更新组播树，避免了组播模式复杂的资源管理和调度过程，增加了网络系统的稳定性和可靠性；

5、不同的单向播出节点所发送的内容完全一样，因此各单向播出节点单向播出节点覆盖区域可以重叠，避免了严密的网络规划过程，减小了建网的复杂度。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术的多媒体广播/组播服务的网络系统示意图；

图2为本发明的单向信道业务播出的网络系统示意图；

图3为本发明的单向信道业务播出的网络系统的具体实施例的示意图；

图4为本发明以标准UMTS网络的空口设备作为单向播出节点广播信号的中继放大器的网络系统示意图。

具体实施方式

参见图2，其为本发明的单向信道业务播出的网络系统示意图，该系统包括移动通信网络1，还包括单向播出节点2，该单向播出节点2与所述移动通信网络1连接，用于从所述移动通信网络1的网络侧节点获取单向下行业务内容，向单向播出节点2所覆盖的区域的移动终端3广播发送所述单向下行业务内容。其中所述移动通信网络可以为具有广播/组播能力的移动通信网络。

参见图3，其为本发明的单向信道业务播出的网络系统的具体实施例的示意图，该系统为在具有BM-SC4、GGSN5、SGSN6、RNC7、NodeB8的MBMS的移动通信播出业务网络中，增设了单向播出节点2，其中单向播出节点2与RNC7相连接，用于从RNC7中获取单向下行的MBMS业务内容，并向其覆盖的多个小区中的移动终端3以广播的方式发送。

在该系统中，传送MBMS业务相关的上行通信(如，业务加入/离开，用户鉴权和密钥获取/更新，互动应用等)均由NodeB8承担。MBMS的单向下行的业务内容将通过单向播出节点2向其覆盖区域内的所有移动终端广播，当需要把MBMS业务内容发送给指定的移动终端时，即需要进行组播时，BM-SC对需传送的组播业务内容进行加密，并将获取该数据的密钥通过NodeB8发送到指定的接收该业务内容的移动终端3，加密后的业务内容通过单向播出节点以广播的方式向其覆盖范围内的所有移动终端发送但只有获得密钥的移动终端可以对接收到的内容进行解密，获取组播的业务内容。由于单向播出节点只用来向移动终端发送单向的下行MBMS业务内容，因此它可以采用与NodeB相同或不同的空口技术，如NodeB采用CDMA技术，而单向播出节点可以采用CDMA技术，也可以采用正交频分复用(OFDM)技术或直序列扩频技术或多输入多输出(MIMO)技术等；所述单向播出节点不受上行通信的限制，可以采用比NodeB的大得多的发射功率，其覆盖范围可以比NodeB大很多，并且不同的单向播出节点的覆盖范围允许重叠。本发明的单向信道业务播出的网络系统完全重用现有多媒体广播/组播服务的网络系统中除NodeB以外所有节点的功能，并且不需要对网络架构进行任何改动。

单向播出节点也可以连接在BM-SC4或GGSN5或SGSN6上，但在实际的应用中，将单向播出节点连接在RNC7上较为合适，因为RNC7为各NodeB8和移动终端3的集中控制点，单向播出节点连接在RNC7上，可以进行无线资源的统一调度，对于有单向播出节点覆盖的地域，可以采用单向播出节点传输MBMS业务内容，而对于没有单向播出节点覆盖的区域，则通过NodeB8采用现有的MBMS方式传送业务内容。

由于实际环境的复杂，无线信号存在着阴影区域，为了使单向播出节点能够在其覆盖的范围内进行良好的数据传送，需要对单向播出节点广播信号进行中继放大，移动通信网络中的所有空口设备(NodeB系统，微蜂窝基站，信号直放站等)都可以作为单向播出节点发送的广播信号的信号中继器，，参见图4，其为本发明以标准UMTS网络的空口设备作为单向播出节点广播信号的中继放大器的网络系统示意图，在该系统中，单向播出节点2的空口信号通过UMTS微基站9、UMTS直放站10和NodeB8进行了中继放大，使得单向播出节点发送的广播信号具有良好得覆盖；其中所述信号中继器也可以为单独设置的信号中继装置，用于对单向播出节点广播信号进行中继放大。

本发明的单向信道业务播出的方法为：

步骤1、所述单向播出节点从具有广播/组播能力的移动通信网络的网络侧节点获取单向下行业务内容；

步骤2、所述单向播出节点以广播的方式向其覆盖区域的移动终端发送所述单向下行业务内容。

在所述单向下行业务内容为要发送给指定的移动终端时，即需组播时，在步骤1之前还包括所述移动通信网络对单向下行业务内容进行加密，并将获取该数据的密钥发送到指定的接收该单向下行业务内容的移动终端。当所述单向播出节点有覆盖不到的区域时，可以利用原有的移动通信网络发送单向下行业务内容，具体为在所述步骤1中还包括所述移动通信网络中的指定小区的基站节点从所述移动通信网络的网络侧节点获取所述单向下行业务内容；所述步骤2还包括所述基站节点向所述指定小区的移动终端广播或组播发送所述单向下行业务内容。

对于在图3所述的实施例的网络系统中，当需要进行单向下行的MBMS广播业务时，单向播出节点从BM-SC或GGSN或SGSN或RNC获取单向下行业务内容，然后单向播出节点以广播的方式向其覆盖区域的移动终端发送。当需要把MBMS业务内容的数据发送给指定的移动终端时，即需要进行组播时，BM-SC将先对单向下行MBMS业务内容进行加密，并将获取该单向下行MBMS业务内容的密钥通过MBMS的移动通信播出业务网络中的基站节点发送到指定的接收该单向下行MBMS业务内容的移动终端；单向播出节点获取到加密后的单向下行MBMS业务内容以广播的方式向其覆盖区域的移动终端发送，当所述指定的移动终端接收到所述加密后的单向下行MBMS业务内容和所述密钥后，对加密后的单向下行MBMS业务内容进行解密，从而可获得该业务内容；对于单向播出节点覆盖不到的区域，则利用现有的MBMS的移动通信播出业务网络进行发送，具体的方法为，在单向播出节点从BM-SC或GGSN或SGSN或RNC获取单向下行业务内容的同时，MBMS的移动通信播出业务网络的指定小区的NobeB从所述RNC中获取所述单向下行业务内容，其中所述指定小区为所述单向播出节点覆盖不到的小区；在单向播出节点向其覆盖区域的移动终端广播发送所述单向下行业务内容的同时，所述NobeB也向所述指定小区的移动终端广播或组播所述单向下行业务内容。这样通过复用现有的MBMS的移动通信播出业务网络，使得所有的终端都可以收到单向下行业务内容。

通过上述发送单向下行的MBMS业务内容的方法，将单向下行MBMS业务内容的发送从NodeB中分离出来，由单向播出节点来完成，减轻了NodeB的负担，同时避免了通过NodeB发送单向下行MBMS业务内容所造成的上行带宽资源的浪费和进行组播时的复杂的资源管理和调度过程。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1、一种单向信道业务播出的网络系统，包括移动通信网络，其特征在于还包括单向播出节点，该单向播出节点与所述移动通信网络连接，用于从所述移动通信网络的网络侧节点获取单向下行业务内容，向其覆盖的区域中的移动终端广播发送所述单向下行业务内容。

2、根据权利要求1所述的单向信道业务播出的网络系统，其特征在于所述单向播出节点为采用正交频分复用技术的发射装置或采用直序列扩频技术的发射装置或采用多输入多输出技术的发射装置。

3、根据权利要求1所述单向信道业务播出的网络系统，其特征在于所述移动通信网络为具有广播/组播能力的移动通信网络。

4、根据权利要求1至3任一所述的单向信道业务播出的网络系统，其特征在于所述移动通信网络为具有BM-SC、GGSN、SGSN、RNC的MBMS的移动通信播出业务网络，所述单向播出节点与该移动通信播出业务网络的BM-SC或GGSN或SGSN或RNC连接。

5、根据权利要求1所述单向信道业务播出的网络系统，其特征在于所述单向播出节点与还与信号中继器连接，用于向所述区域中的信号阴影区播出所述单向下行业务内容。

6、根据权利要求5所述单向信道业务播出的网络系统，其特征在于所述信号中继器为所述移动通信网络中的空口设备。

7、根据权利要求5所述单向信道业务播出的网络系统，其特征在于所述信号中继器为单独设置的信号中继装置。

8、一种单向信道业务播出的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、所述单向播出节点从所述移动通信网络的网络侧节点获取单向下行业务内容；

步骤2、所述单向播出节点向其覆盖区域的移动终端广播发送所述单向下行业务内容。

9、根据权利要求8所述单向信道业务播出的方法，其特征在于在步骤1之前还包括所述移动通信网络对单向下行业务内容进行加密，并将获取该单向下行业务内容的密钥发送到指定的接收该单向下行业务内容的移动终端。

10、根据权利要求8所述单向信道业务播出的方法，其特征在于在所述步骤1中所述单向播出节点从所述移动通信网络中的BM-SC或GGSN或SGSN或RNC获取单向下行业务内容。

11、根据权利要求8所述单向信道业务播出的方法，其特征在于在所述步骤1中还包括所述移动通信网络中的指定小区的基站节点从所述移动通信网络的网络侧节点获取所述单向下行业务内容；

所述步骤2还包括所述基站节点向所述指定小区的移动终端广播或组播发送所述单向下行业务内容。

12、根据权利要求10所述单向信道业务播出的方法，其特征在于在步骤1之前还包括BM-SC将所述单向下行业务内容进行加密，并将获取该单向下行业务内容的密钥通过所述MBMS的移动通信播出业务网络发送到指定的接收该单向下行业务内容的移动终端。

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