CN1845527A - 在微波接入全球互通系统中提供组播业务的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在微波接入全球互通(WiMAX)系统中实现组播业务的方法，该方法由用户设备利用组播节目信息从组播系统中的组播业务(MBS)控制器获取MBS会话信息；然后用户设备发起业务请求，组播系统根据所述MBS会话信息将用户组播节点加入组播组，并向用户发送MBS业务内容。本发明还同时公开了一种基于WiMAX的组播系统，包括：MBS内容源、AAA服务器、MBS控制器、MBS内容服务器、基站和接入服务网网关。

Description

在微波接入全球互通系统中提供组播业务的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域的微波接入全球互通(WiMAX)技术，尤其涉及在WiMAX系统中提供组播业务的方法及系统。

背景技术

高带宽的多媒体应用，例如网络视频会议、网络音频/视频广播、多媒体远程教育、远程会诊、娱乐和个性化业务等，带来了带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。缓解网络瓶颈的方案包括：增加互连带宽、改变网络流量结构、组播技术等，而组播技术有其独特的优越性，在组播网络中，即使用户数量成倍增长，主干带宽也不需要随之增加。

CDMA中的广播、多播业务(Broadcast Multicast Service，BCMCS)功能提供了开展组播业务的框架并定义了功能实体，但BCMCS功能仅适用于CDMA领域。

随着WiMAX技术的不断发展，如何利用WiMAX技术提供组播广播业务，成为业界急待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种在WiMAX系统中提供组播业务的方法及系统，以解决目前不能够利用WiMAX技术提供组播业务的问题。

本发明提供以下技术方案：

一种基于微波接入全球互通(WiMAX)的组播系统，包括：

MBS内容源，用于提供MBS业务内容；

AAA服务器，用于对用户或业务进行认证、授权和计费，以及提供用户签订的业务信息；

组播业务(MBS)控制器，与所述AAA服务器和MBS内容源连接，用于控制和提供会话信息；

MBS内容服务器，与MBS控制器和MBS内容源连接，在MBS控制器的控制下将MBS内容源提供的业务内容转换为IP多播流；

基站，用于将用户接入网络，并向用户发送MBS内容；

接入服务网网关，与所述基站、AAA服务器和MBS内容服务器连接，用于将MBS内容服务器提供的多播IP流转发到所述基站，并向AAA服务器提供计费信息。

所述WiMAX组播系统进一步包括：

多播路由器，连接于接入服务网网关与MBS内容服务器之间，用于提供组播路由。

一种在WiMAX系统中实现组播业务的方法，包括如下述步骤：

A、用户设备利用组播节目信息从组播系统中的组播业务(MBS)控制器获取MBS会话信息；

B、用户设备发起业务请求，组播系统利用所述MBS会话信息将用户组播节点加入组播组，并向用户发送MBS业务内容。

根据上述方法：

步骤A中，利用组播节目信息从用户设备或基站的操作维护台发起请求，组播系统中的AAA服务器对组播业务认证成功后从组播业务(MBS)控制器获取指定节目的MBS会话信息，并通过响应消息发送给基站和用户设备。

若所述组播节目为加密节目，则所述的MSB会话信息中包括用于解密节目的密钥。

其特征在于，步骤A之前还包括下述步骤：

用户通过用户设备访问MBS控制器获取MBS业务内容的节目表；

根据所述节目表内容向接入服务网网关订阅需要的节目。

在进行步骤B前，用户设备还根据接收的广播消息确定指定的空口广播信道是否可用，若是，则继续步骤B，否则，发起注销请求以通知基站不再监听MBS业务内容。

步骤B中的业务请求为注册请求。

在开始发送组播IP流前，由组播系统中的接入服务网网关通知AAA服务器开始计费。

在用户设备接收MBS业务内容过程中，接入服务网网关定时向AAA服务器提供计费信息。

所述接入服务网网关获知用户不再接收MBS内容时，释放链路并通知AAA服务器停止计费。

步骤B中，根据MBS会话信息建立组播用户节点与组播路由器之间的传输链路，并由组播路由器将组播用户节点加入组播组，以及向组播组内的组播用户节点发送MBS业务内容。

步骤B中，网络侧的接入服务网网关根据MBS会话信息，与MBS内容服务器建立隧道连接，并将MBS业务内容发送给用户设备。

本发明提供了一种WiMAX合理的组播业务框架和有效开展组播业务的方法，采用本发明能够在WiMAX网络中方便地提供组播业务，满足用户对组播业务的需求。

附图说明

图1为本发明的组播系统结构示意图；

图2A、2B、图3为本发明实现组播业务的流程图；

图4为MSS发起注销请求时的处理流程图；

图5为实现静态组播业务的流程图；

图6为实现动态组播业务的流程图。

具体实施方式

参阅图1所示，本发明基于WiMAX的组播系统包括：组播业务(或称组播多播，MBS)控制器、MBS内容服务器、MBS内容源、接入服务网网关(ASNGW)、基站(BS)、多播路由器(MR)、AAA(认证、授权和计费)服务器，其相互关系及功能如下：

1、MBS内容源(MBS Content Provider)，为MBS内容的提供者，可以由第三方的内容提供商或是运营商自己提供。

2、AAA服务器，用于对用户或MBS业务进行鉴权、授权及计费，以及向MBS控制器提供用户签订业务的信息。

3、组播业务(MBS)控制器(MBS Controller)，与AAA服务器、MBS内容源连接，用于：

(1)管理MBS会话信息，在业务承载建立过程中为ASN、MS、AN/PCF提供会话信息。

(2)参与对用户鉴权，以及管理业务内容加密和密钥分发等。

(3)对MBS内容源鉴权，管理从MBS内容源到MSB内容服务器的业务内容传送。

4、MBS内容服务器(MBS Content Server)，与MBS控制器和MBS内容源连接，在MBS控制器的控制下将MBS内容源提供的业务内容转换为IP多播流并转发。该MBS内容服务器为一个流媒体编码器，如果需要做高层加密，则在该MBS内容服务器上实现。

5、基站(BS)，用于建立或拆除用户设备(MS/MSS)与接入服务网网关(ASN GW)之间的承载，并向用户组播或广播MBS业务内容；基站还对承载的业务做链路层加密。

6、接入服务网网关(ASN GW)，与所述基站、AAA服务器和MBS内容服务器连接，主要用于将MBS内容服务器提供的多播IP流转发到所述基站，并向AAA服务器提供计费信息。其具体功能包括：

(1)与BS通信，建立、拆除单播IP流在无线网络的承载；

(2)与MSS建立连接，以便获取单播IP地址，与MBS控制器之间建立通信；

(3)与BS通信，建立、拆除组播IP流在无线网络的承载；

(4)与多播路由器协商加入组播组，获得IP多播流；

(5)按照从MBS控制器获取的信息，对多播IP流进行处理，如：IP头压缩、分段等。

7、多播路由器(MR)，连接于接入服务网网关与MBS内容服务器之间，用于提供组播路由。该MR为符合IETF RFC标准的多播路由器。如果MBS内容服务器与ASN之间的多播IP流通过隧道传输，则可以省略该MR。

参阅图2A所示，采用多播路由器时，实现组播业务的主要过程如下：

步骤100、MSS根据指定的节目名等信息发起业务请求，从MBS控制器获取MBS会话信息以完成业务注册。

MBS会话信息包括：业务流标识、多播地址和端口号、流处理方式(如是否需要头压缩等)、传输层协议和应用层协议等。

如果是加密业务，还要获取密钥及其相关的密钥信息，如密钥生命周期等。

步骤110、MSS在MBS业务开始前发起链路注册请求。

步骤120、组播系统中的接入服务网网关根据注册请求以及进行业务注册时获得的MBS会话信息，向组播路由器发送加入组播请求。

步骤130、组播路由器将组播用户节点加入组播组，并建立与组播用户节点之间的传输链路，以及向组播组内的所有组播用户节点发送MBS业务内容。

参阅图2B所示，实现上述流程的详细信令交互流程如下：

步骤160、通过基站向接入服务网网关发起MBS业务请求。

步骤170、接入服务网网关向AAA服务器发起鉴权请求。

步骤180、鉴权成功后AAA服务器从MBS内容服务器获取组播节目的会话信息。

步骤190、AAA服务器向接入服务网网关返回包含组播节目会话信息的鉴权响应。

步骤200、接入服务网网关向基站返回包含组播节目会话信息的业务请求响应消息。

步骤210、MSS在MBS业务开始前通过基站发起注册请求。

步骤220、接入服务网网关根据注册请求及获得的组播节目会话信息，向组播路由器发送组播加入请求，由组播路由器将用户加入组播组内。

步骤230、接入服务网网关通过基站向用户设备返回注册成功响应。

步骤240-250、接入服务网网关通知AAA服务器开始计费，AAA服务器返回计费响应。

步骤260-270、组播路由器向用户设备发送组播IP流，用户设备接收需要的组播节目。

当接入服务网网关与MBS内容服务器采用隧道连接方式时，网络侧的接入服务网网关根据MBS会话信息，与MBS内容服务器建立隧道连接；MBS内容服务器发送的组播IP流通过隧道连接传送到接入服务网网关，由接入服务网网关通过基站发送到用户设备；其余处理过程与上述同理，不再赘述。

参阅图3所示，利用基于WiMAX的组播系统完成组播业务的详细流程如下：

步骤300、业务发现：通过MSS上的应用程序访问MBS控制器，获得MBS业务内容的节目表。用户通过节目表可以获得如节目名、节目开始时间等节目信息。

此外，运营商可以通过广告、短信等途径向用户提供节目表。

步骤310、内容订阅：用户根据节目表订阅自己需要的节目。若用户需要订阅是加密节目，则需要获取密钥。例如，用户对节目或频道进行开户并将初始密钥写入终端卡内。

步骤320、内容信息获取：MSS使用节目名等信息，从MBS控制器获取MBS会话信息。

步骤330、内容可用性探测：MSS通过BS广播的消息确定指定的空口广播信道是否可用，如果可用，则继续步骤340；否则，继续步骤360。

步骤340、内容接收注册：即在组播节目开始前，MSS通过发起链路注册请求，通知网络发送其需要的MBS业务。

步骤350、接收业务内容：组播系统建立链路并将组播用户节点加入组播组，MSS接收网络侧发送来的组播业务内容。

步骤360、内容接收注销：MSS通过业务注销流程，通知网络其不再监听MBS业务。

参阅图4所示，MSS发起注销请求时的处理过程如下：

步骤400、用户发起注销请求，基站将该注销请求转发到接入服务网网关。

步骤410-420、接入服务网网关删除用户的组播业务信息，并向用户设备返回响应消息。

步骤430、接入服务网网关通知组播路由器，组播路由器从组播组内删除该用户。

步骤440-450、接入服务网网关向AAA服务器发送停止计费请求，AAA服务器停止计费并返回计费响应。

对组播业务中的静态组播业务，由运营商把广播业务的承载链路预先配置好，基站(BS)通过操作维护台发起承载建立流程，BS对特定广播区域发送业务内容，接入服务网网关(ASN GW)通过AAA服务器得到MBS会话信息。

ASN GW负责建立与BS以及MR之间的业务承载，维护流信息以及完成流封装和转发。当运营商的运营策略变更流的映射关系时，BS发起增加或删除流的承载。

参阅图5所示，实现静态组播业务的过程如下：

步骤500、根据待开通节目(流)的带宽要求和网络覆盖情况，在基站(BS)、MBS控制器、MBS内容服务器、AAA服务器和接入服务网网关上完成相关配置。

步骤510、基站通过操作维护台发起承载建立流程，建立所有静态流的承载。

步骤520、开通MBS业务的用户获得组播节目信息。

步骤530、用户通过MSS内置的客户端程序在AAA服务器上完成用户鉴权，从MBS控制器获取节目会话信息、密钥及密钥相关参数。

步骤540、MSS监听广播信道，并接收其需要接收的内容。

步骤550、接入服务网网关收集计费信息并上报给AAA服务器，用于节目计费。

步骤560、基站的操作维护台发起释放流程。

对于组播业务中的动态组播业务，根据小区中是否有MBS用户动态的建立、拆除组播业务的承载。与静态组播功能不同的是业务请求由基站下的第一个用户发起。

参阅图6所示，实现动态组播业务的过程如下：

步骤600、根据待开通节目(流)的带宽要求和网络覆盖情况，在BS、MBS控制器、MBS内容服务器、AAA服务器和接入服务网网关上完成相关配置。

步骤610、开通MBS业务的用户获取节目信息。

用户通过MSS内置的客户端程序在AAA服务器上完成用户鉴权，从MBS控制器获取节目会话信息、密钥及密钥相关参数。

步骤620、MSS监听广播信道，如果有其需要接收的内容，则MSS可以直接接收。如果没有MSS需要接收的内容，MSS发起注册要求网络下发其需要的内容。

步骤630、网络侧建立节目(业务流)承载。

步骤640、接入服务网网关(ASN GW)收集计费信息并上报给AAA服务器，用于节目计费。

步骤650、在没有MSS接收MBS业务时，网络发起释放流程。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1、一种基于微波接入全球互通(WiMAX)的组播系统，其特征在于，包括：

组播业务(MBS)内容源，用于提供MBS业务内容；

认证、授权和计费(AAA)服务器，用于对用户或业务进行认证、授权和计费，以及提供用户签订的业务信息；

MBS控制器，与所述AAA服务器和MBS内容源连接，用于控制和提供会话信息；

MBS内容服务器，与MBS控制器和MBS内容源连接，在MBS控制器的控制下将MBS内容源提供的业务内容转换为IP多播流；

基站，用于将用户接入网络，并向用户发送MBS内容；

接入服务网网关，与所述基站、AAA服务器和MBS内容服务器连接，用于将MBS内容服务器提供的多播IP流转发到所述基站，并向AAA服务器提供计费信息。

2、如权利要求1所述的WiMAX组播系统，其特征在于，还包括：

多播路由器，连接于接入服务网网关与MBS内容服务器之间，用于提供组播路由。

3、一种在WiMAX系统中实现组播业务的方法，其特征在于，包括如下述步骤：

A、用户设备利用组播节目信息，从组播系统的组播业务(MBS)控制器获取MBS会话信息；

B、用户设备发起业务请求，组播系统根据所述MBS会话信息将用户组播节点加入组播组，并向用户发送MBS业务内容。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤A中，利用组播节目信息从用户设备或基站的操作维护台发起请求，组播系统中的AAA服务器对组播业务认证成功后从组播业务(MBS)控制器获取组播节目的MBS会话信息，并通过响应消息发送给基站和用户设备。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，若所述组播节目为加密节目，则所述的MSB会话信息中包括用于解密节目的密钥。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤A之前还包括下述步骤：

通过用户设备访问MBS控制器获取MBS业务内容的节目表；

根据所述节目表内容订阅需要的组播节目。

7、如权利要求3所述的方法，其特征在于，在进行步骤B前，用户设备还根据接收的广播消息确定指定的空口广播信道是否可用，若是，则继续步骤B，否则，发起注销请求以通知基站不再监听MBS业务内容。

8、如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤B中的业务请求为注册请求。

9、如权利要求3所述的方法，其特征在于，在开始发送组播IP流前，由组播系统中的接入服务网网关通知AAA服务器开始计费。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，在用户设备接收MBS业务内容过程中，接入服务网网关定时向AAA服务器提供计费信息。

11、如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接入服务网网关获知用户不再接收MBS内容时，释放链路并通知AAA服务器停止计费。

12、如权利要求3至11任一项所述的方法，其特征在于，步骤B中，根据MBS会话信息建立组播用户节点与组播路由器之间的传输链路，并由组播路由器将组播用户节点加入组播组，以及向组播组内的组播用户节点发送MBS业务内容。

13、如权利要求3至11任一项所述的方法，其特征在于，步骤B中，组播系统中的接入服务网网关根据MBS会话信息，与MBS内容服务器建立隧道连接，并将MBS业务内容发送给用户设备。

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