CN101043265A - 一种实现多媒体广播和组播业务数据同步发送的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现多媒体广播和组播业务数据同步发送的方法，该方法包括：在生成多媒体广播和组播业务数据时对数据打时间戳，并依据该时间戳决定空口的发送时刻；根据决定的空口发送时刻基于传输信道同步计算小区的数据发送连接帧号。本发明的实施例可以在基站不支持节点同步的情况下实现MBMS业务数据在一个小区组内各小区的同步发送。

Description

一种实现多媒体广播和组播业务数据同步发送的方法

技术领域

本发明涉及多媒体广播和组播业务(MBMS)领域，具体的讲涉及一种实现多媒体广播和组播业务数据同步发送的方法。

背景技术

在传统移动网络中，小区广播业务(Cell Broadcast Service)允许低比特率数据通过小区共享广播信道向所有用户发送，属于消息类业务。现在，人们对移动通信的需求已不再满足于电话和消息业务，随着互联网的迅猛发展，大量多媒体业务涌现出来。为了有效利用移动网络资源，WCDMA全球标准化组织3GPP(3rd Generation Partnership Project)提出了多媒体广播和组播业务(MBMS：Multimedia Broadcast and Multicast Service)，在移动网络中提供一个数据源向多个用户发送数据的点到多点(PTM：Point-to-Multi-point)业务，实现网络资源共享，提高网络资源的利用率，尤其是空口资源。在3GPPRelease 6版本中新定义的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，这无疑顺应了未来移动数据发展的趋势。

当MBMS业务在空口采用PTM承载时，可以支持相邻小区的相同MBMS业务的软合并和选择合并(相邻小区属于同一个小区组时)，得到更好的性能。使用软合并时，相邻小区的相同数据到达手机的最大时延差必须满足一定限制；使用选择合并时，合并窗口受手机能力限制，这也间接要求相邻小区的相同数据到达手机的时延差必须满足一定限制。为支持软合并和选择合并，网络侧应当尽可能缩小相邻小区的相同数据到达手机的时延差，即尽可能实现MBMS数据同步发送。

3GPP在协议25.402 V630中提出，可以基于节点同步控制相邻小区的相同数据到达手机的时延差。其基本思想如下：

(1)和基站(NodeB)进行节点同步，根据节点同步的结果得到基站帧号BFN(NodeB Frame Number)和基站控制器帧号RFN(RNC Frame Number)的偏差。

(2)根据BFN和RFN的偏差(Offset)以及信道参数设置(频分多址复用辅公共控制物理信道偏差(FDD SCCPCH Offset)和FDD SCCPCH Frame Offset)，控制相邻小区的相同数据到达手机的时延差。

但如上方法在基站不支持节点同步时无法应用。部分厂商的基站不支持节点同步，也就无法实现基于节点同步的MBMS数据同步发送。传输信道同步是所有厂商的基站都必须支持的，如果基站控制器(RNC：Radio Network Controller)能够基于传输信道同步实现MBMS数据的同步发送，就可以避免和不同厂商基站设备的对接风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现多媒体广播和组播业务数据同步发送的方法，基于传输信道同步结果计算出使MBMS数据的空口发送时间同步的连接帧号(CFN：Connection Frame Number)，从而实现不同小区的数据同步发送。

为了实现上述目的，本发明实施例的实现多媒体广播和组播业务数据同步发送的方法，包括如下步骤：

在生成多媒体广播和组播业务数据时对数据打时间戳，并依据该时间戳决定空口的发送时刻；

根据决定的空口发送时刻基于传输信道同步计算小区的数据发送连接帧号。

通过本发明的实施例，可以在基站(NodeB)不支持节点同步的情况下实现MBMS业务数据在一个小区组内各小区的同步发送。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明实施例中实现MBMS数据同步发送的原理示意图；

图2为本发明的计算使MBMS数据的空口发送时刻同步的连接帧号CFN的流程示意图。

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，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在传输信道同步中，基站控制器(RNC)发送下行同步控制帧(DLSYNCHRONISATION control frame)给基站(NodeB)，帧中带有连接帧号CFN。当NodeB收到下行同步帧后，立刻用上行同步控制帧(UL SYNCHRONISATIONcontrol frame)响应，帧中带有CFN和相应的到达时刻(TOA)。

RNC在发给基站的数据帧中包含连接帧号(CFN)，基站通过CFN就可得到该数据的空口发送时间。要实现不同小区的数据同步发送，也就是要实现不同小区在空口的发送时间要同步。由于CFN不是绝对时间，和各个小区的参数有关，即使空口发送时间相同，不同小区的CFN也可能不同。因此要实现不同小区在空口的发送时间同步，实际上就是计算各个小区的数据发送CFN，使得在空口的实际发送时间同步。

为实现不同小区的数据同步发送，可以在生成MBMS数据时对数据打时间戳t_timestamp，所有小区都依据该时间戳决定空口的发送时刻。RNC可以根据RNC和所有NodeB之间的时延特性决定一个参数Δ，各个小区根据该时间戳和本小区的情况，决定本小区的数据发送CFN(Connection Frame Number)，实现在t_timestamp+Δ的时刻附近发送数据，达成数据同步发送的目的。在该方法中，t_timestamp取生成MBMS数据时的当前RFN(精度取1ms)；Δ(精度取1ms)的取值要保证在绝大多数情况下，各个小区有足够的时间发送数据(此时部分小区需要在RNC缓存一定时间的数据)。

在传输信道同步中，假设RNC在时刻t_send发送数据，NodeB将在

时刻收到数据，而NodeB收到数据和数据发送的时间差为TOA+TOAWE+T_proc，其中TOA为到达时刻(Time Of Arrival)，TOA WE表示到达时刻窗口结束点(Time Of Arrival Window Endpoint)，RTT(Round Trip Time)为RNC和NodeB的环回时延(这里假设上、下行环回时延相同)，T_proc表示空口发送前的处理时间，各个变量的详细描述可参见3GPP协议25.402。由此，可计算出，当RNC在时刻t_send发送下行数据帧时，该数据在空口的发送时刻为：

$t_{\mathrm{send}}+\frac{\mathrm{RTT}}{2}+\mathrm{TOA}+\mathrm{TOAWE}+T_{\mathrm{proc}}---\left(1\right)$

基于传输信道同步和公式(1)就可以得出连接帧号CFN的计算公式。具体过程举例说明如下(如图2所示，以下所有变量的单位为ms，特别说明的除外)：

(1)基于如下传输信道同步结果计算RFN和BFN之间的帧偏差Off和环回时间RTT：

在时刻RFN₀发送CFN＝0的传输信道同步帧，在RFN₁时刻收到相应的上行同步帧，该上行同步帧中携带到达时刻TOA₀，则

Off＝(RFN₀+TOA₀)％CFN_MAX；                     (2)

RTT＝(RFN₁-RFN₀)％RFN_MAX；                     (3)

其中，CFN_MAX取2560(CFN_MAX为以ms为单位的CFN的范围)，RFN_MAX为40960(RFN_MAX为RFN以ms为单位的范围)。％表示求余运算，结果为非负。以上计算假设RTT小于RFN_MAX，且忽略NodeB对传输信道同步帧的处理时间。

由前面的描述可知，要实现不同小区的数据同步发送，应保证不同小区数据在空口的发送时刻在t_timestamp+Δ附近，即 $t_{\mathrm{send}}+\frac{\mathrm{RTT}}{2}+\mathrm{TOA}+\mathrm{TOAWE}+T_{\mathrm{proc}}=t_{\mathrm{timestamp}}+\mathrm{\Δ},$

$t_{\mathrm{send}}=t_{\mathrm{timestamp}}+\mathrm{\Δ}-(\frac{\mathrm{RTT}}{2}+\mathrm{TOA}+\mathrm{TOAWE}+T_{\mathrm{proc}}).$

RNC在RFN₀时刻发送的CFN₀＝0的传输信道同步下行数据帧在空口的发送时刻为：

该时刻并不一定在t_timestamp+Δ附近，而可能是在t_timsestamp+Δ之前或之后发送。

因此，要实现数据在空口的发送时间同步，应该调整RNC发送数据帧的时间，以保证数据帧在空口的发送时刻在t_timestamp+Δ附近，应该调整的时间量为：

$t_{\mathrm{send}}-{\mathrm{RFN}}_0=t_{\mathrm{timestamp}}+\mathrm{\Δ}-(\frac{\mathrm{RTT}}{2}+\mathrm{TOA}+\mathrm{TOAWE}+T_{\mathrm{proc}})-{\mathrm{RFN}}_0;$ 经过整理可得到：

$t_{\mathrm{send}}-{\mathrm{RFN}}_0=t_{\mathrm{timestamp}}-\mathrm{Off}+\mathrm{\Δ}-(\frac{\mathrm{RTT}}{2}+\mathrm{TOAWE}+T_{\mathrm{proc}});$

设定一调整变量 $t_{\mathrm{adjust}}=\mathrm{\Δ}-(\frac{\mathrm{RTT}}{2}+\mathrm{TOAWE}+T_{\mathrm{proc}}),$ 则

t_sed-RFN₀＝t_timestamp-Off+t_adjust；

由此可得到实现小区的数据同步发送的CFN：

CFN_coarse＝(t_timestamp-Off+t_adjust)％CFN_MAX。

通过下面的步骤就可以计算出需要的连接帧号。

(2)计算调整变量t_adjust：

利用步骤(1)中获得的RTT就可以根据如下公式计算调整变量t_adjust：

$t_{\mathrm{adjust}}=\mathrm{\Δ}-\frac{\mathrm{RTT}}{2}-\mathrm{TOAWE}-T_{\mathrm{proc}};---\left(4\right)$

上式中，Δ为给定参数，Δ的取值要保证对于正常小区，t_adjust为正(为安全起见，最好t_adjust大于某个正阈值)，且t_adjust小于CFN_MAX。同时，Δ不能超过CFN_MAX，否则不同小区间时延可能达到CFN_MAX。如果选不到合适的Δ，本算法难以使用。公式(2)中的T_proc取决于设备商/业务类型，可取经验值。如果各个小区的T_proc差异太大，算法性能会下降。另，上述计算还假设上下行的链路时延相同。

(3)计算CFN_coarse：

根据生成MBMS业务时记录的时间戳t_timestamp、RFN和BFN之间的帧偏差Off以及时间调整变量t_adjust就可以初步得到小区的数据发送连接帧号CFN_coarse：

CFN_coarse＝(t_timestamp-Off+t_adjust)％CFN_MAX；                (5)

这是一个初步结果。

(4)将CFN_coarse对齐到CFN边界，便可得到最终的连接帧号CFN：

为了保证最终得到的连接帧号CFN在传输时间间隔(TTI：Transmission Timing Interval)边界，可再通过如下公式进行换算：

CFN＝(CFN′％CFN_MAX)/10                                 (7)

利用公式(6)、(7)计算出的CFN为整数，取值范围为[0，255]，即为最后的计算结果。

根据如上公式计算的各小区的数据发送CFN，就可以实现不同小区在空口的数据发送时间同步。基站控制器RNC发送至基站的数据帧中即可包含所述计算出的CFN，根据该CFN可以确定基站控制器发送下行数据帧的时刻。

应用本实施例的上述算法时，首先执行第1、2步骤，得到算法参数，之后每次收到MBMS业务数据，执行第3、4步骤得到数据发送的CFN。由于RNC和NodeB的时钟漂移，可周期性执行第1、2步骤，更新相应参数。

图1为本发明一实施例的实现MBMS数据同步发送示意图，其中RNC CFN表示RNC发送数据帧给NodeB时携带的CFN，NodeB CFN表示NodeB在空口发送数据帧时对应的CFN。根据图1，本实施例中获得各小区的数据发送CFN的大致流程是：在生成MBMS数据时对数据打时间戳t_timestamp，并将t_timestamp(该时间为RNC时间)转换为NodeB时间，然后加上 $t_{\mathrm{adjust}}=\mathrm{\Δ}-\frac{\mathrm{RTT}}{2}-\mathrm{TOAWE}-T_{\mathrm{proc}},$ 并对齐到CFN边界，就得到连接帧号CFN。

在计算t_adjust的步骤中，如果各个小区的T_proc差异太大，算法性能会下降。为减轻T_proc对算法性能的影响，可以让基站通过NodeB应用部分(NBAP：NodeBApplication Part)信令(例如，公共传输信道建立响应：COMMON TRANSPORTCHANNEL SETUP RESPONSE)把T_proc告知RNC，这样就可解决不同小区的T_proc不同所引入的计算误差。如果NodeB通过NBAP信令将T_proc告知RNC，则需要修改协议25.433，在相应NBAP信令(例如COMMON TRANSPORT CHANNEL SETUP RESPONSE)中增加携带T_proc的新的信元。

通过如上实施例，可以在NodeB不支持节点同步的情况下实现MBMS业务数据在一个小区组内各小区的同步发送，满足软合并和选择合并的时延差要求。

根据如上实施例的算法，各个小区的发送时间差最大为一个TTI(不考虑T_proc误差。也就是说，各个小区的T_proc相同或者NodeB通过NBAP信令把T_proc告知RNC)，如果T_proc的误差在一个TTI内(绝大多数情况下满足)，各个小区的发送时间差最大为两个TTI。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种实现多媒体广播和组播业务数据同步发送的方法，其特征在于包括如下步骤：

在生成多媒体广播和组播业务数据时对数据打时间戳，并依据该时间戳决定空口的发送时刻；

根据决定的空口发送时刻基于传输信道同步计算小区的数据发送连接帧号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

小区的数据发送连接帧号满足如下公式：

CFN_coarse＝(t_timestamp-Off+t_adjust)％CFN_MAX；其中

Off＝(RFN₀+TOA₀)％CFN_MAX；

RTT＝(RFN₁-RFN₀)％RFN_MAX；

$t_{\mathrm{adjust}}=\mathrm{\Δ}-\frac{\mathrm{RTT}}{2}-\mathrm{TOAWE}-T_{\mathrm{proc}};$

上述公式中，各变量的单位为毫秒，RFN₀为发送连接帧号为0的传输信道同步帧的基站控制器RNC帧号，RFN₁为收到上行同步帧的RNC帧号，TOA₀为所述上行同步帧中携带的到达时刻，RFN_MAX为以毫秒为单位的RNC帧号的最大取值；Δ为生成多媒体广播和组播业务数据时至空口发送时刻的时间；RTT为基站控制器和基站的环回时延，所述RTT小于RFN_MAX；TOAWE为到达时间窗终点；T_proc为空口发送前的处理时间；t_timestamp为在生成多媒体广播和组播业务数据时记录的时间戳；CFN_coarse为小区的数据发送连接帧号；CFN_MAX为以毫秒为单位的连接帧号CFN的最大取值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于还包括，将获得的连接帧号对其到传输时间间隔边界，以获得在传输时间间隔TTI边界的连接帧号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述在传输时间间隔TTI边界的连接帧号满足如下公式：

CFN＝(CFN′％CFN_MAX)/10；其中，

CFN为取值范围在[0，255]的整数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述T_proc由基站通过基站应用部分NBAP信令通知给RNC。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述Δ根据RNC和基站之间的时延特性确定，其值不超过CFN_MAX；所述t_adjust为正，且小于CFN_MAX。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于还包括：根据相应公式周期性地更新Off、RTT及t_adjust。

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