CN100442863C - 移动通信***中多媒体广播方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信技术，公开了一种移动通信***中多媒体广播方法，使得移动通信***小区内进行多媒体流广播时，可以节约多媒体广播所占用的空口带宽，高效利用网络资源。本发明中，首先为多媒体流广播的信道在HLR定制专门的接入点信息，这样UE在发起呼叫的过程中告知SGSN及RNC该呼叫为广播信道建立定制的无线接入承载，为UE建立用于承载流媒体广播的无线链路时使用相同的下行信道码，NodeB进行多媒体广播时，只需占用最小的带宽。

Description

移动通信***中多媒体广播方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及移动通信***中的多媒体广播方法。

背景技术

随着通信技术的突飞猛进，人们对于个人通信的期望和要求也越来越高，因此移动运营商需要特别关注用户界面、业务质量等直接影响用户使用移动业务感受的方面。在个人通信迅猛发展的今天，市场需求极大地推动了移动通信技术的进步。特别是第三代移动通信***(3rd Generation，简称“3G”)，各个标准体系都具有各自提高***性能的增强技术。3G的高带宽、多业务、高质量等特点极大的吸引着移动消费市场，但3G技术中尚且存在的一些问题如果没有解决将会在一定程度上限制市场扩大，影响移动运营事务的发展。

同时互联网(Internet)等媒质的发展，使得流媒体技术的应用越来越广泛，从网上广播、电影播放到远程教学以及在线的新闻网站等都用到了流媒体技术。当前网上传输视频、音频主要有下载(Download)和流式传输(Streaming)两种方式。流式传输是连续传送视/音频信号，当流媒体在客户机播放时其余部分在后台继续下载。流式传输有顺序流式传输(ProgressiveStreaming)和实时流式传输(Realtime Streaming)两种方式。实时流式传输是实时传送，特别适合现场事件，实时流式传输必须匹配连接带宽，这意味着图像质量会因网络速度降低而变差，以减少对传输带宽的需求。

无线技术的日新月异也使得人们对手机终端提出了许多新需求，如直接在手机上看电视、电影等流媒体业务，依据目前无线协议若想实现大众化资费的网络电视功能还存在很大的差距，原因是目前无线协议中对流媒体广播的实现还不尽完善。因此如何通过改进现有无线通信技术，在全球移动通信***(Global System of Mobile Communication，简称“GSM”)或宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)移动通信***中解决流媒体有效传输是当前的业界急需解决的问题。

不管是GSM还是WCDMA目前都没有能够真正实现大流量的广播信道来承载多媒体流的广播，现有的技术都是采用专用信道的方式来承载广播流。但事实是广播的流媒体对每个接收的手机来说都是一样的采用专用信道的方式来承载该业务时不但不能共享而且应用成本非常高，因为网络设备需要分配专属的无线资源和传输资源，这样下嫁到用户的资费就会非常昂贵。若有一种大流量的广播信道来支持该应用的话该问题就迎刃而解了。

WCDMA移动通信***由核心网、通用移动通信***地面无线接入网和用户设备(User Equipment，简称“UE”)组成，接入网和UE之间采用WCDMA无线接入技术。WCDMA网络在设计时遵循以下原则：无线接入网与核心网功能尽量分离，即对无线资源的管理功能集中在无线接入网完成，而与业务和应用相关功能在核心网执行。WCDMA网络架构的基本特点是核心网从GSM的核心网逐步演进和过渡。而无线接入网则是革命性地变化，它将完全不同于GSM的无线接入网，而在业务方面则完全兼容GSM的业务，充分体现了业务的连续性。

在WCDMA的R4以后的网络架构中，核心网不再局限于电路交换的方式，可以选择分组交换的方式，比如以异步传输模式(Asynchronous TransferMode，简称“ATM”)、网际协议(Internet Protocol，简称“IP”)作为承载技术。分组交换不但提高了网络传输速率，丰富了网络业务种类，而且可以方便网络管理，网络结构设计。核心网与接入网之间通过无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)和交换中心的Iu接口通信，RNC与交换中心之间为控制通道，RNC接受交换中心服务器的信令控制，同时RNC与媒体网关之间为数据通道，RNC的数据通过网关汇聚和分流。在无线接入侧，UE通过小区基站节点(NodeB)无线接入，并由RNC控制。

移动台是GSM/WCDMA移动通信网中用户实用的设备，移动台的类型主要有车载台和手持台(手机)。随着GSM标准的数字式手机进一步向小型、轻巧和多功能方向发展。MS除提供通过无线接口进入GSM***的常规无线通信功能和相关处理功能外，还必须提供与使用者之间的接口。比如提供通话呼叫所需要的话筒、扬声器、显示屏和键盘；进行数据通信时还需要提供与其它一些终端设备之间的接口，如与个人计算机和传真机之间的接口。MS的另外一个重要部分是SIM卡，GSM***通过SIM卡来识别用户，SIM卡的应用使移动台不是固定地束缚于一个用户，为个人通信业务(PersonalCommunication Service，简称“PCS”)奠定了良好的基础。

基站NodeB是GSM/WCDMA***中与无线方面关系最密切且最直接的基本组成部分。它通过无线方式发送和接收信息，并进行无线资源的管理。NodeB接受RNC的控制，实现移动用户之间或移动用户和市话用户之间的通信连接，传送***信息和用户信息等。NodeB通过无线接口与移动台相连，负责无线传输。另一侧RNC与核心网交换中心相连，负责控制与管理。一个RNC可以控制多个NodeB，采用远端控制的连接方式相连，其连接链路一般是有线的。

WCDMA核心网分组域的功能实体包括：通用分组无线业务(GeneralPacket Radio Service，简称“GPRS”)、服务支持节点(Services GPRS SupportNode，简称“SGSN”)为移动终端提供分组业务的节点。承担分组域的移动性管理、安全性和接入控制功能，在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收；GPRS网关支持节点(Gateway GPRS Support Node，简称“GGSN”)分组域与外部分组数据网相连的网关。具有网络接入控制功能、路由选择和转发功能、用户数据管理功能，并配合SGSN实现移动性管理功能；归属位置寄存器(Home Location Register，简称“HLR”)存储UMTS/GPRS用户数据和路由信息。具有分组用户数据管理、用户位置信息管理及用户鉴权功能。

HLR是移动通信***的中央数据库，存储着该HLR控制的所有注册登记的移动用户的相关数据。一个HLR能够控制若干个移动交换区以至整个移动网，所有移动用户的重要静态数据均存储在HLR中，其中包括移动用户识别号码、访问功能、用户类别和补充业务功能等数据。HLR中还存储且为交换中心提供关于移动用户实际漫游所在MSC的有关动态数据。这样，任何入局呼叫均可按相应的路由送到被叫用户。

WCDMA的主要接口包括：Iups，SGSN与RNC之间的接口，WCDMA无线子***与核心网分组域之间采用基于ATM的传输；Gn，同一公共网络中两个GSN之间的接口，支持用户数据和信令传输、支持移动性管理，在基于IP的骨干网中，该接口采用在TCP/UDP协议之上承载GTP的方式进行通信；Gi，GPRS与外部分组数据之间的参考点，在Gi接口上需进行协议封装/解封装、地址转换、用户接入时的鉴权和认证等操作；Gr，SGSN与HLR之间的接口，为SGSN提供了接入HLR并获得用户管理数据和位置信息的接口；Gc，GGSN与HLR间的接口，主要用于网络侧主动发起对手机的业务请求时，由GGSN向HLR请求用户当前SGSN地址信息。

由于在移动通信***中，基站节点NodeB要接收多个用户的接入，提供给用户各自的无线链路。通常意义上，每个用户的每次接入都需要网络侧***进行一次接入流程，这一过程涉及多个功能模块，不但耗费***资源，而且需要一定的处理时延。而且不同UE需要各自分配独立的信道，避免无线通信的冲突。因此在无线空口通信通常有两种信道，一种是专用信道，就是每个UE和NodeB之间都有专门的独立信道；另一种是共享信道，就是多个UE和NodeB在一条信道上通信，但是各自的内容是独立的，也就是把每个UE的通信内容捆绑在同一条共享信道上传输，不同UE的通信内容由特定的机制区分。

目前，多媒体流的广播在无线空口通信中的实现主要有两种方式：专用信道和共享信道。

专用信道实现多媒体广播方案是在终端UE和基站之间建立一条专用的无线信道，在基站NodeB和基站控制器RNC之间建立一条专用的传输链路来实现无线承载的建立，相对核心网来说该承载是“无线承载”。核心网下来的是广播内容而无线接入网把它们分成专用通道来实现了，这就是说对于每个接收流媒体广播的UE都建立各自的专用信道来传送流媒体该实现方案完全不顾承载内容的一致性而浪费了大量的传输带宽。

用下行共享信道实现网络电视广播的方案是在所有UE和基站之间建立一条共享的无线信道，在基站NodeB和基站控制器RNC之间建立一条专用的传输链路来实现无线承载的建立。相当于每个接收流媒体广播的UE都共享同一条下行信道，但是NodeB还是要给每个UE都传送相同的流媒体数据。所谓共享信道是说该信道对各个UE都可以占用部分或全部，但是终端传输的内容是不能共享的。也就是说，虽然只用了一个共享信道，但每个UE和网络侧的连接还是独立的，媒体数据还是要被重复传输。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：目前无线接入层用来承载上层多媒体广播业务的无线信道只有专用信道或共享信道，若用专用信道来承载多媒体广播的话占用大量空口传输资源而且在占用的这些资源中所传送的数据都是一样的，达不到共享带宽的目的；若用共享信道来传送多媒体广播流的话对各个终端来说还是要复制各自的数据，这样的结果其实和专用信道实现的方式没有太大的区别，没有从根本上解决网络带宽资源的浪费。

造成这种情况的主要原因在于，用专用信道或共享信道承载媒体流数据实现广播，流媒体的重复传输浪费网络带宽。

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***中多媒体广播方法，使得移动通信***小区内进行多媒体流广播时，可以节约多媒体广播所占用的空口带宽，高效利用网络资源。

为实现上述目的，本发明提供了一种移动通信***中多媒体广播方法，包含以下步骤，

终端发起呼叫点播多媒体广播业务；

基站节点建立多媒体广播链路，为所有接收广播的所述终端设置相同的下行信道码。

其中，还包含以下步骤，

在归属位置寄存器中注册多媒体广播专用接入点数字，在所述终端的分组交换域设置中设置该多媒体广播专用接入点数字；

定制所述归属位置寄存器和服务网关支持节点之间的鉴权接口，当所述归属位置寄存器鉴权带有所述多媒体广播专用接入点数字的请求后，通知所述服务网关支持节点进行多媒体广播呼叫请求的专门处理；

定制所述服务网关支持节点和无线网络控制器之间接口，当处理多媒体广播呼叫请求时，所述服务网关支持节点通知所述无线网络控制器建立多媒体广播专用无线接入承载。

此外在所述方法中，处理多媒体广播呼叫的流程包含以下步骤，

当所述终端点播多媒体广播业务时，将所述多媒体广播专用接入点数字上报给所述服务网关支持节点，由所述服务网关支持节点上报鉴权请求给所述归属位置寄存器；

所述归属位置寄存器通过鉴权后通知所述服务网关支持节点进行多媒体广播呼叫请求的专门处理；

所述服务网关支持节点通知所述无线网络控制器建立所述多媒体广播专用无线接入承载；

所述基站节点建立多媒体广播链路，为所有接收广播的所述终端设置相同的下行信道码。

此外在所述方法中，所述处理多媒体广播呼叫的流程还包含以下步骤，

当再次呼叫时，所述基站节点判断当前呼叫所对应的多媒体广播链路是否已经建立，如果是，则直接使用该多媒体广播链路的下行信道，通过鉴权之后通知发起呼叫的终端从该下行信道码接收多媒体广播。

此外在所述方法中，所述处理多媒体广播呼叫的流程还包含以下步骤，

当正在接受多媒体广播业务的终端从当前小区切换到目标小区时，如果该目标小区已建立对应的多媒体广播链路，则直接使用该多媒体广播链路的下行信道，通知切换后的终端从该下行信道码接收多媒体广播；

否则，在所述目标小区建立新的多媒体广播链路。

此外在所述方法中，还包含以下步骤，

所述终端在点播多媒体业务的同时，呼叫建立其他专用信道用于承载所属多媒体广播业务的附属业务。

此外在所述方法中，所述多媒体广播链路禁用上行信道，禁止被呼叫。

此外在所述方法中，所述多媒体广播链路使用固定功率、禁用软切换。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，首先为多媒体流广播的信道在HLR定制专门的接入点信息，这样UE在发起呼叫的过程中告知SGSN及RNC该呼叫为广播信道建立定制的无线接入承载，为UE建立用于承载流媒体广播的无线链路时使用相同的下行信道码，NodeB进行多媒体广播时，只需占用最小的带宽。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即通过定制的无线链路用于广播多媒体数据，所有UE均从相同的下行信道获得多媒体数据，从基站到终端实现最小带宽的广播通信，大大节省多媒体广播所需要占用的网络资源，相对提高媒体通信效率和传输速率，使得网络电视等广播媒体业务得以展开，节省移动运营成本，极大促进移动媒体市场。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的移动通信***中多媒体广播方法流程图。

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。

鉴于现有发明的主要缺陷是重复传输广播的多媒体数据，使得网络资源不可避免的被浪费，因此本发明着眼于广播带宽共享、避免多媒体数据重复传送的缺点，对接收多媒体流的UE采用相同的下行信道，这样NodeB只需传输一份多媒体数据，即可实现对多个UE的真正意义上的广播。广播信道不同于现有的信道，因此需要定制，包括注册信息、接续流程等。本发明通过定制HLR中的接入点数字(Access Point Number，简称“APN”)、无线接入承载(Radio Access Bearer，简称“RAB”)以及特定的功控、切换配置等，实现多个UE共同接收一个无线多媒体广播下行信道的多媒体流数据。

本发明的第一实施方式以WCDMA R4的架构为例，实现小区的多媒体流广播。在整个无线网络的多媒体广播实现流程中涉及如下几个网络功能实体：NodeB、RNC、SGSN、HLR，其中HLR涉及到APN信息的设置以及广播信道的判断、SGSN和RNC涉及UE呼叫的接续过程和RAB链路建立过程、NodeB则涉及空口广播信道的实施。图1示出了本发明的第一实施方式的多媒体流广播方法的流程图。

步骤101中，首先在HLR中注册一个与流媒体广播相关的一个(或多个)APN(称为APN_TV)，该APN_TV的其它属性与普通APN一样，区别在于将终端的分组交换(Packet Switch，简称“PS”)域设置中设置相同的APN_TV，因此区别于普通的APN，称为流媒体广播(网络电视)APN，即APN_TV。可见，APN_TV需要定制，对于接收媒体流广播的所有UE其APN_TV均相同，这样才能确保每个接收广播的UE均呼叫同一个APN_TV，同时核心交换功能单元也便于区分APN_TV。

然后在步骤102中，定制HLR和SGSN之间的鉴权接口，由于广播呼叫与普通呼叫处理方法不同，因此需要在呼叫鉴权的时候通过不同的接口通知接续网元。定制的鉴权接口与目前协议规定的接口不同，当HLR收到来自SGSN的鉴权请求，如果是带有APN_TV的鉴权请求，则要通知SGSN该请求是广播流媒体请求，以便于SGSN进行广播呼叫请求的专门处理。可以看出，HLR中定制APN_TV以及SGSN的鉴权通知都是为了实现对广播呼叫的特殊处理，毕竟广播信道不同于普通信道，需要使得所有UE都同时接受一个下行的媒体流数据，存在一些信道交互处理、共享机制、功控、切换等方面的问题，本发明均给出了解决方案。

在步骤103中，定制专用于媒体流广播的SGSN和RNC之间的RAB指派请求的相关接口，目前协议规定的接口并不适用。这是因为，对于广播呼叫请求，RNC需要特殊处理，因此RNC和SGSN需要约定好什么情况下的RAB指派请求是流媒体广播承载的建立，对于媒体流广播RAB(称为RAB_TV)，建立过程不同于普通RAB。

在步骤104中，当手机发起点播媒体流业务时，须先进行分组数据协议(Packet Data Protocol，简称“PDP”)上下文激活操作，这时手机会把APN_TV带给SGSN，SGSN收到该请求(PDP激活请求)后就会给HLR发鉴权请求，SGSN收到该定制的广播流媒体请求后就会给RNC下发RAB激活请求(RAB_TV)，根据该RAB_TV类型RNC就需要建立特殊的无线链路，该特殊的无线链路允许NodeB对UE设置一样的下行信道码，就是用于广播媒体流的多个UE同时从一个下行信道接收广播数据。因此可以同时接收媒体流广播，而对于NodeB来说只需发送一次多媒体数据，达到最大程度的节省网络带宽。

下面给出一个UE发起呼叫后网元进行处理和多媒体广播链路建立的详细流程：

当UE点播多媒体广播业务时，将其呼叫请求中包含APN_TV，上报给SGSN，SGSN则继续将呼叫请求上报给HLR进行鉴权；

HLR经过鉴权发现该APN_TV为多媒体广播请求，通知SGSN进行多媒体广播呼叫请求的专门处理；

SGSN通知RNC建立RAB_TV，该RAB_TV符合多媒体广播业务的要求，允许不同UE从同一个下行信道码接收广播数据；

NodeB建立多媒体广播链路，为所有接收广播的UE设置相同的下行信道码。

在本发明的第二实施方式中，NodeB在收到RAB_TV时建立用于广播媒体流的特殊无线链路，该特殊无线链路不同于一般的RNC和NodeB之间无线链路。一般的RNC和NodeB之间无线链路上，两条专用信道对应无线链路的下行信道码是不能一样的，否则就会发生冲突。而为了完成广播信道的建立，RNC和NodeB需要定制接口，规定流媒体广播承载的无线链路的下行信道码必须一样，这样做的目的就是要让所有终端接收到的内容都一样。也就是说，在RNC和NodeB之间建立RAB_TV无线链路时，就定义了NodeB在该无线链路下行的所有UE对应的下行信道码可以且必须相同，这样实际上NodeB从该无线链路广播多媒体数据时无需对每个UE都传送一份广播数据，而只需在一个下行信道上传送，所有UE即可从该信道上接收到广播媒体流数据。

本发明的第三实施方式中，为了能够在现有WCDMA协议架构中兼容本发明的媒体流广播机制，实现通过相同下行信道码广播多媒体的方法，还需要进行其它相应的改进。其中对于RNC、NodeB、GSGN等需要做对于广播呼叫的判别和特殊处理的改进。由于广播媒体流所用的下行信道对于每个UE用相同的信道码，不但使得每个UE均可以接收广播的媒体流数据，而且不会引起冲突，因为这是一发多收的机制。另外，由于广播接受的UE数目多于一个且不确定，因此广播下行信道不需要进行功率控制，即关闭功控。在切换方面，广播业务没有针对具体的UE进行，因此不需要进行软切换。而且为了避免冲突，UE不能用该专用信道上行，即不能作被叫，UE只能从该链路接受多媒体广播，不能上传，否则不同UE之间向同一个信道上传会造成冲突。最后，UE还可以另建一条专用信道用于其它附属业务，比如语音流接收，使用固定大小的功率。

本发明的第四实施方式中，对于各个UE接入的流程还包括以下步骤，当第一个UE请求多媒体广播时，通过上述接续过程建立专门的多媒体广播信道，之后再有UE呼入时，核心网元判断该多媒体广播链路是否已经建立，如果是则直接使用该信道，通过鉴权之后通知UE从该下行信道码接收多媒体广播。

本发明的第五实施方式中，对于多媒体广播业务的切换，也不同于普通业务。但UE从当前小区切换到目标小区时，如果目标小区已有该多媒体广播业务的信道，则直接使用该信道，即给切换过来的UE设置该信道的下行信道码，否则重新建立新的信道，建立的过程如同上面给出的实施方式。

熟悉本领域的技术人员可以理解，在其它移动通信***协议框架中采用本发明的方法，对于实施方式中的各个网络功能单元采用对应的网元代替，即可实现多媒体广播，达到节省网络带宽的发明目的，不影响本发明的实质和范围。

经过上面定制的Iub(NodeB和RNC之间的逻辑接口)接口后终端和核心网之间就配置了一条用专用信道实现的广播信道，该信道对后续进行相同业务的手机来说都是同一个信道，NodeB和RNC之间的传输链路也用同样的链路，这样就可以大大节省地面链路的传输资源了。

按照标准协议做的流媒体广播需要消耗大量的地面资源(传输带宽)，而采用本发明的方案可大大节省上述资源，如原先10个终端同时观看电视需要1M的带宽(假定数据源的速率是100K)，而采用目前实现方案的话只需要100K流量就可以支持了(假定10个用户看同一个电视节目)。这一点对于电信运营商来说是一个非常大的收益。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，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改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种移动通信***中多媒体广播方法，其特征在于，包含以下步骤，

预先在归属位置寄存器中注册多媒体广播专用接入点数字，在终端的分组交换域设置中设置该多媒体广播专用接入点数字；

预先定制所述归属位置寄存器和服务网关支持节点之间的鉴权接口；

预先定制所述服务网关支持节点和无线网络控制器之间接口；

当所述终端点播多媒体广播业务时，将所述多媒体广播专用接入点数字上报给所述服务网关支持节点，由所述服务网关支持节点上报鉴权请求给所述归属位置寄存器；

所述归属位置寄存器在鉴权带有所述多媒体广播专用接入点数字的请求后，通过所述鉴权接口通知所述服务网关支持节点进行多媒体广播呼叫请求的专门处理；

所述服务网关支持节点在专门处理所述多媒体广播呼叫请求时，通过所述定制的与无线网络控制器之间的接口，通知所述无线网络控制器建立多媒体广播专用无线接入承载；

基站节点建立多媒体广播链路，为所有接收广播的所述终端设置相同的下行信道码。

2.根据权利要求1所述的移动通信***中多媒体广播方法，其特征在于，处理多媒体广播呼叫的流程还包含以下步骤，

当再次呼叫时，所述基站节点判断当前呼叫所对应的多媒体广播链路是否已经建立，如果是，则直接使用该多媒体广播链路的下行信道，通过鉴权之后通知发起呼叫的终端从该下行信道码接收多媒体广播。

3.根据权利要求2所述的移动通信***中多媒体广播方法，其特征在于，所述处理多媒体广播呼叫的流程还包含以下步骤，

当正在接受多媒体广播业务的终端从当前小区切换到目标小区时，如果该目标小区已建立对应的多媒体广播链路，则直接使用该多媒体广播链路的下行信道，通知切换后的终端从该下行信道码接收多媒体广播；

否则，在所述目标小区建立新的多媒体广播链路。

4.根据权利要求3所述的移动通信***中多媒体广播方法，其特征在于，还包含以下步骤，

所述终端在点播多媒体业务的同时，呼叫建立其他专用信道用于承载所属多媒体广播业务的附属业务。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的移动通信***中多媒体广播方法，其特征在于，所述多媒体广播链路禁用上行信道，禁止被呼叫。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的移动通信***中多媒体广播方法，其特征在于，所述多媒体广播链路使用固定功率、禁用软切换。

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