一種單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法
2023-05-30 10:39:36 2
專利名稱：一種單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法
技術領域：
本發明涉及分組數據網絡技術，尤其涉及一種單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法。
分組交換網絡除了可以提供各種分組交換數據業務之外，還可以作為其它應用的承載層，提供承載業務，因此在分組交換網絡中可以引入多種多樣的應用業務。在這些應用業務之中，有一種類型的業務是從一個消息源同時向多個用戶發送同樣的消息，這類業務的典型代表是廣播業務和多播業務。
現有的小區廣播業務使用電路交換方式或者分組交換方式來傳送數據，用在GSM網絡、GPRS網絡和UMTS網絡中。小區廣播消息在小區廣播中心被按頁的形式進行組織，每頁小區廣播消息由82位元組組成，按ASCII字符7位編碼為93個字符，在由CBC(小區廣播中心)發往UE(用戶設備)或者MS(移動臺)的過程中還需要作一些報頭處理，因此小區廣播的實現機制註定了只能提供基於消息的業務類型，無法進行音頻、視頻、流媒體等高速率的數據傳輸，而且採用存儲轉發方式處理業務，不能保證實時性。
在移動通信網絡中實現IP(網際網路協議)多播業務的組網和協議棧如
圖1所示，其中用戶設備指的是各種移動終端，用戶設備通過IP多播應用協議連接到位於外部網絡的IP多播應用伺服器上，外部網絡和GGSN(GPRS網關支持節點)通過Gi(GGSN與IP多播應用伺服器)接口連接。在外部網絡中有一個代理實體和GPRS網絡中的GGSN相連，這個代理實體和GGSN構成對等層，都要實現PIM(與協議無關的多播)協議或其他多播協議。GGSN位於用戶設備和IP多播應用伺服器之間，充當IP多播代理的角色，SGSN作為分組域承載的一部分，在IP層不可見。此外，為了控制IP多播應用協議，用戶設備和GGSN上還要實現IGMP(網際網路組管理協議)協議。
在上述協議棧中，移動終端相當於加入多播群組的主機，GGSN實現了IGMP和PIM路由協議，相當於支持多播功能的路由器，移動通信網絡的空中接口部分和核心網部分共同作為圖1中的分組域承載部分，承載IP協議。在實現中，GGSN從IP多播應用伺服器接收多播業務消息，根據IP位址識別出是多播業務數據，進行複製之後用IP協議發送到多個用戶設備處。但是在分組域承載網絡中傳送時，被屏蔽掉的SGSN和無線接入網部分並不知道這些數據是多播業務數據，因此，如圖2所示，其中，帶箭頭實線表示業務數據傳遞，可見，即使接收數據的用戶設備都是由同一個SGSN服務的，位於同一個小區，也要為每一個用戶單獨建立一條數據傳輸通道，單獨使用一條尋呼信道來尋呼移動終端，使得承載網絡的資源利用率較低。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是一種單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法，首先由用戶通過分組數據協議PDP上下文激活過程請求業務，再由應用業務伺服器依次經通用分組無線業務GPRS網關支持節點GGSN、GPRS服務支持節點SGSN、無線網絡控制器RNC將業務數據傳輸給用戶，在所述PDP上下文激活過程中，於每個SGSN中填寫包括如下信息的映射表(1)提供業務數據來源的GGSN；(2)為激活業務用戶服務的RNC；(3)標識所連接具體業務的接入點名APN；於每個GGSN中填寫包括如下信息的映射表(1)為激活多播業務用戶服務的SGSN；(2)APN；在所述業務數據傳輸給用戶的過程中，根據上述映射表，在GGSN與各SGSN的連接中對每個APN僅選取一條GPRS隧道GTP傳輸；在SGSN與各RNC的連接中對每個APN僅選取一條GTP隧道傳輸。
由於採用以上技術方案，在PDP上下文激活過程中，通過填寫映射表，將GGSN與SGSN、SGSN與RNC間關於廣播及多播業務的參數加以記錄，在業務數據傳輸給用戶的過程中，通過映射表可反映出哪些接收數據的用戶設備是由同一個SGSN服務，位於同一個小區，對此只建立一條數據傳輸通道，使得承載網絡的資源利用率顯著提高。
圖1是IP多播業務的協議棧示意圖；圖2為現有技術中廣播及多播業務發送過程示圖；圖3為本發明方法中廣播及多播業務發送過程示圖；圖4是請求業務的PDP上下文激活過程圖；圖5所示為本發明方法中映射表的表項；圖6所示為本發明方法中映射表的建立和填寫詳解。
本發明方法在具體實施中，對於多播業務，在PDP上下文激活過程中，於每個SGSN中填寫包括如下信息的映射表(1)提供多播數據來源的GGSN；(2)為激活多播業務用戶服務的RNC；(3)標識所連接具體多播業務的接入點名APN；(4)所服務的多播業務用戶；於每個GGSN中填寫包括如下信息的映射表(1)為激活多播業務用戶服務的SGSN；(2)APN；(3)所服務的多播業務用戶；在所述業務數據傳輸給用戶的過程中，根據上述映射表，在GGSN與各SGSN的連接中對每個APN僅選取一條GTP隧道傳輸；在SGSN與各RNC的連接中對每個APN僅選取一條GTP隧道傳輸；對於廣播業務，在所述業務數據傳輸給用戶的過程中，GGSN只需對當前所有存在激活PDP上下文的SGSN均選取一條GTP隧道傳輸，SGSN只需對當前所有存在激活PDP上下文的RNC均選取一條GTP隧道傳輸，無需在映射表中對所有用戶加以記錄。
採用本發明方法後的業務數據傳遞就可如圖3中帶箭頭實線所示。
下面以多播業務的具體實施，說明映射表的建立，我們可以在GGSN內部設置一個映射表，該映射表表明目前已經激活了對多播業務的接收的用戶有哪些，當前為這些用戶服務的都是哪些SGSN，GGSN根據某種原則，在它和每一個SGSN的一條或者多條連接中選取其中一條GTP隧道，將收到的IP數據報直接封裝在該GTP分組數據包中，然後發送給每一個正在接收多播數據的SGSN。在每個SGSN中，可設置兩個映射表，一個表用於GGSN側，表明目前正在接收的多播數據來自哪一個GGSN，自己正在服務的多播用戶有哪些，這個表和GGSN中的表對應存在；另一個表用於RNC側，保存的信息對應著已經激活了多播業務的用戶，以及為這些用戶服務的所有RNC，這個表是和RNC中的表對應存在的。SGSN在激活PDP上下文時就記錄了這些RNC的信息，收到來自GGSN的多播數據之後，同樣，SGSN查找和RNC側對應存在的映射表，在它和每一個RNC的一條或者多條GTP隧道中選取其中一條，對收到的GTP-U(GPRS隧道協議的用戶平面部分協議)數據包進行拆封和重裝之後，發送給每一個正在接收多播數據的RNC，實現SGSN用一條鏈路完成多播數據到一個RNC的傳送，完成核心網中的數據傳輸過程。
圖4是請求業務的PDP上下文激活過程圖，在本發明方法的具體實施中，本過程執行時填寫映射表，其操作包括下述步驟1)用戶發送帶有參數APN的激活PDP上下文請求Activate PDPContext Request消息給SGSN；2)執行無線接入承載分配過程；
3)SGSN收到Activate PDP Context Request消息之後，根據APN解析的結果選擇一個GGSN。給該GGSN分配隧道端節點TEID，如果APN的配置中是單信息源至多接收點的分組數據業務，就已有參數填寫映射表的相關表項，然後發送帶有參數TEID的建立PDP上下文請求Create PDP Context Request消息給GGSN；4)GGSN收到Create PDP Context Request消息之後，激活APN對應的應用業務伺服器中相應的業務，並給SGSN分配另一端隧道端節點TEID』，如果APN的配置中是單信息源至多接收點的分組數據業務，就已有參數填寫映射表的相關表項，然後返回帶有參數TEID』的建立PDP上下文應答Create PDP Context Request消息給SGSN；5)SGSN根據Create PDP Context Request消息中返回的參數填寫映射表，並返回激活PDP上下文認可Activate PDP Context Accept消息給用戶。
圖5所示為本發明方法在多播業務的具體實施中一種SGSN與GGSN一側相應映射表的表項結構，下面結合圖6及圖4涉及的執行步驟詳細說明該映射表的建立和填寫過程。
1)用戶A發送Activate PDP Context Request消息給SGSN1，其中帶有接入點名APN1，APN1的配置表明選擇的是外部網絡中的某個多播應用業務；2)執行無線接入承載分配過程；3)SGSN收到Activate PDP Context Request消息之後，根據APN1解析的結果選擇一個GGSN1。SGSN1從APN1的配置中得知用戶A請求的是多播業務，在內部的GGSN側建立一個映射表，即表1，其中的TEIDa(隧道段節點a)是SGSN1分配給GGSN1的，然後發送CreatePDP Context Request消息給GGSN1，消息中帶有TEIDa。
4)GGSN1收到Create PDP Context Request消息之後，激活APN1對應的多播業務伺服器中相應的業務，由於GGSN1從APN1配置中得知用戶請求的是多播業務，則在內部建立一個映射表，即表2，其中的TEIDa』是GGSN1分配給SGSN1的，GGSN1在Create PDP ContextResponse消息中返回TEIDa』。TEIDa和TEIDa』相對應，構成用戶A在SGSN1和GGSN1之間的傳輸通道。
5)SGSN1返回Activate PDP Context Accept消息給用戶A，這時SGSN1就可以在GGSN1和用戶A之間路由PDP分組數據包，並開始計費。
如果這時和用戶A處於同一個小區的用戶B也發起多播業務的註冊，則執行以下過程1)用戶B發送Activate PDP Context Request消息給SGSN1，其中APN1中的配置表明選擇的是外部網絡中的多播應用業務，和用戶A選擇的是同一個多播業務伺服器；2)使用無線接入承載分配過程建立無線接入承載；3)SGSN1收到Activate PDP Context Request消息之後，從APN1的配置中得知用戶B請求的是多播業務，在內部已建立的映射表中增加用戶B的紀錄，見表3，其中的TEIDb是SGSN1分配給GGSN1的，然後發送Create PDP Context Request消息給GGSN1，為了以典型實施例說明本發明方法，即假設APN1經解析之後返回給SGSN1的所有GGSN中，選擇的GGSN和用戶A使用的GGSN1相同。
4)GGSN1收到Create PDP Context Request消息之後，從APN1配置中得知用戶B請求的是同一類多播業務，那麼在內部建立的表中增加用戶B的紀錄，該表指出現在有兩個用戶在接收來自同一個多播業務伺服器的多播數據，見表4，其中的TEIDb』是GGSN1分配給SGSN1的，然後在Create PDP Context Response消息中返回，其中TEIDb和TEIDb』對應著用戶B在SGSN1和GGSN1之間的傳輸通道。
5)SGSN1返回Activate PDP Context Accept消息給用戶B，然後SGSN就可以在GGSN1和用戶B之間路由PDP分組數據包，並開始計費。SGSN與RNC一側相應映射表的表項結構及建立和填寫過程與此類似。
廣播業務和多播業務類似，其用戶的數目比多播用戶要多，而且SGSN服務區內每一個能夠接收廣播業務的用戶都已經在SGSN中進行了附著過程，所以不必進行映射表的具體用戶記錄。
本發明方法實施中，無線接入承載分配過程是由SGSN發起，當無線接入承載分配請求消息用於建立無線接入承載時，SGSN將其用於接收數據的TEID號放在無線接入承載建立請求消息中發送給RNC，在RNC返回的無線接入承載建立響應中SGSN得到RNC用於接收數據的TEID號；如果RNC和SGSN之間的隧道發生改變，即通過無線接入承載分配修改相應的映射表，解決了一個正在接收多播業務的用戶從當前的服務RNC移動到了另一個RNC的轉換問題。
本發明方法中選取一條用於傳輸數據的GTP隧道亦可通過將多個TEID對應到一個實際使用的TEID上的方法實現。
權利要求
1.一種單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法，其特徵在於首先由用戶通過分組數據協議PDP上下文激活過程請求業務，再由應用業務伺服器依次經通用分組無線業務GPRS網關支持節點GGSN、GPRS服務支持節點SGSN、無線網絡控制器RNC將業務數據傳輸給用戶，在所述PDP上下文激活過程中，於每個SGSN中填寫包括如下信息的映射表(1)提供業務數據來源的GGSN；(2)為激活業務用戶服務的RNC；(3)標識所連接具體業務的接入點名APN；於每個GGSN中填寫包括如下信息的映射表(1)為激活多播業務用戶服務的SGSN；(2)APN；在所述業務數據傳輸給用戶的過程中，根據上述映射表，在GGSN與各SGSN的連接中對每個APN僅選取一條GPRS隧道GTP傳輸；在SGSN與各RNC的連接中對每個APN僅選取一條GTP隧道傳輸。
2.如權利要求1所述的單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法，其特徵在於當所述業務為多播業務時，在所述PDP上下文激活過程中於每個SGSN、GGSN填寫的映射表中的信息包括所服務的多播業務用戶。
3.如權利要求1所述的單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法，其特徵在於在PDP上下文激活過程中，並填寫映射表的操作包括下述步驟1)用戶發送帶有參數APN的激活PDP上下文請求Activate PDPContext Request消息給SGSN；2)執行無線接入承載分配過程；3)SGSN收到Activate PDP Context Request消息之後，根據APN解析的結果選擇一個GGSN。給該GGSN分配隧道端節點TEID，如果APN的配置中是單信息源至多接收點的分組數據業務，就已有參數填寫映射表的相關表項，然後發送帶有參數TEID的建立PDP上下文請求Create PDP Context Request消息給GGSN；4)GGSN收到Create PDP Context Request消息之後，激活APN對應的應用業務伺服器中相應的業務，並給SGSN分配另一端隧道端節點TEID』，如果APN的配置中是單信息源至多接收點的分組數據業務，就已有參數填寫映射表的相關表項，然後返回帶有參數TEID』的建立PDP上下文應答Create PDP Context Request消息給SGSN；5)SGSN根據Create PDP Context Request消息中返回的參數填寫映射表，並返回激活PDP上下文認可Activate PDP Context Accept消息給用戶。
4.如權利要求3所述的單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法，其特徵在於所述無線接入承載分配過程由SGSN發起，當無線接入承載分配請求消息用於建立無線接入承載時，SGSN將其用於接收數據的TEID號放在無線接入承載建立請求消息中發送給RNC，在RNC返回的無線接入承載建立響應中SGSN得到RNC用於接收數據的TEID號；如果RNC和SGSN之間的隧道發生改變，即通過無線接入承載分配修改相應的映射表。
5.如權利要求3所述的單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法，其特徵在於通過將多個TEID對應到一個實際使用的TEID上的方法實現選取一條用於傳輸數據的GTP隧道。
全文摘要
本發明公開了一種單信息源至多接收點的分組數據業務實現方法，首先由用戶通過分組數據協議PDP上下文激活過程請求業務，再由應用業務伺服器依次經GGSN、SGSN、RNC將業務數據傳輸給用戶，在PDP上下文激活過程中，於每個SGSN中填寫包括業務數據來源GGSN、服務RNC、接入點名APN的映射表；於每個GGSN中填寫包括服務SGSN、APN的映射表；在業務數據傳輸給用戶的過程中，根據上述映射表，在GGSN與各SGSN的連接及SGSN與各RNC的連接中對每個APN僅選取一條GPRS隧道GTP傳輸，使得承載網絡的資源利用率顯著提高。
文檔編號H04L12/56GK1434612SQ0210075
公開日2003年8月6日 申請日期2002年1月23日 優先權日2002年1月23日
發明者武亞娟, 趙建國 申請人:華為技術有限公司