無線網絡的可靠多播系統及其控制方法
2023-05-08 13:38:26
專利名稱：無線網絡的可靠多播系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及無線網絡中提供可靠多播的系統和方法，特別涉及無線網絡的 可靠多播系統及其控制方法。
背景技術：
目前的多播基數技術，針對的是終端靜止或者緩慢移動的場景，這種場景 下單個基站和其服務區下的終端之間通信，對於終端快速移動以及基站覆蓋區
域減小的情況，沒有做專門的優化和處理。例如專利"無線網絡多播系統及方
法(申請號/專利號200610033954)"提出的是以基站發送單播來提高多播 報文的準確性。專利"無線通信系統,多播傳輸方法，無線基站,無線終端 (00129213)"從無線信號的物理幀結構增加NACK類型錯誤，檢測到報文錯 誤。專利"無線通信系統中實現多播及廣播業務的系統(申請號/專利號 200610066885)"提出了一個多媒體廣播的架構，包括終端、接入服務網及連 接服務網，以及相應的處理單元。這些技術用於傳統的無線通信網絡， 一個基 站提供足夠大的覆蓋區域，且終端用戶相對靜止，在不同基站之間切換的情況 很少發生。但隨著對無線業務帶寬需求的提高，基站在熱點區域往往通過降低 單點覆蓋區域以提高可供帶寬；對用戶對移動性要求的提升，使得終端需要支 持快速的移動。因此終端在不同基站下的切換將頻繁出現，在切換過程中將出 現如下問題在舊的基站下終端沒有正確地接收最後的多播報文，就切換到新 的基站下了。在舊的基站下終端正確地接受了最後的多播報文，切換到新的基 站下，但新的基站下發的多播報文和終端期望的報文不一致(超前或者落後)。
這些問題導致終端在切換過程中多播報文丟失或者亂序，業務質量降低。 尤其在實時多媒體多播業務時，會導致用戶體驗的嚴重降低
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可以在 終端快速移動、頻繁切換的場景下實現可靠的多播業務的無線網絡的可靠多播 系統及其控制方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現
無線網絡的可靠多播系統，其特徵在於，該系統包括網關控制器、基站、 車載終端，所述的網關控制器包括至少兩組，所述的每組網關控制器至少與一 組基站連接，所述的車載終端先後與各基站通訊連接。
無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵在於，該方法包括
(1) 多播業務組的添加；
(2) 多播業務組的刪除；
(3) 多播業務組的屬性配置；
(4) 控制器間序號同步；
(5) 基站和終端的重同步；
(6) 終端在相同控制器內切換；
(7) 終端不同控制之間切換。 所述的多播業務組的添加包括以下步驟
(1) 控制器網關添加業務組，更新本地業務組信息；
(2) 控制器發送業務組廣播信息到基站；
(3) 基站接收到廣播，根據廣播更新本地業務組，周期性廣播本地多播 業務組；
(4) 終端接收到基站的多播業務組廣播，保存廣播組信息。 所述的多播業務組的刪除包括以下步驟
(1) 控制器網關添加業務組，更新本地業務組信息；
(2) 控制器發送業務組廣播信息到基站；
(3) 基站接收到業務組廣播信息，更新本地多播業務組信息，周期性廣 播本地多播業務組；
(4) 終端接收到基站的多播業務組廣播，保存廣播組信息。 所述的多播業務組的屬性配置包括以下步驟-
(1) 控制器網關添加業務組，更新本地多播業務組信息；
(2) 控制器發送業務組多播信息到基站；(3) 基站接收到業務組廣播信息，更新本地多播業務組信息，周期性廣
播本地多播業務組；
(4) 終端接收到基站的多播業務組廣播，保存廣播組信息。
所述的控制器間序號同步包括以下步驟
(1) 從控制器周期性發起同步一次，從控制器發送同步請求到主控制器;
(2) 主控制器按照接收順序對多播報文編號，所述的編號範圍從
1 0xFFFFFFFF;
(3) 每個控制器保存最近N個接收多播報文的報文和特徵值；
(4) 主控制器對多播報文進行編號，並將編號和報文的特徵值包含在同 步響應中發送給其他控制器，其他控制器根據特徵值調整本地的序號與主控制 器一致；
(5) 若從控制器沒有與主控制器同步，則立即發送一個同步請求到主控 制器，要求獲得最新的序號和特徵值對應關係，若一直無法獲得響應，則周期 性發送同步請求；
(6) 同步不上的控制器，依然發送多播報文，且指明該多播報文沒有與 主控制器同步。
所述的基站和終端的重同步包括以下步驟
(1) 基站在廣播報文中通知終端設備，本區域的控制器是否與主控制器 多播同步；
(2) 終端若從廣播中了解基站的控制器沒有與主控制器同步，則在終端 序號同步請求中發送本地最近的特徵值和序號對應關係給基站；
(3) 基站接收到請求，根據特徵值選擇從斷開的序號開始發送報文，通 知終端基站序號與終端序號之間的對應關係；
(4) 終端根據響應返回的對應關係，接收數據。 所述的終端在相同控制器內切換包括以下步驟
(1) 終端接收到基站廣播，從廣播中獲取多播組的信息，決定要加入的 廣播組；
(2) 根據預設的基站切換算法決定切換時機；
(3) 終端發送接入指示到新的基站，所述的接入指示中攜帶加入的多播 組的信息，每個多播組下一個期望的接收報文序號；(4) 基站接收到請求，返回接入響應，並開始發送多播報文；
(5) 終端接收到新基站的接入響應，發送斷開指示到舊基站；
(6) 舊基站接收到斷開請求，停止發送數據，發送斷開響應給終端；
(7) 終端接收舊基站的斷開響應。 所述的終端不同控制之間切換包括以下步驟
(1) 終端接收到基站廣播，從廣播中獲取多播組的信息，決定要加入的 廣播組，並從廣播信息中判斷是否當前控制器與主控制器同步；
(2) 根據預設的基站切換算法決定切換時機；
(3) 發送接入指示到新的基站，接入指示中攜帶加入的多播組的信息， 若新基站所屬控制器與主控制器同步，則每個多播組信息中添加下一個期望的 接收報文序號，若不同步，則發送下個期望序號，以及最後接收到的報文特徵 值；
(4) 新基站接收到組播加入請求，若所屬控制器與主控制器同步，則從 下一個期望序號開始發送多播報文，並立即發送一個接入響應給終端，若所屬 控制器與主控制器不同步，則根據接收到的序號與特徵值對應關係，查找本地 的特徵值和序號表，若有匹配則發送響應到終端，所述的響應中包括同步指示、 下一個開始發送的多播報文序號與開始發送的多播報文，若沒有匹配則返迴響 應給終端，且包含非同步標誌、下一個開始發送的多播報文序號與開始發送的 多播報文；
(5) 終端接收到新基站的接入響應，開始從新基站接收多播報文；
(6) 終端發送斷開指示到舊基站；
(7) 終端接收舊基站的斷開響應。 所述的N個接收多播報文的報文和特徵值為100個接收多播報文的報文和
特徵值。
與現有技術相比，本發明可以在終端快速移動、頻繁切換的場景下實現可 靠的多播業務，此外，本發明的網關控制器加基站的多級組網方式可滿足大規 模組網的需要。
圖1是本發明無線網絡的可靠多播系統的示意圖。
具體實施例方式
如圖l所示，本發明無線網絡的可靠多播系統包括移動節點(即終端MS)，
基站(BS)，網關控制器。上述系統組成部分的主要功能為 網絡控制器多播模塊實現以下功能
(1) 多播業務組管理業務組質量配置，業務組添加和刪除，業務組在 系統中廣播到基站和終端；
(2) 多播業務分類根據業務組屬性分類。 基站多播模塊實現以下功能
(1) 多播報文緩衝按照多播業務組為單位緩衝。緩衝大小在業務組屬 性中設置；
(2) 多播報文發送根據終端終端的指示啟動和停止發送多播報文，可 根據序號選擇指定的序號發送多播報文；可根據報文的報文特徵匹配選擇指定 的多播報文發送；
(3) 多播報文報文映射到單播報文；
(4) 多播業務組的管理業務組質量配置；業務組添加和刪除；業務組 廣播到終端。
終端多播模塊實現以下功能-
(1) 多播報文緩衝；
(2) 多播報文排序和重傳；
(3) 切換多播報文序號通知給目的基站，啟動多播報文傳輸；如果控 制器之間存在不同步，則反傳報文中的特徵匹配值給基站，由基站根據特徵匹 配值判斷序號的起始位置；
(4) 多播業務組的管理加入或推出特定業務組。 所謂報文特徵值是指能用來區分和對應不同報文的一組數值。例如對於IP
報文使用IP Identification欄位，以及Header Checksum欄位組合區分將 Identification, Header Checksum都作為16位無符號整數，對應的特徵值為32 位無符號整數(Identificaiton 16 ) + Header Checksum,即前一個數左移16 位加上後一個數。對於實際應用，對於同一接收節點出現不同報文特徵值相同 的概率很小，可以忽略。在無線網絡中，在終端切換到不同基站的過程中，由於發生無線信號的衰 減，或者新舊基站之間發送報文不同步，導致多播報文丟失或者亂序，因此出 現業務質量嚴重下降，直接影響到用戶的業務體驗。本專利採用了創新的方法， 提出了一種無線網絡的可靠多播系統和方法，可完全解決上述問題。
序號同步用來保證報文的按序投遞和不丟包，序號同步包含的基本思路
是
當終端在同一個控制器下的基站間切換時，由同一個控制器對報文編號，
保證基站間切換的報文按序連續發送到終端。當終端跨兩個控制器的基站切換
時，兩個控制器之間依靠序號同步機制來保證序號一致，從而保證基站切換時
報文不丟失，不重複。
序號同步實現的關鍵過程包括
(1) 控制器之間的同步；
(2) 基站和終端之間的重同步。 為了保持對上層多播業務的透明，同時保證終端在多個基站或者控制器之
間切換的數據順序問題，使用報文的特徵值作為報文唯一性的判據。根據這個 判據，可以同步各個控制器之間報文的序號；也可以用來同步基站和終端之間 的報文序號，從而保證終端無論是跨基站還是跨路由器都可以保證按序投遞。 即使當控制器之間失步後，終端和基站之間依然可以通過報文特徵值同步和匹 配獲得序號同步。
多播業務組添加流程如下
1) 控制器網關添加業務組，更新本地業務組信息
2) 控制器發送業務組廣播信息到基站
3) 基站接收到廣播，根據廣播更新本地業務組；周期性廣播本地多播業
務
4) 終端接收到基站的多播業務組廣播，保存廣播組信息 多播業務組刪除流程如下
1) 控制器網關添加業務組，更新本地業務組信息
2) 控制器發送業務組廣播信息到基站
3) 基站接收到業務組廣播信息，更新本地多播業務組信息，周期性廣播 本地多播業務組4)終端接收到基站的多播業務組廣播，保存廣播組信息 多播業務組屬性配置流程如下
1) 控制器網關添加業務組，更新本地多播業務組信息
2) 控制器發送業務組多播信息到基站
3) 基站接收到業務組廣播信息，更新本地多播業務組信息，周期性廣播 本地多播業務組
4) 終端接收到基站的多播業務組廣播，保存廣播組信息
控制器間的序號同步機制如下
1) 從控制器周期性(例如每10S)發起同步一次從控制器發送同步請求 到主控制器。
2) 主控制器按照接收順序對多播報文編號，編號範圍從1 —OxFFFFFFFF。
3) 每個控制器保存最近接收多播報文的特徵值，每個業務組根據配置屬 性保存多個(例如100個)報文。
4) 主控制器對多播報文進行編號，並將編號和報文的特徵值包含在同步 響應中發送給其他控制器；其他控制器根據特徵值調整本地的序號與主控制器 一致。
5) 如果從控制器沒有與主控制器同步，則立即發送一個同步請求到主控 制器在；要求獲得最新的序號和特徵值對應關係。如果一直無法獲得響應，則 周期性發送同步請求。
6) 同步不上的控制器，依然發送多播報文。但是指明該多播報文沒有與 主控制器同步。
基站和終端的重同步機制大致如下
1) 基站在廣播報文中通知終端設備本區域的控制器是否與主控制器多
播同步。
2) 終端如果從廣播中了解基站的控制器沒有與主控制器同步則在終端 序號同步請求中發送本地最近的特徵值和序號對應關係給基站。
3) 基站接收到請求，根據特徵值選擇從斷開的序號開始發送報文，通知
終端基站序號與終端序號之間的對應關係。
4) 終端根據響應返回的對應關係，接收數據。 同一控制器下的切換流程如下1) 終端接收到基站廣播，從廣播中獲取多播組的信息，決定要加入的廣 播組。
2) 根據基站切換算法決定切換時機
3) 終端發送接入指示到新得基站；接入指示中攜帶加入得多播組的信息， 每個多播組下一個期望的接收報文序號；
4) 基站接收到請求，返回接入響應，並開始發送多播報文；
5) 終端接收到新基站得接入響應；發送斷開指示到舊基站；
6) 舊基站接收到斷開請求，停止發送數據；發送斷開響應給終端；
7) 終端接收舊基站得斷開響應。
不同控制器下的基站間切換流程如下
1) 終端接收到基站廣播，從廣播中獲取多播組的信息，決定要加入的廣 播組；並從廣播信息中判斷是否當前控制器與主控制器同步；
2) 根據基站切換算法決定切換時機；
3) 發送切接入指示到新得基站；接入指示中攜帶加入得多播組的信息， 如果新基站所屬控制器與主控制器同步則每個多播組信息中添加下一個期望 的接收報文序號；如果不同步，則發送下個期望序號，以及最後接收到的報文 特徵值；
4) 新基站接收到組播加入請求，如果所屬控制器與主控制器同步，則從 下一個期望序號開始發送多播報文，並立即發送一個接入響應給終端；如果所 屬控制器與主控制器不同步，則根據接收到的序號與特徵值對應關係，查找本 地的特徵值和序號表，如果有匹配則發送響應到終端，響應中包含了同步指示 和下一個開始發送的多播報文序號，開始發送的多播報文；如果沒有匹配同樣 也返迴響應給終端，但是包含非同步標誌和下一個開始發送的多播報文序號， 並開始發送的多播報文；
5) 終端接收到新基站得接入響應，開始從新基站接收多播報文；
6) 終端發送斷開指示到舊基站。 終端接收舊基準得斷開響應。
1) 網關控制器之間進行序號同步；每一個同步的多播業務組，分配一個 主控制器和若干從控制器，主從控制器之間通過同步報文進行序號同步。
2) 終端從舊的基站切換到新基站時，向新基站上報期望報文序號和當前特徵值。如果新舊基站之間是同步的，新基站根據上報序號決定後續報文的起 始。如果新舊基站之間是不同步的，新基站根據特徵值決定後續報文的起始。
對於IP報文，採用Identification欄位聯合Header Checksum欄位作為區分 不同報文的特徵值。
權利要求
1.無線網絡的可靠多播系統，其特徵在於，該系統包括網關控制器、基站、車載終端，所述的網關控制器包括至少兩組，所述的每組網關控制器至少與一組基站連接，所述的車載終端先後與各基站通訊連接。
2. 無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵在於，該方法包括(1) 多播業務組的添加；(2) 多播業務組的刪除；(3) 多播業務組的屬性配置；(4) 控制器間序號同步；(5) 基站和終端的重同步；(6) 終端在相同控制器內切換；(7) 終端不同控制之間切換。
3. 根據權利要求2所述的無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵在 於，所述的多播業務組的添加包括以下步驟(1) 控制器網關添加業務組，更新本地業務組信息；(2) 控制器發送業務組廣播信息到基站；(3) 基站接收到廣播，根據廣播更新本地業務組，周期性廣播本地多播 業務組；(4) 終端接收到基站的多播業務組廣播，保存廣播組信息。
4. 根據權利要求2所述的無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵在 於，所述的多播業務組的刪除包括以下步驟(1) 控制器網關添加業務組，更新本地業務組信息；(2) 控制器發送業務組廣播信息到基站；(3) 基站接收到業務組廣播信息，更新本地多播業務組信息，周期性廣 播本地多播業務組；(4) 終端接收到基站的多播業務組廣播，保存廣播組信息。
5. 根據權利要求2所述的無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵在 於，所述的多播業務組的屬性配置包括以下步驟-(1) 控制器網關添加業務組，更新本地多播業務組信息；(2) 控制器發送業務組多播信息到基站；(3) 基站接收到業務組廣播信息，更新本地多播業務組信息，周期性廣 播本地多播業務組；(4) 終端接收到基站的多播業務組廣播，保存廣播組信息。
6. 根據權利要求2所述的無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵在 於，所述的控制器間序號同步包括以下步驟(1) 從控制器周期性發起同步一次，從控制器發送同步請求到主控制器；(2) 主控制器按照接收順序對多播報文編號，所述的編號範圍從 l 0xFFFFFFFF;(3) 每個控制器保存最近N個接收多播報文的報文和特徵值；(4) 主控制器對多播報文進行編號，並將編號和報文的特徵值包含在同 步響應中發送給其他控制器，其他控制器根據特徵值調整本地的序號與主控制 器一致；(5) 若從控制器沒有與主控制器同步，則立即發送一個同步請求到主控 制器，要求獲得最新的序號和特徵值對應關係，若一直無法獲得響應，則周期 性發送同步請求；(6) 同步不上的控制器，依然發送多播報文，且指明該多播報文沒有與 主控制器同步。
7. 根據權利要求2所述的無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵在 於，所述的基站和終端的重同步包括以下步驟(1) 基站在廣播報文中通知終端設備，本區域的控制器是否與主控制器 多播同步；(2) 終端若從廣播中了解基站的控制器沒有與主控制器同步，則在終端 序號同步請求中發送本地最近的特徵值和序號對應關係給基站；(3) 基站接收到請求，根據特徵值選擇從斷開的序號開始發送報文，通 知終端基站序號與終端序號之間的對應關係；(4) 終端根據響應返回的對應關係，接收數據。
8. 根據權利要求2所述的無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵在 於，所述的終端在相同控制器內切換包括以下步驟(1) 終端接收到基站廣播，從廣播中獲取多播組的信息，決定要加入的 廣播組；(2) 根據預設的基站切換算法決定切換時機；(3) 終端發送接入指示到新的基站，所述的接入指示中攜帶加入的多播 組的信息，每個多播組下一個期望的接收報文序號；(4) 基站接收到請求，返回接入響應，並開始發送多播報文；(5) 終端接收到新基站的接入響應，發送斷開指示到舊基站；(6) 舊基站接收到斷開請求，停止發送數據，發送斷開響應給終端；(7) 終端接收舊基站的斷開響應。
9. 根據權利要求2所述的無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵在 於，所述的終端不同控制之間切換包括以下步驟-(1) 終端接收到基站廣播，從廣播中獲取多播組的信息，決定要加入的 廣播組，並從廣播信息中判斷是否當前控制器與主控制器同步；(2) 根據預設的基站切換算法決定切換時機；(3) 發送接入指示到新的基站，接入指示中攜帶加入的多播組的信息， 若新基站所屬控制器與主控制器同步，則每個多播組信息中添加下一個期望的 接收報文序號，若不同步，則發送下個期望序號，以及最後接收到的報文特徵 值；(4) 新基站接收到組播加入請求，若所屬控制器與主控制器同步，則從 下一個期望序號開始發送多播報文，並立即發送一個接入響應給終端，若所屬 控制器與主控制器不同步，則根據接收到的序號與特徵值對應關係，査找本地 的特徵值和序號表，若有匹配則發送響應到終端，所述的響應中包括同步指示、 下一個開始發送的多播報文序號與開始發送的多播報文，若沒有匹配則返迴響 應給終端，且包含非同步標誌、下一個開始發送的多播報文序號與開始發送的 多播報文；(5) 終端接收到新基站的接入響應，開始從新基站接收多播報文；(6) 終端發送斷開指示到舊基站；(7) 終端接收舊基站的斷開響應。
10. 根據權利要求6所述的無線網絡的可靠多播系統的控制方法，其特徵 在於，所述的N個接收多播報文的報文和特徵值為100個接收多播報文的報文和特徵值。
全文摘要
本發明涉及無線網絡的可靠多播系統，該系統包括網關控制器、基站、車載終端，所述的網關控制器包括至少兩組，所述的每組網關控制器至少與一組基站連接，所述的車載終端先後與各基站通訊連接。與現有技術相比，本發明可以在終端快速移動、頻繁切換的場景下實現可靠的多播業務，此外，本發明的網關控制器加基站的多級組網方式可滿足大規模組網的需要。
文檔編號H04W56/00GK101605300SQ200810038889
公開日2009年12月16日 申請日期2008年6月12日 優先權日2008年6月12日
發明者亮 吳, 濤 尚 申請人:上海寰創通信科技有限公司