在面向點到點的分組交換網絡中廣播的制作方法

專利名稱：在面向點到點的分組交換網絡中廣播的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于在面向點到點的分組交換電信網絡中進行廣播的方法、廣播管理中心、路由器、主機以及系統。
背景廣播允許通過利用地址字段中的特殊代碼把分組發往所有目的地的可能性。當發送具有此代碼的分組時，網絡中每個用戶接收和處理該分組。收到分組時，如果用戶不想接收該消息，它丟棄所接收的分組。與此相比，點到點通信意味著消息從單個發送者發送到單個接收者。一些廣播系統還支持向用戶子集的傳送，即所謂的多播。多播是一種業務，允許源把相同數據的單個副本發送到一個地址，從而使該數據被遞交給向多播組登記的多個接收方。因此，多播是廣播的一種形式。不同之處在于，在廣播的情況下，不要求用戶向任何組登記，消息被分發給所有用戶。
在廣播中以及在多播中，只有消息的一個副本在網絡中的任何鏈路上傳遞，僅在路徑分叉處才制作消息的若干副本。從網絡的角度來看，廣播顯著地減少了整體帶寬消耗，因為數據在網絡中的適當點而不是在終端系統中被復制。另外，發送廣播消息的服務器僅需要管理一個會話。
下面將更詳細地論述因特網協議多播的登記程序。
如果多播用于因特網協議IP網絡，則稱作IP多播。在表征IP多播的其它特征之中，利用現有IP地址、如IP版本4中所謂的D地址來運用一種特定的尋址形式。
在IP多播內，多播會話組的成員資格是動態的，這意味著主機可在任何時間加入或離開組。為了讓網絡上的主機可以表明它們是否希望加入或離開特定的多播組，有一種稱作“因特網組消息協議”IGMP的協議。因此，這個協議讓系統了解哪些主機目前屬于哪個多播組。多播路由器需要此信息以了解哪個多播數據分組要被轉發到哪個接口。
IGMP是IP層的一部分，IGMP消息在IP數據分組中傳送。RFC1112“IP多播的主機擴展”(S.E.Deering，1989年8月1日)中描述了IGMP的版本1，RFC 2236“因特網組管理協議，版本2”(W.Fenner，1997年11月)描述了版本2。已經為IP版本4開發了IGMP。在因特網協議IP版本6中，有一個相似的協議，稱作“多播收聽者發現”MLD，用于與IGMP同樣的目的。MLD提供比IGMP更多的功能性。MLD的第一版的說明見于RFC 2710“用于Ipv6的多播收聽者發現(MLD)”(S.Deering，W.Fenner，B.Haberman，1999年10月)。但是，MLD中所用的消息與IGMP消息對應。下面將用IGMP作為示例。雖然這不應被限制為IGMP，但本發明的功能性也通過MLD的使用來給定。
原則上，IGMP采用兩個基本消息來完成其任務，即成員資格報告和成員資格查詢消息，并且應用以下規則。
多播路由器每隔一定間隔發送成員資格查詢，以查看任何主機是否屬于任何組。路由器必須從各接口發出一個查詢。主機通過為仍然包含至少一個進程的各組發送一個成員資格報告來響應成員資格查詢。主機加入也發出成員資格報告的組。
利用通過應用報告和查詢消息所接收的信息，建立具有包含多播組中至少一個主機的接口的表。在接收到多播數據之后，路由器在具有至少一個成員的那些接口上轉發出該數據。
采用IP多播，接收者不需要知道要從其接收業務的發送者的身份或位置，而且發送者根本不需要知道接收者是誰。發送者和接收者都不需要關心網絡拓撲，因為網絡使遞送最優化。經由IP多播的信息分發根據主機的分級連接、例如多播遞送樹來進行。已經提出若干算法用于構建多播分發樹，例如生成樹、共享樹、基于源的樹以及基于核的樹。相應算法的說明可見于“IP電話基于分組的多媒體通信系統”(O.Hersent，D.Gurle，D.Petit，Addison-Wesley，Harlow，2000)。在建立多播遞送樹之后，信息的分發通過IP多播路由選擇協議來進行。相應的IP多播路由選擇協議的詳細說明也可見于上述文獻。
為了說明通過在面向點到點的分組交換電信系統中引入廣播所產生的問題，下面給出通用分組無線電系統GPRS網絡的體系結構的概述。
GPRS是屬于電路交換網絡的全球移動通信系統GSM的分組交換增強。它意味著用戶能夠永久地在線連接，而只需對實際數據傳輸付費。為了滿足這些新要求，一些變化被引入GSM。在其它新的邏輯節點之中要引入的是正服務GPRS支持節點SGSN和網關GPRS支持節點GGSN。GGSN的主要功能包括與外部IP分組網絡的交互，其中外部IP分組網絡提供經由Gi接口到因特網服務提供商ISP的連接。SGSN服務于物理上位于地理SGSN服務區內的所有GPRS用戶。它經由定義基于IP的骨干網的Gn接口與GGSN通信。基于IP的骨干網對于GPRS的限制在于，GGSN和SGSN要以一種使IP運行于所選技術之上的方式連接，即SGSN和GGSN經由IP地址進行通信。這種限制同樣適用于Iu-PS接口，該接口定義在SGSN和無線電網絡控制器RNC之間。RNC管理用戶數據的無線電接入承載、無線電網絡以及移動性。又稱作基站收發信臺BTS或簡稱基站BS、或者在3GPP中稱作節點B的無線電基站提供無線電資源，并通過Uu接口與用戶設備通信。
該體系結構的詳細說明見于3GPP TS 03.60 V7.5.0(2001-01)第3代合作項目；技術規范小組業務和系統方面，數字蜂窩電信系統(階段2+)，通用分組無線電業務(GPRS)，業務描述，第2級(1998年發布)。
類似的節點和接口也用于下一代無線網絡，通用移動通信系統UMTS，其說明見于3GPP TS 23.060 V3.6.0(2001-01)第3代合作項目；技術規范小組業務和系統方面，通用分組無線電業務(GPRS)，業務描述，第2級(1999年發布)。
為了區分UMTS中這些節點的功能性，通常使用擴展名3G-SGSN和3G-GGSN。在以下說明中，將不區分GPRS和UMTS節點。
目前在移動網中廣播產生一些問題。關于這些問題的影響主要包括終端用戶的移動性以及空中接口上的移動網的低傳輸帶寬。此外，移動通信網絡、例如UMTS中的通信是單播通信。單播通信也稱作點到點通信。在這種網絡中，尤其是在核心網中，進行廣播或者甚至多播通信不是預知的。組通信通過點到點通信來實現，其中點到點通信讓發送方分別把相同的分組發送給各接收方，而不是使用廣播時的一個分組。這意味著IP廣播消息從設置在外部IP網絡、如因特網中的路由器經由單播連接發送到移動臺，因為從移動臺的角度來看，因特網中的路由器是IP連接端接的第一節點，因此是適用于廣播的第一節點。因此，在應用IP層上進行廣播，服務器和用戶之間的網絡節點僅轉發網絡的核心部分中的廣播或多播消息，而不區分廣播消息和單播消息。面向點到點的分組交換電信網絡、如UMTS的現有技術沒有預知有效廣播的使用。
此外，當只有幾個用戶共享小LAN時，廣播是良好的，但在大量用戶通過不同網絡節點連接的較大網絡、如UMTS中，廣播就成問題。尤其是移動網中，向所有用戶發送廣播信息導致消耗大量網絡帶寬。此外，用戶設備必須檢查所接收的信息，以及在不相干信息的情況下，還必須丟棄所接收的分組。這導致對網絡節點資源的無效利用。但是，存在許多應用，它們依靠廣播來例如廣播點播服務、視頻和音樂節目、多攝像角度體育觀看和重放或者其它情景劇，這些都是節目，其連續性取決于接收者的投票結果。
把廣播用作一種遞送形式的應用通常取決于用戶的地理位置。不考慮地理位置意味著廣播消息被發送給全部用戶，而與用戶是否對這個消息感興趣的問題無關。
一般來講，對基本上為面向點到點的協議棧中廣播的引入和執行導致一些問題，在這種網絡中，建立單播信道以進行兩個節點之間的通信。
發明概述和說明本發明的一個目的是對在面向點到點的分組交換電信網絡中有效地引入和進行廣播提供解決方案。具體來講，本發明的目的是根據用戶地理位置進行廣播。
本發明以權利要求1、15、16、18及19中公開的方法、路由器、廣播管理中心、主機和系統來實現。在從屬權利要求中描述了有利的權利要求1中公開了在面向點到點的分組交換電信網絡中的廣播提供的概念。所述電信網絡具有網絡節點集合，其中該集合包括第一路由器和至少一個正服務于至少一個用戶的主機。如果具備廣播能力的服務器位于另一個網絡中，則第一路由器可把所述電信網絡與另一個網絡連接。也能夠將具備廣播能力的服務器設置在面向點到點的分組交換電信網絡中。所述電信網絡當然可具有其它網絡節點、例如負責把數據路由到用戶的其它路由器。根據權利要求1，廣播管理中心配置網絡節點以用于在地理廣播組內的廣播提供。具備廣播能力的服務器把廣播數據發送到第一路由器。傳輸層上的多播技術用來把廣播數據從第一路由器路由到屬于特定地理廣播組的主機。主機采用廣播技術把廣播數據發送到至少一個用戶。
在傳輸部分上的多播技術的優點是對網絡資源的更好利用。廣播數據不是被發送到每個網絡節點，而是僅發送到向該地理組登記的網絡節點。
在本發明的一個優選實施例中，地理廣播組被定義為一個地理區域，它是公用陸地移動網PLMN的一部分。這可以是例如象Nordrheinwestfalen之類的國家或者城市。
由廣播管理中心執行的網絡節點配置可以直接進行。通過這種解決方案，屬于某個地理區域的網絡節點直接被尋址。這保證了快速配置。但是，這意味著廣播管理中心具有關于要配置的節點的全部所需信息。
在本發明的另一個實施例中，由廣播管理中心執行的配置間接進行，從而對網絡節點進行尋址以建立到構建特定地理區域的另一些網絡節點的連接。優點在于，廣播管理中心只管理關于某些網絡節點的信息，而這些節點具有關于其它節點的信息。通過應用這種體系結構，配置的責任被委托給網絡節點。
在間接進行配置的實施例中，有利的是，把消息發送到要配置的網絡節點，而這些節點向相應的地理組登記。登記可通過用于向多播組登記的現有技術、如IGMP或MLD來進行。
網絡節點的配置經由廣播管理中心和網絡節點之間的信息交換接口來進行。配置只是在所述接口上進行的信息交換的一部分。其它信息可以是例如與服務質量QoS有關的要求信息。
在本發明的一個優選實施例中，預知在具備廣播能力的服務器和廣播管理中心之間具有信息交換接口，以便通過例如與地理廣播組的構建有關的信息來支持廣播管理中心。為此，服務器發送關于特定廣播應用中可能受關注的地理區域的信息。
傳輸層上的多播技術采用傳輸級多播組隧道，該隧道是通過用于隧道技術的傳輸層協議來建立的。這意味著，例如在具有兩個IP層、即將要進一步說明的應用IP層和傳輸IP層的IP交換網絡中，在應用IP層上執行的廣播或多播傳輸被映射到傳輸IP層。這意味著目前在應用IP層上執行廣播或多播傳輸。本發明建議把廣播或多播傳輸從應用IP層重新定向到傳輸IP層。這可利用通過用于隧道技術的傳輸層協議、最好是GPRS隧道協議GTP為特定多播組在傳輸IP層上建立的隧道來進行。
在一個優選實施例中，傳輸的多播部分中的數據遞送采用多播遞送樹來進行，它可通過現有的多播路由選擇協議來建立。
由于現有的遞送技術、例如IP路由選擇協議采用IP分組首標，其中包含多播組的標識符，所以有利的是采用IP多播。
廣播數據從主機到用戶的傳輸通過廣播技術來進行。在移動網中，傳輸的這個部分表示無線電接口。在本發明的一個優選實施例中，無線電接口上的廣播技術可通過廣播承載來實現，把相同數據遞送給一個小區中的所有用戶。
有利的是，網絡節點進行傳輸的這些部分的映射，以便遞送廣播數據。例如，在應用IP層上的廣播信道上從具備廣播能力的服務器遞送的廣播數據將在第一路由器中被映射到構建在傳輸層上的多播信道。在另一個路由器中執行另一個映射，通過由另一個地址標識的另一個多播信道發送所接收的多播數據。另一個路由器僅轉發所接收數據也是可行的。映射可導致增加或替換標識地址的信道。它也可產生分組封裝。
另外，需要用于面向點到點的分組交換電信網絡內的廣播和/或多播管理的廣播管理中心用于執行根據權利要求16的本發明。所述網絡連接到包含具備廣播能力的服務器的另一個網絡，并且具有包含至少一個路由器和至少一個正服務于至少一個用戶的主機的網絡節點。廣播管理中心具有配置單元，用于把網絡節點配置到地理廣播組。這個單元負責定義網絡節點和所需參數，以便配置。配置通過通信單元被提交到所定義的節點。地理廣播組的定義基于由接收單元所接收的信息。信息可經由所述服務器與廣播管理中心之間的接口從運營者或者從具備廣播能力的服務器接收。
本發明還提供一種路由器，所述路由器適合在與包含具備廣播能力的服務器的另一個網絡相連的、面向點到點的分組交換電信網絡中執行多播。所述電信網絡具有網絡節點，這些網絡節點包括至少一個所述路由器和至少一個正服務于至少一個用戶的主機。路由器具有配置單元，用于配置網絡節點，以便提供地理廣播組。配置可在路由器中直接進行，或者也可請求配置單元把其它網絡節點配置到地理廣播組。路由器還具有用于接收數據的接收單元。數據可以是從前一個路由器接收的多播數據或者是從位于另一個網絡中的具備廣播能力的服務器接收的廣播數據。所接收的數據被提供給用于在傳輸層上提供多播技術以便對數據進行多播的裝置。用于發送多播數據的發送單元將其發送到屬于特定地理廣播組的主機。這意味著它可以是下一個路由器或主機。
如果路由器不得不根據數據結構修改所接收的數據以進一步路由，則要提供所接收數據與所發送多播數據之間的關系的管理。
另外，本發明還包括主機的新功能性。主機要適合在面向點到點的分組交換電信網絡中進行廣播，其中主機一端連接到至少一個路由器，另一端連接到至少一個用戶。主機具有用于接收多播數據的接收單元。在傳輸層上利用多播技術從路由器發送此數據。在接收到多播數據之后，關聯單元用于建立接收數據與要發送給用戶的廣播數據的關聯。主機提供用于向用戶提供廣播技術的裝置。根據與用戶的接口，可采用不同的廣播技術。數據通過發送單元被發送給用戶。
另外，本發明公開了一種系統，所述系統適合在面向點到點的分組交換電信網絡中進行廣播，所述網絡連接到包含具備廣播能力的服務器的另一個網絡，并且所述電信網絡具有包含至少一個路由器和至少一個正服務于至少一個用戶的主機的網絡節點。該系統包括至少一個路由器、至少一個主機以及具有上述新功能性的廣播管理中心。
下面提供對本發明的詳細說明。


圖1GPRS協議體系結構，圖2根據本發明的網絡節點的關系，圖3根據本發明的網絡節點的配置，圖4登記程序，
圖5廣播數據遞送程序。
下面說明在面向點到點的分組交換電信系統中多播的實現。
對于所引入的面向分組交換的節點、如SGSN或GGSN的功能性和通信方式的上述要求和限制對于已開發的協議棧具有影響。由于GGSN作為路由器以及作為到外部網絡的接口的作用，因此已經引入應用層之下的IP層。此外，由于讓IP網絡處于核心網內的限制，因此意味著在GGSN和SGSN之間以及對于RNC，已經在專用隧道協議之下引入IP層作為傳輸途徑。
關于圖1，以下說明僅集中于分組交換域中的兩個IP層。圖1說明通過Uu接口與接入網UTRAN連接的用戶MS。這個網絡經由Iu-PS接口與3G-SGSN進行通信。3G-SGSN通過Gn接口與3G-GGSN進行通信。Gi接口定義與另一個網絡、例如因特網的接口。
就圖1而論，其中有兩個IP層，表示為IP、PPP和UDP/IP，在以下說明中表示為應用IP層和傳輸IP層。應用IP層在協議棧中直接位于應用協議Applicat.之下。這個IP層的任務是連接移動臺與GGSN。這個IP層對于核心網、例如分組交換網絡是透明的。這在圖1中通過從MS到3G-GGSN的直線表示。第二IP層是用于SGSN、GGSN和UTRAN之間傳輸的傳輸IP層。凈荷業務量通過封裝在作為用于隧道技術的傳輸層協議的示例的專用隧道協議、GPRS隧道協議GTP-U中的Gn和Iu-PS傳送。GTP分組采用UDP作為傳輸協議。但是，存在負責構建隧道的不同隧道協議，而GTP只是一個示例。圖1中，提到其它協議作為補充。
關于所提供的兩個IP層體系結構，下面說明傳輸層上的一種可能的多播技術。
多播技術采用傳輸級多播組隧道TLMG，該隧道是通過用于隧道技術的傳輸層協議、如GTP來建立的。因此，在IP多播的情況下，思路是把應用IP層上所執行的多播映射到傳輸IP層。在傳輸IP層，為多播組建立GTP隧道。該隧道經過標識，使得Gi接口上正到達的多播數據與GTP隧道之間的映射得到保證。TLMG可根據需要、即當第一多播成員向多播組登記時建立，或者可預先建立以便使初始化過程更快。下面，多播成員描述一個網絡節點，該網絡節點被配置為構建地理廣播組的多播組成員。
TLMG隧道的建立按如下方式進行。首先執行所謂的PDP上下文激活。PDP上下文激活與在外部IP網絡上登錄相似。為此，多播成員身份與IP地址相關聯。在PDP上下文激活過程中，在多播成員與GGSN之間創建具有身份的隧道。在此過程中，還發生服務質量QoS協商。為了向多播組登記，多播成員發送IGMP成員資格報告消息。如果如IGMP成員資格報告所示的多播組在GGSN中尚不存在，則GGSN為其創建新的條目。另外，GGSN還在傳輸IP層上為到達應用IP級的多播創建傳輸級多播組TLMG。為此，GGSN從核心網的地址空間中分配多播地址。下面將它稱作TLMG的多播IP地址或者TLMG-MC地址或者僅稱作TLMG地址。為了創建適當的TLMG，GGSN可考慮來自PDP上下文的所協商的服務質量QoS要求。
GGSN通過例如增強GTP協議通知相應的節點，它具有為多播組登記的移動臺。可使用新的GTP消息、即SGSN成員資格報告請求。為此，還可采用現有的消息，例如UDP連接上的增強分組數據單元PDU通知消息。
SGSN成員資格報告請求消息包含在特定節點中把多播流復制為多個單播流所需的信息、例如TLMG-MC地址以及多播成員的標識。因此，對于多播組業務，GGSN忽略已經由SGSN在PDP上下文激活過程中為該MS建立的隧道，并采用形成多播遞送樹的TLMG。這種多播遞送樹在以下說明中稱作TLMG遞送樹。通過這種方法，在應用IP上通過Gi接口送往GGSN的正到達多播數據從應用IP層重新定向到傳輸IP層，傳輸IP層利用TLMG遞送樹在核心網中進行多播。
從多播組撤消登記通過IGMP來進行，并由廣播管理中心來請求。為此，多播成員向GGSN發送IGMP離開消息。然后，GGSN可向多播成員發送新的GTP消息以請求成員資格釋放。這個消息攜帶作為參數的TLMG MC地址和多播成員的地址。另外，GGSN從相應的多播地址列表中刪除該移動臺，或者僅減小相應的計數器。如果這個多播成員是唯一為多播組而登記的一個，則從TLMG遞送樹中釋放該TLMG。
所述TLMG技術只是用于執行多播技術的一個實例。下面利用核心網中任何可能的多播技術更詳細地說明在面向點到點的分組交換電信網絡中進行廣播。
下面在應用IP層上執行的廣播或多播數據的傳輸將稱作U廣播或U多播。與此相比，在傳輸IP層上的傳輸將稱作T廣播或T多播。此外，無線電承載上的廣播或多播業務將稱作R廣播或R多播。由于各層上的廣播或多播提供以下業務的事實，因此也被稱作U、T、或R多播或廣播業務。例如，U廣播業務是由具備廣播能力的服務器所提供的廣播應用，T多播業務可以是由網絡運營者提供的傳輸層上的任何多播技術，以及R廣播是無線電接口上的任何廣播技術。
為了實現本發明，將引入附加的新節點或在現有節點中引入新功能。下面，在GGSN的實例上，引入路由器的新功能，在RNC/節點B的實例上引入主機的新功能，引入具備廣播能力的路由器和廣播管理中心的新功能。具備廣播能力的路由器以下將稱作多播/廣播服務器或MC/BC服務器，而廣播管理中心將稱作MC/BC管理中心，意味著兩種節點也支持多播。這些節點的關系如結合圖2所述。
圖2說明地理廣播網絡體系結構。基站BS連接到RNC。SGSN經由Iu-PS接口管理RNC，而在另一邊連接到GGSN。GGSN經由Gi接口與MC/BC服務器進行通信。圖2中，這個服務器被表示為U-MC/BC服務器。U/T-MC/BC管理中心經由連接到所涉及的網絡節點的接口管理整個體系結構。圖2中，這個接口通過虛線表示。它們表明，U/T-MC/BC管理中心能夠對網絡中的所有節點進行尋址，例如以便進行配置。為了配置，請求消息形式的和確認消息形式的消息在U/T-MC/BC管理中心和相應節點之間進行交換。如果存在相應的接口，則可進行與U-MC/BC服務器的通信。
下面說明GGSN的增強功能性。
為了完成新任務，GGSN必須作為能夠處理正到達IGMP消息的本地多播路由器。節點通常在GGSN中為特定多播組而登記，GGSN跟蹤分組交換網絡中有效的多播組。
另外，GGSN在網絡范圍內、即從GGSN到BTS創建多播組。這個多播組可以是例如上述傳輸級多播組TLMG。下面更詳細地說明登記程序。
另外還說明主機的新功能性。在UMTS的情況下，主機的任務可由RNC結合BTS或節點B來執行。
如果SGSN被指示對某個業務進行T多播，則SGSN指示RNC進行T多播，RNC又指示BTS或節點B對該業務進行R廣播。節點B存儲所接收的多播或廣播信息，然后等待接收來自RNC的T多播數據流或者向相應的T多播遞送樹登記其本身。RNC/節點B把輸入T多播業務映射到R廣播業務。
除了分組交換網絡和網絡的節點之外，還需要U-MC/BC服務器、相應的U/T-MC/BC管理中心以及U/T-MC/BC管理接口。
下面說明U/T-MC/BC管理中心。
U/T MC/BC管理中心用于在與所請求U業務有關的PLMN中配置T多播和R廣播業務。U/T MC/BC管理中心可具有與U-MC/BC服務器的接口，以便檢索和發送與要用于PLMN中的T-和R-MC/BC業務管理和配置的U-MC/BC業務有關的信息。要從MC/BC服務器中檢索的信息可以是例如U-MC/BC業務的多播地址，使得GGSN可利用這個多播地址以及U-MC/BC業務所要求的QoS向相應的多播組登記其本身。此外，MC/BC服務器可向U/T MC/BC管理中心發送某個U-BC業務的地理區域的說明。
U/T MC/BC管理中心的任務也可由其它任何具有上述功能性的節點來完成。
下面說明U-MC/BC服務器。
U-MC/BC服務器包含并向PLMN中的無線用戶提供U廣播業務。所述服務器通常位于另一個網絡、例如因特網中，并且沒有與所連接網絡的結構有關的任何信息。U-MC/BC服務器僅知道存在具有至少一個想接收廣播信息的用戶的網絡。傳輸在應用IP層上執行，因此添加前綴U。但是，如果在GGSN中處理U多播/單播業務、如U廣播業務，則因特網中的U多播業務或U單播業務也可用來提供PLMN中的地理U廣播業務。差別無論如何對于PLMN中的終端用戶都是不可見的。
因此，關于現有的或新的節點的所引入術語和所引入功能，本發明的基本概念是引入有效的體系結構解決方案，以便把U廣播業務提供給PLMN的特定地理區域內能夠且希望接收該業務的用戶。U廣播業務提供涉及U廣播服務器、構建核心網的固定基礎設施中的T多播技術以及無線電接口上的R廣播技術。U廣播業務由U/T-MC/BC管理中心支持。
下面提供本發明的一個優選實施例。它描述地理區域的配置。
地理U廣播業務適用于BTS/節點B、RNC、SGSN、GGSN或整個PLMN所覆蓋的區域，也就是由從PLMN中的GGSN開始的分發樹中的節點構成。運營者采用U/T-MC/BC管理中心在PLMN中配置一個或多個節點，用于U廣播業務提供。配置的另一個可能性由MC/BC服務器觸發。這意味著配置基于從U-MC/BC服務器所檢索的參數。在MC/BC服務器與U/T-MC/BC管理中心之間存在接口時將應用這個解決方案。
U/T-MC/BC管理中心執行對PLMN中節點的配置。這可經由分層結構中的任一個較高層節點來直接或者間接進行。在第一備選方案中，U/T-MC/BC管理中心指示一個節點成為PLMN T多播組的一部分。這意味著U/T-MC/BC管理中心把BTS和/或節點B直接配置成多播組的一部分。這采用通過IGMP進行的登記來完成，下面將會說明。BTS的直接配置要求分層結構中較高層的節點獲得關于配置的通知，以便把廣播數據遞送給BTS，如廣播數據遞送程序中所述。
在第二解決方案中，U/T-MC/BC管理中心配置中間節點、例如SGSN，SGSN負責建立到BTS或B節點的連接。連接的建立可基于多播遞送樹。為此，請求要連接的節點向多播組登記。多播組的地址通過請求消息來發送。還由U/T-MC/BC管理中心通知為連接建立而被尋址的節點關于多播組的大小，即對于要連接的節點進行通知。例如，U/T-MC/BC管理中心能夠配置應該在整個覆蓋區中對特定業務進行T多播的SGSN。配置可包含從諸如整個區域的簡單配置到諸如除RNC-4之外的整個區域的較復雜配置的任何描述。
雖然能夠讓分組交換網絡節點從諸如某些地理坐標之間的區域之類的輸入來自行確定相應的節點，但確定T多播的網絡節點的邏輯一般應位于U/T-MC/BC管理中心內。
被尋址以連接的節點的多播組登記通過諸如IGMP或MLD之類的多播組管理機制來進行，下面會進行說明。
下面結合圖3來陳述配置程序。
圖3包括以下節點表示為U/T-MC/BC Mgmt Centre的U/T-MC/BC管理中心、U MC/BC服務器、例如GGSN之類的網關G、例如SGSN之類的S之間的正服務節點、諸如BTS之類的邊緣節點R以及移動臺MS。配置可由運營者10啟動，或者當存在到MC/BC服務器的接口時由所述服務器10’啟動。與自動進行的、經由到MC/BC服務器的接口進行的配置相比，運營者必須手動進行配置。通過這個操作，U/T-MC/BC管理中心獲得與具有所屬節點的多播組的大小有關的信息。在下一個步驟中，U/T-MC/BC管理中心能夠直接進行多播組的配置(20)，直接對邊緣節點尋址，或者經由體系結構中較高層的節點間接進行(20’)。參照圖3，U/T-MC/BC管理中心向網關G發送消息(20’)，其中網關G負責到移動臺MS的連接30’和40’的建立。
在網絡中當然可存在一個以上的T多播組。
下面提供本發明的一個優選實施例。它描述登記程序。
如果BTS或節點B被指示在相應地理區域中對T多播業務進行R廣播，則BTS或節點B接收U廣播業務的T多播地址以及所要求的QoS。U/T-MC/BC管理中心可提供附加信息，以便用于向T多播組登記。由于各節點具有與分層結構中的所有相應低級節點有關的信息的事實，因此不是通過專用單播消息來指示各低級節點，而是可用通用配置多播組來對全部低級節點進行尋址。BTS或節點B存儲所接收的多播信息，并向相應的T多播遞送樹登記其本身。這在IP傳輸網絡的情況下可通過IGMP/MLD來進行，并產生T多播遞送樹，其中以BTS或節點B作為樹葉。登記消息可以直接發送到樹的根或者發送到把消息轉發到根的下一批節點。
下面結合圖4公開登記程序的一個實施例。圖4說明當網關被指示(101)建立到屬于特定地理區域的節點的連接時用于登記的實例。為此，網關G利用分層原理向所涉及的節點發送請求消息(102，103)。為了向多播組登記，在建立了從網關到邊緣節點R的T多播的多播遞送樹后(105，106)，邊緣節點R向網關G發送IGMP消息(104)，邊緣節點是樹的葉子。T多播的多播遞送樹可以例如基于上述TLMG。在這種情況下，檢索IGMP消息之后，從GGSN構建TLMG，GGSN是到作為邊緣節點R的實例的BTS的網關G的一個實例。GGSN可直接對BTS尋址，或者可構建到作為正服務節點S的實例的SGSN的TLMG，并指示SGSN構建到BTS的TLMG。實際上，在GGSN與所有受影響節點之間創建基于源的多播樹，以便提供T多播業務。還能夠具有預先配置的TLMG，該TLMG是采用某些QoS參數預先建立的。
下面提供本發明的一個優選實施例。它參照圖5描述廣播遞送過程。圖5包括與圖3相同的節點。
在第一個步驟中，MC/BC服務器向網關G發送廣播數據(200)。廣播數據經由所定義的廣播信道發送。網關G以下述方式配置它知道哪些廣播信道與網絡中的哪個T多播遞送樹相對應。為此，網關G可管理映射表，用于把到MC/BC服務器的接口上存在的廣播信道映射到核心網中存在的多播樹中的多播信道。網關G把廣播數據從用戶層、例如應用IP層重新定向到傳輸層、例如傳輸IP層，它用于通過T多播遞送樹、如TLMG對數據進行多播(201，202)。在接收T多播數據之后，中間節點S僅將它轉發到相鄰節點，或者對該數據進行附加處理、例如進一步封裝。該數據通過T多播技術被發送，直至到達邊緣節點R。在一般說明中，如果PLMN中的高級節點必須在相應地理區域中對業務進行T多播，則該節點指示所有相應低級節點對該業務進行T多播。這意味著，如果指示SGSN對業務進行T多播，則SGSN指示RNC進行T多播。IP多播最好是用來向邊緣節點R遞送數據。邊緣節點R進行從T多播到R廣播的映射，并向用戶廣播數據。
可以任選地向相應地理區域中的用戶提供附加信息，以便通知它們關于U廣播業務和相應的內容。這個U廣播業務信息保存在U-MC/BC服務器中，但可能從U/T-MC/BC管理中心進行更新。這意味著U廣播業務信息可在所有終端已知的、例如圖文電視之類的預先配置的缺省U-BC流上被發送。U廣播業務信息的分發也可以是U-MC/BC服務器的任務，它通知終端用戶終端關于業務的可用性。這可通過經由可用數據傳輸業務、例如SMS、USSD、WAP或會話通知協議發送與節目的可用性和檢索詳情有關的信息來實現。
關于廣播業務可用性的信息最好是被發送到屬于某個地理區域的那些節點。配置可在網絡啟動且廣播業務適合配置時進行，或者網絡根據需要來配置，即當支持新的廣播業務時，進行網絡的配置。在最后一種情況下，最好是利用具備廣播能力的服務器與廣播管理中心之間的接口。
本發明中所涵蓋的解決方案集中于GSM或UMTS網絡中的分組交換域。一般來講，每當使用隧道技術、如GTP、L2TP、IPSec、移動IP等時均可應用這個概念。因此，本發明能夠適用于具有兩個IP層、即應用IP層和傳輸IP層的任何網絡。同樣，對于傳輸層基于支持多播傳輸的另一種技術、例如具有多播增強的ATM的情況，也可應用這些機制。
權利要求
1.用于在具有網絡節點集合的面向點到點的分組交換電信網絡中進行廣播的方法，其中所述集合包括第一路由器和至少一個正服務于至少一個用戶的主機，而且所述第一路由器與具備廣播能力的服務器進行通信，其特征在于-廣播管理中心配置所述網絡節點以用于地理廣播組內的廣播提供，-所述具備廣播能力的服務器把所述廣播數據發送到所述第一路由器，以及-采用傳輸層上的多播技術，以便把所述廣播數據從所述第一路由器路由到屬于所述地理廣播組的所述至少一個主機，以及-所述主機采用廣播技術把所述廣播數據發送到所述至少一個用戶。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述地理廣播組被定義為公用陸地移動網(PLMN)的地理區域。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述廣播管理中心執行的所述配置是通過直接對屬于所述特定地理區域的所述網絡節點尋址來進行的。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述廣播管理中心執行的所述配置是這樣間接進行的，即，對網絡節點進行尋址以建立到構建所述特定地理區域的另一些網絡節點的連接。
5.如權利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述連接的建立是通過請求相應節點向所述特定地理區域登記來進行的。
6.如權利要求3或4所述的方法，其特征在于，向多播組登記的所述指示是通過因特網組消息協議IGMP或多播收聽者發現MLD協議來進行的。
7.如以上權利要求其中之一所述的方法，其特征在于，所述配置是經由所述廣播管理中心與所述網絡節點之間的信息交換接口進行的信息交換的一部分。
8.如以上權利要求其中之一所述的方法，其特征在于，所述具備廣播能力的服務器采用通過具備廣播能力的服務器與廣播管理中心之間的信息交換接口交換的信息來支持所述廣播管理中心。
9.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述傳輸層上的所述多播技術采用傳輸級多播組隧道，所述隧道是通過用于隧道技術的傳輸層協議來建立的。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，用于隧道技術的所述傳輸層協議是GPRS隧道協議GTP協議。
11.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述多播數據遞送是采用通過多播路由選擇協議建立的多播遞送樹來進行的。
12.如以上權利要求其中之一所述的方法，其特征在于，所述多播是IP多播。
13.如以上權利要求其中之一所述的方法，其特征在于，所述廣播技術采用在所述無線電接口上提供的廣播技術。
14.如以上權利要求其中之一所述的方法，其特征在于，為了向用戶遞送所述廣播數據，執行在所涉及的網絡節點中的所述傳輸的一些部分的映射。
15.用于在具有網絡節點集合的面向點到點的分組交換電信網絡中的廣播和/或多播管理的廣播管理中心，其中所述集合包括第一路由器和至少一個正服務于至少一個用戶的主機，而且所述第一路由器與具備廣播能力的服務器進行通信，其特征在于所述廣播管理中心具有-配置單元，用于把所述網絡節點配置到地理廣播組，以及-通信單元，用于與所述網絡節點進行通信，以及-接收單元，用于接收信息，根據所述信息確定所述地理廣播組。
16.適合在具有網絡節點集合的面向點到點的分組交換電信網絡中進行多播的路由器，其中所述集合包括至少一個所述路由器以及至少一個正服務于至少一個用戶的主機，而且所述第一路由器與具備廣播能力的服務器進行通信，其特征在于所述路由器具有-配置單元，用于配置所述網絡節點以便提供地理廣播組，以及-接收單元，用于接收數據，以及-用于在所述傳輸層上提供多播技術的裝置，以及-發送單元，用于把所述多播數據發送到屬于所述特定地理廣播組的所述主機。
17.如權利要求16所述的路由器，其特征在于，所述路由器控制數據結構，以便管理所述接收的數據與所述發送的多播數據之間的關系。
18.適合在面向點到點的分組交換電信網絡中進行廣播的主機，其中所述主機的一端連接到至少一個路由器，而另一端連接到至少一個用戶其特征在于所述主機具有-接收單元，用于接收通過所述傳輸層上的多播技術從所述路由器發送的多播數據，以及-關聯單元，用于把所述正在接收的多播數據與正在發送到用戶的廣播數據相關聯，以及-用于向所述用戶提供廣播技術的裝置，-發送單元，用于向所述用戶發送所述數據。
19.適合在具有網絡節點集合的面向點到點的分組交換電信網絡中進行廣播的系統，其中所述集合包括至少一個路由器和至少一個正服務于至少一個用戶的主機，而且所述第一路由器與具備廣播能力的服務器進行通信其特征在于所述系統包括如權利要求15所述的廣播管理中心、至少一個如權利要求16所述的路由器、至少一個如權利要求18所述的主機，并且執行如權利要求1所述的方法。
全文摘要
本發明涉及用于在面向點到點的分組交換電信網絡中進行廣播的方法、廣播管理中心、路由器、主機以及系統。基本思想是把多播用于所述電信網絡中的傳輸的一些部分。多播技術用于把廣播數據發送到網絡節點所屬的地理廣播組。網絡節點由廣播管理中心配置到特定地理廣播組。
文檔編號H04L12/56GK1605176SQ02824955
公開日2005年4月6日 申請日期2002年12月10日 優先權日2001年12月13日
發明者R·凱勒, T·洛馬, F·亨德斯徹德特 申請人:艾利森電話股份有限公司