專利名稱：面向點到點的分組交換電信網(wǎng)絡(luò)中的組播的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在電信網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行組播傳輸?shù)姆椒?、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、路由器、服務(wù)節(jié)點 和系統(tǒng)。本發(fā)明尤其適用于面向點到點的分組交換電信網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
組播是這樣一種服務(wù)，它允許發(fā)送源將同一數(shù)據(jù)的一個副本發(fā)送到可使該數(shù)據(jù)送 達多個接收方的地址。在組播操作下，網(wǎng)絡(luò)中任何一條鏈路上只有一個消息副本傳送，而只 在路徑分叉的地方制作更多的消息副本。從網(wǎng)絡(luò)的觀點來看，組播大大降低了總帶寬消耗， 因為是在網(wǎng)絡(luò)中適當(dāng)點上，而不是在終端系統(tǒng)中復(fù)制數(shù)據(jù)。而且，發(fā)送組播消息的服務(wù)器只
需要管理一個會話。局域網(wǎng)支持組播已經(jīng)許多年了。對于其中節(jié)點共享公共通信媒體的網(wǎng)絡(luò)來說，組 播是易于支持的。多個主機可以從通信媒體上讀取專門編址的分組。但是，將組播功能擴展到因特網(wǎng)中，就要在網(wǎng)絡(luò)邊緣處引入路由器，以便動態(tài)地決 定如何轉(zhuǎn)發(fā)到達的數(shù)據(jù)分組。例如，可以根據(jù)數(shù)據(jù)分組的首部中所含的地址以及根據(jù)路由 器中管理的路由表來進行轉(zhuǎn)發(fā)。執(zhí)行組播尋址，例如使用指示組播組的一個地址的可能性 很小。如果在因特網(wǎng)協(xié)議IP網(wǎng)絡(luò)中采用組播，則稱之為IP組播。在IP組播內(nèi)，組播會 話組的成員總數(shù)是動態(tài)的，這意味著主機可能隨時加入和離開。為了使網(wǎng)絡(luò)上的主機可以 表示它們加入或離開某個特定組播組的愿望，存在稱之為因特網(wǎng)組播消息協(xié)議IGMP。因此， 此協(xié)議可讓系統(tǒng)知道主機當(dāng)前屬于哪個組播組。組播路由器需要此信息來了解要將組播數(shù) 據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到哪個接口。IGMP是IP層的一部分，IGMP消息在IP數(shù)據(jù)分組中傳送。IGMP的版本1參見 S. E. Deering于1999年8月1日提交的題為“用于IP組播的主機擴展”的RFC 1112，而 W. Fenner于1997年11月提交的題為“因特網(wǎng)組播管理協(xié)議，版本2”的RFC 2236中描述 了版本2。IGMP針對IP版本4進行了開發(fā)。在因特網(wǎng)協(xié)議IP版本6中，有一個類似的協(xié) 議，稱之為組播偵聽發(fā)現(xiàn)MLD，其用途與IGMP相同。MLD的第一個版本可參見S. Deering、 W. Fenner、B. Haberman于1999年10月提交的題為“IPv6版的組播偵聽發(fā)現(xiàn)(MLD) ”的RFC 2710。但是，MLD中所用的消息對應(yīng)于IGMP消息。在下文中，將以IGMP為例。顯然不限于 IGMP，本發(fā)明的功能還可采用MLD來實現(xiàn)。原則上，IGMP使用兩個基本消息來完成它的任務(wù)，成員報告和成員查詢消息，并應(yīng) 用如下的規(guī)則。不同版本的IGMP可包含其他消息。組播路由器定期發(fā)送成員查詢，以查看任何主機是否仍屬于任何一個組。路由器必須向每個接口發(fā)送一個查詢。查詢中的組地址是0，因為對應(yīng)于每個主機，路由器期望收 到來自每個組的主機的響應(yīng)，其中每個主機含一個或多個成員。還可能發(fā)送針對一個特定 組而非所有組的成員查詢。主機通過如下操作來響應(yīng)IGMP查詢，即對每個仍含有至少一個 用戶的組發(fā)送一個IGMP報告。主機還通過發(fā)送成員報告來加入組。利用通過報告接收到的信息和查詢消息，就可建立這樣一個表，其接口具有至少 一個屬于組播組的主機。再接收組播數(shù)據(jù)之后，路由器將數(shù)據(jù)通過具有至少一個成員的接 口轉(zhuǎn)發(fā)出去。利用IP組播，無需知道發(fā)送方是誰或在哪里，接收方便可從它們接收通 信業(yè) 務(wù)量，而且發(fā)送方也無需知道接收方是誰。發(fā)送方和接收方都不需要關(guān)心網(wǎng)絡(luò)拓撲，因 為傳送由網(wǎng)絡(luò)來進行優(yōu)化。通過IP組播的信息分發(fā)基于主機的分層連接，如組播傳遞 樹。已經(jīng)提出了多種用于構(gòu)建組播分發(fā)樹的算法，例如生成樹(spanning tree)、共享樹 (shared-tree)、基于源的樹(source-based tree)、基于核的樹(core-basedtree)。對應(yīng) 算法的說明可參見0. Hersent,D. Gurle,D. Petit所著的“IP技術(shù)基于分組的多媒體通信 系統(tǒng)”(Addison Wesley, Harlow, 2000) 0在建立組播傳遞樹之后，通過IP組播路由選擇協(xié) 議來完成信息分發(fā)。對應(yīng)IP組播路由選擇協(xié)議的詳細說明可以參見上述文獻。IP組播的優(yōu)點在于支持不同類型的接收方。利用IP組播，可以將不同的媒體發(fā)送 到不同的組播組，接收方根據(jù)各自的功能和/或首偏好來確定要接收哪個媒體。同樣地，如 果發(fā)送方使其視頻流或音頻流分層，則不同的接收方可以選擇接收不同數(shù)量和質(zhì)量的通信 業(yè)務(wù)量。為此，發(fā)送方必須將視頻編碼為意味著具有可接受的最低質(zhì)量的基層以及若干增 強層，其中每一層以更多帶寬的代價來提高質(zhì)量。就視頻而言，這些附加的層可以提高幀速 率或提高圖像的空間分辨率，或二者兼有。每一層被發(fā)送到不同的組播組，接收方可以單獨 確定要預(yù)訂并在隨后接收多少層。在固定網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)(如通用分組無線電系統(tǒng)GPRS或通用移動通信系統(tǒng)UMTS) 之間的網(wǎng)絡(luò)互連中進行組播會導(dǎo)致某些其他的問題。這尤其對最終用戶的移動性和空中接 口上移動網(wǎng)絡(luò)的低傳輸帶寬造成影響。再者，移動通信網(wǎng)如UMTS中的通信是單播通信。單 播通信也稱為點到點通信。點到點通信意味著從單個發(fā)送方將消息發(fā)送到單個接收方。在 這種網(wǎng)絡(luò)中，特別是核心網(wǎng)絡(luò)中，預(yù)期不會執(zhí)行組播通信。組通信是通過使發(fā)送方將分組分 別發(fā)送到組的各個成員來實現(xiàn)的。對于η個成員的組，在發(fā)送方和接收方之間的所有路徑 上需要η個分組，而不是采用組播時的一個分組。為了解釋面向點到點的電信系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，下面概要介紹通用分組無線電系 統(tǒng)GPRS網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。GPRS是全球移動通信系統(tǒng)GSM(—種電路交換網(wǎng)絡(luò))的分組交換的增強形式。它 意味著用戶可以永久地在線連接，但只須對實時數(shù)據(jù)傳輸付費。為了滿足這些新的需求，在 GSM中引入一些改動，引入了服務(wù)GPRS支持節(jié)點(SGSN)和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(GGSN)等新 的邏輯節(jié)點。GGSN的主要功能包括與外部IP分組網(wǎng)絡(luò)進行交互，提供例如與因特網(wǎng)服務(wù)供 應(yīng)商ISP的連接。從外部IP網(wǎng)絡(luò)的觀點來看，GGSN充當(dāng)GPRS網(wǎng)絡(luò)所服務(wù)的全部用戶的IP 地址的路由器。GGSN還與外部網(wǎng)絡(luò)交換路由信息。SGSN為所有物理上位于SGSN地理服務(wù) 區(qū)內(nèi)的GPRS用戶服務(wù)。它轉(zhuǎn)發(fā)移動臺的輸入和輸出IP分組。除新的邏輯節(jié)點之外，還要 定義這些節(jié)點之間的新的接口。對于本發(fā)明而言，具體涉及Gn、Gi、Gp接口。Gp接口被定義在屬于不同運營商的GGSN節(jié)點之間。Gn接口定義SGSN與GGSN之間的基于IP的中樞。Gi是GGSN與其他網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))之間的接口。GI3RS的局限是，GGSN與SGSN要以如下 方式連接IP運行于所選技術(shù)的頂層，這意味著SGSN與GGSN通過IP地址來通信。該體系 結(jié)構(gòu)的詳細描述可參見3GPP TS 03. 60 V7. 5.0(2001-01)第三代合作計劃；技術(shù)規(guī)范組服 務(wù)和系統(tǒng)方面，數(shù)字蜂窩電信系統(tǒng)(2+階段)，通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)，服務(wù)描述，第2階 段(1998年發(fā)布)。在下一代的無線網(wǎng)絡(luò)中也采用類似的節(jié)點和接口，如3GPP TS23. 060 V3. 6. 0(2001-01)第三代合作計劃中所描述的UMTS ；技術(shù)規(guī)范組服務(wù)和系統(tǒng)方面、通用分 組無線業(yè)務(wù)(GPRS)，服務(wù)描述，第2階段(1999年發(fā)布)。為了區(qū)分UMTS中這些節(jié)點的功 能，通常采用擴展名3G-SGSN和3G-GGSN。在下文中，將不區(qū)分GPRS與UMTS節(jié)點。在下文中，參考圖1概述在3GPP規(guī)范、UMTS標(biāo)準(zhǔn)23. 060中規(guī)定的UMTS網(wǎng)絡(luò)。圖1顯示作為分組交換域的核心網(wǎng)絡(luò)，它標(biāo)記為分組。核心網(wǎng)絡(luò)連接到無線電網(wǎng) 絡(luò)，它標(biāo)記為無線電NW。在核心網(wǎng)絡(luò)的分組交換域的上方是IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)，IP多 媒體用于會話類多媒體業(yè)務(wù)。每個子系統(tǒng)包括對應(yīng)的節(jié)點。與本發(fā)明相關(guān)的是核心網(wǎng)絡(luò)的 節(jié)點，即具有接口 Gn和Gi的SGSN和GGSN節(jié)點，將對它們作更詳細的說明。圖1中未顯示 也相關(guān)的Gp接口。作為示例的IMS利用分組交換域為會話類多媒體業(yè)務(wù)提供載體。不用 IMS而用例如對應(yīng)分組交換載體上因特網(wǎng)中的流服務(wù)器也可實現(xiàn)流媒體業(yè)務(wù)如下方式。通過引入流和會話多媒體業(yè)務(wù)，可演變出許多新的點到多點業(yè)務(wù)。它們對網(wǎng)絡(luò)基 礎(chǔ)設(shè)施有很高的要求，且消耗相當(dāng)大的帶寬。此類業(yè)務(wù)的例子如視頻會議、白板、實時多用 戶游戲、多媒體短信收發(fā)、虛擬世界。根據(jù)圖1，外部IP網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))被標(biāo)記為多媒體/IP網(wǎng)絡(luò)，移動臺被標(biāo)記為 TE，而核心網(wǎng)絡(luò)被標(biāo)記為分組。當(dāng)前，UMTS中的IP組播消息從設(shè)在外部IP網(wǎng)絡(luò)中的路由 器以透明的方式通過單播連接發(fā)送到移動臺。然后如上所述，在IP層上執(zhí)行組播，而從移 動臺TE的角度來看，因特網(wǎng)中的路由器是IP連接所端接的第一個節(jié)點，因此是可用于組播 的第一個節(jié)點。這意味著GGSN中允許與外部網(wǎng)絡(luò)通信的IP層目前沒有被視為能夠執(zhí)行組 播。路由器在移動網(wǎng)絡(luò)的核心部分內(nèi)對組播消息和單播消息不加區(qū)分地發(fā)送組播消息。組 播流的分離已經(jīng)在因特網(wǎng)的路由器中完成，并根據(jù)接收人的數(shù)量通過無線網(wǎng)絡(luò)多次發(fā)送相 同的數(shù)據(jù)分組。W000/57601公開了 一種在點到點網(wǎng)絡(luò)中進行組播傳輸?shù)慕鉀Q方案，其中，通過核 心網(wǎng)中的點到點連接將組播數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶。這意味著根據(jù)接收者的數(shù)量通過無線網(wǎng)絡(luò)多 次發(fā)送相同的數(shù)據(jù)分組。EP071296提供了一種在核心網(wǎng)內(nèi)應(yīng)用層上進行組播的方法。然而，為了傳送組播 數(shù)據(jù)，可能要定義一種新的信令協(xié)議，以避免要將位于所述應(yīng)用層下的點到點協(xié)議隧道化。 否則，也要建立至每個用戶的點到點連接，用于傳送數(shù)據(jù)。這意味著現(xiàn)有的UMTS技術(shù)未預(yù)想到將高效的組播技術(shù)利用于圖1中Gn接口所示 的網(wǎng)絡(luò)部分。同時提供給多個客戶的任何服務(wù)在無線網(wǎng)絡(luò)的邊緣被復(fù)制，并采用多個朝向 這些客戶的單播連接。尤其是隨著高資源需求的流多媒體業(yè)務(wù)或會話類多媒體業(yè)務(wù)的發(fā) 展，這意味著網(wǎng)絡(luò)中的資源利用效率非常低。此外，現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)點不適合于執(zhí)行組播。
一般來說，在基本上面向點到點的網(wǎng)絡(luò)中引入和執(zhí)行組播會產(chǎn)生一些問題，而不同于在此類網(wǎng)絡(luò)中建立單播信道用于執(zhí)行兩個節(jié)點之間的通信。這意味著問題不只發(fā)生在 無線網(wǎng)絡(luò)如UMTS中。支持組播的協(xié)議的其他實例如SIP (會話發(fā)起協(xié)議)或RTSP (實時流協(xié)議)。SIP 協(xié)議參見IETF中多方多媒體會話控制(MMUSIC) WG，而RTSP則參見H. Schulzrinne,A. Rao、 R. Lanphier于1998年4月提交的RFC 2326實時流協(xié)議(RTSP)。這些協(xié)議也屬于面向點 到點的協(xié)議，因此本發(fā)明也適用于它們。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種在面向點到點的分組交換電信網(wǎng)絡(luò)中高效地引入和 執(zhí)行組播的解決方案。本發(fā)明體現(xiàn)于如權(quán)利要求1、14、18和21中所公開的方法、路由器、服務(wù)節(jié)點和系 統(tǒng)。在所附權(quán)利要求書中還描述了許多優(yōu)選實施例。的基本原理是，在電信網(wǎng)絡(luò)的一些部分的傳輸層上引入組播傳輸來向組播組成員 或用戶傳送組播數(shù)據(jù)。所述網(wǎng)絡(luò)自身可提供組播組。它還可以連接到具有可以注冊的組播 組的其他網(wǎng)絡(luò)，如因特網(wǎng)。所述網(wǎng)絡(luò)包括至少一個路由器如GGSN以及至少一個服務(wù)節(jié)點如 SGSN。路由器邏輯上連接到至少一個服務(wù)節(jié)點，這意味著其間還可以涉及其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，如 其他路由器。該路由器和服務(wù)節(jié)點參與向用戶發(fā)送組播數(shù)據(jù)。用戶可以是一個節(jié)點或移動 臺，或者任何用戶設(shè)備。在進一步的說明中，將用移動臺作為例子來說明用戶。雖然節(jié)點也 可以看作用戶。但通常用戶指組播組成員。本發(fā)明建議采用從路由器到服務(wù)節(jié)點的傳輸組播組隧道，以便通過所述隧道向注 冊到組播組的所述用戶傳送組播數(shù)據(jù)。為了建立組傳輸播組隧道，要執(zhí)行如下步驟。在第 一步，從用戶向路由器發(fā)送向組播組注冊的請求消息。路由器檢查該用戶要注冊的組播組 是否已經(jīng)存在。如果它不存在，則路由器分配一個新的傳輸級組播組，并通過建立隧道的傳 輸級協(xié)議建立一個至服務(wù)節(jié)點的傳輸級組播組隧道。將所述傳輸級組播組隧道分配給該用 戶注冊的組播組。如果網(wǎng)絡(luò)還連接到另一個網(wǎng)絡(luò)，則如果該用戶是注冊到該組播組的第一 個用戶，則路由器通知所述另一個網(wǎng)絡(luò)中的相鄰路由器特定組播組至少有一個成員。如果 用戶注冊的組播組已經(jīng)存在，則確定組播組和傳輸級組播組隧道之間的關(guān)系。輸入的組播 數(shù)據(jù)通過傳輸級組播組隧道從路由器傳送到服務(wù)節(jié)點。在諸如UMTS之類的移動環(huán)境中，為實現(xiàn)所述原理可以采用IP組播，以在SGSN(作 為服務(wù)節(jié)點實例)與GGSN(作為路由器的實例)之間的IP網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)高效傳輸。另一個 實例是SGSN與UTRAN網(wǎng)絡(luò)之間的鏈路。本發(fā)明的優(yōu)點在于可以高效利用稀缺且昂貴的網(wǎng)絡(luò)資源。就GPRS或UMTS而言， 在Gn和Gp接口上進行高效傳輸是通過只在每條鏈路上傳送分組的一個副本來實現(xiàn)的。當(dāng) 同一個組播組的多個用戶位于同一個或不同的SGSN內(nèi)時，這減少了所需的總傳輸資源和 限制對擁塞防護、負載平衡算法的要求。它還適用于使用各種不同用戶設(shè)備或接入網(wǎng)的方 案，因為可以采用信息分層處理，如以上參照圖1所述。建議由路由器和至少一個服務(wù)節(jié)點之間已建立的傳輸組播組隧道來構(gòu)建組播傳 遞樹。這意味著跨網(wǎng)絡(luò)傳送組播數(shù)據(jù)，并且組播數(shù)據(jù)的復(fù)制在盡可能接近用戶的位置完成，以便節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。如果具有一個以上的用戶，則在服務(wù)節(jié)點中執(zhí)行組播復(fù)制，以便將數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)發(fā)到注冊到對應(yīng)組播組的用戶。建議在建立傳輸組播組隧道之后，利用傳輸級組播組、組播組和用戶之間的關(guān)系 創(chuàng)建一個網(wǎng)絡(luò)表項。為此，創(chuàng)建用于管理傳輸級組播組、該組播組的注冊用戶以及(可以從 例如另一個網(wǎng)絡(luò)接收到的)組播地址之間關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的管理可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi) 由各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行分布式管理或由指定節(jié)點進行集中管理。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例，通過唯一標(biāo)識用戶、組播組和傳輸級組播組隧道的標(biāo)識符 來形成關(guān)聯(lián)。為了從組播組中注銷移動臺，向路由器發(fā)送啟動更新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和對應(yīng)節(jié)點中表項 的消息。更新可以通過現(xiàn)有控制信令協(xié)議來完成。在本方法的優(yōu)選實施例中，如果移動臺更換處理該移動臺的服務(wù)節(jié)點，則移動臺 要注冊到新的服務(wù)節(jié)點中，并從舊的服務(wù)節(jié)點中刪除，且更新路由器中對應(yīng)的表項。此功能 確保即使用戶在移動時也可供組播服務(wù)。如果釋放傳輸級組播組隧道，則除更新對應(yīng)表項中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)外，還將更新從路 由器到這些服務(wù)節(jié)點的組播傳遞樹。建議為了確保兼容性和可行性，用于在路由器和服務(wù)節(jié)點之間建立隧道的傳輸層 協(xié)議是現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)中定義的控制信令協(xié)議。例如就UMTS而言，它可以是以下文獻中所述 的GPRS隧道協(xié)議GTP:2000年1月出版的“ETSI:通用移動電信系統(tǒng)(UMTS).通用分組無 線業(yè)務(wù)(GPRS) ；Gn和Gp接口上的GPRS隧道協(xié)議(GTP) (1999年發(fā)布的3G TS 29. 060版本 3. 3.0)”。將會更詳細地描述所述協(xié)議?？梢允褂么藚f(xié)議的已經(jīng)定義的消息，或者可以通過 新定義的信令消息增強該協(xié)議。在該方法的優(yōu)選實施例中，可以采用現(xiàn)有組播解決方案，例如可以采用IP組播。 IP組播使用含IP組播地址的IP分組，以便根據(jù)支持組播的路由器中所含的組播路由表定 義至用戶的路由。在諸如UMTS之類的體系結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過用于建立隧道的傳輸層協(xié)議建立的隧道采 用底層的UDP和IP協(xié)議來傳送凈荷信息。在優(yōu)選實施例中，建議為了將組播數(shù)據(jù)傳送給用戶，在路由器中將傳輸級組播組 隧道的標(biāo)識符添加到IP分組中。組播IP分組被傳送到服務(wù)節(jié)點，由服務(wù)節(jié)點從IP分組中 刪除地址之后將其復(fù)制給用戶(如果有一個以上的用戶)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，建議采用IGMP來向組播組注冊。這些都是已應(yīng)用于此 目的眾所周知的協(xié)議。在本發(fā)明中，建議修改這些協(xié)議以進一步節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。為此，可從 用戶向路由器發(fā)送注冊IGMP和MLD消息。因此，此解決方案提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。在 這些協(xié)議的現(xiàn)有實施方案中，路由器向客戶發(fā)送IGMP消息，客戶的任務(wù)是就它們是否要注 冊到組播組作出響應(yīng)。在UMTS中，要求移動臺注冊到GGSN，以便接收專門發(fā)往該移動臺的凈荷信息。此 信息通過隧道式信道傳送，該信道是在PDP上下文激活過程中建立的，這也是眾所周知的。建議對路由器進行調(diào)整以使之適于在面向點到點的電信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)執(zhí)行組播。所述路 由器一端連接到到另一個網(wǎng)絡(luò)，另一端連接到至少一個管理移動臺的服務(wù)節(jié)點。路由器具 有用于建立至服務(wù)節(jié)點的傳輸級組播組隧道的邏輯。例如，它可以是包括GTP級的協(xié)議棧。為了在用戶注冊的組播組和傳輸層組播組隧道之間建立聯(lián)系，在路由器中定義這樣一種邏 輯，這種邏輯用于分配與另一個網(wǎng)絡(luò)中所分配的組播組標(biāo)識符相對應(yīng)的傳輸級組播組標(biāo)識 符。路由器還具有用于在傳輸組播組隧道上將組播數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)節(jié)點的邏輯。傳輸包 括接收組播數(shù)據(jù)，分析接收方的地址，將地址轉(zhuǎn)換成傳輸級組播組隧道的標(biāo)識符以及將組 播數(shù)據(jù)發(fā)送到所述隧道。在優(yōu)選實施例中，路由器處于組播傳遞樹的頂端，組播傳遞樹是在路由器和服務(wù) 節(jié)點之間建立傳輸級組播組隧道的過程中創(chuàng)建的。在UMTS體系結(jié)構(gòu)內(nèi)，這意味著GGSN建 立傳輸級組播組隧道，GGSN是該傳遞樹的根節(jié)點，而SGSN是該傳遞樹的葉節(jié)點。僅為第一 個注冊到對應(yīng)的組播組的用戶將SGSN鏈接到傳遞樹。還建議，為了管理專用傳輸級組播組、組播組的注冊用戶以及從另一個網(wǎng)絡(luò)接收 到的組播地址之間的關(guān)系，路由器控制用于此目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如果要與另一個網(wǎng)絡(luò)通信，則路由器可以包含用于將組播注冊信息傳送到所述另 一個網(wǎng)絡(luò)的邏輯。當(dāng)用戶是注冊到組播組的第一個用戶時，需要進行這種傳輸。這意味著 有必要通知另一個網(wǎng)絡(luò)中的相鄰路由器如下情況要接收相應(yīng)組播組的組播數(shù)據(jù)的特定組 播組中至少有一個成員。此外，服務(wù)節(jié)點還適于在具有至少一個路由器和至少一個管理用戶的所述服務(wù)節(jié) 點的電信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)執(zhí)行組播。服務(wù)節(jié)點具有用于在傳輸組播組隧道上接收從所述路由器發(fā)送 的組播數(shù)據(jù)的邏輯。還具有管理傳輸級組播組與注冊到對應(yīng)的組播組的用戶之間的關(guān)系的 邏輯。之所以需要這種邏輯是為了知道從傳輸級組播組隧道接收到的組播數(shù)據(jù)要發(fā)送給哪 一個用戶。在定義用戶的標(biāo)識符之后，組播數(shù)據(jù)由服務(wù)注冊到對應(yīng)組播組的用戶的邏輯發(fā) 送到用戶。用于服務(wù)用戶的邏輯具有在存在一個以上注冊到組播組并由服務(wù)節(jié)點服務(wù)的用 戶時在所述用戶之間復(fù)制組播數(shù)據(jù)的功能。在創(chuàng)建的組播傳遞樹內(nèi)，復(fù)制組播數(shù)據(jù)的服務(wù)節(jié)點是該樹中最最新的一個，且它 將被看作所述傳遞樹的葉節(jié)點。此外，還建議具有適于在一種電信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)執(zhí)行組播的系統(tǒng)，所述電信網(wǎng)絡(luò)具有至 少一個路由器和至少一個管理用戶的服務(wù)節(jié)點?？赏ㄟ^上述特征來增強路由器和服務(wù)節(jié)點 的功能。下面將詳細地說明本發(fā)明。


圖1 :GPRS體系結(jié)構(gòu)圖2 本發(fā)明的基本原理的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)視3 概述UMTS用戶面所用的協(xié)議棧，圖4 本發(fā)明的基本原理的相關(guān)協(xié)議視5 =PDP上下文激活過程，圖6 本發(fā)明的用于管理表項的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，
圖7 組播組注冊和TLMG建立過程
圖8 組播組注銷和TLMG釋放
圖9 =PDP上下文去激活圖10 執(zhí)行變更SGSN的過程的第一替代方案圖11 執(zhí)行變更SGSN的過程的第二替代方案圖12 執(zhí)行變更SGSN的過程的第三替代方案圖13 組播數(shù)據(jù)傳遞樹。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明，在下面圖2和圖3中公開了基本方法。具有樹結(jié)構(gòu)的圖2上部分說明外部IP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的組播。IP網(wǎng)絡(luò)通過Gi接口連接到GGSN。從GGSN到SGSN的傳輸經(jīng)過Gn接口。這意味著消息可能經(jīng)過許多路由器。它由圖2 中的中間部分表示。下部分說明對應(yīng)SGSN所服務(wù)的不同的無線電網(wǎng)絡(luò)。該圖最重要的部 分是網(wǎng)絡(luò)的中間部分，即運用組播將通信業(yè)務(wù)從GGSN轉(zhuǎn)發(fā)到兩個SGSN(這兩個SGSN將通 信業(yè)務(wù)傳播到對應(yīng)的無線接入網(wǎng))的Gn接口。圖3顯示基本原理的相關(guān)協(xié)議視圖。圖3顯示3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。但 是，這不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。圖3顯示移動臺MS，它通過Uu接口與接入網(wǎng)UTRAN通信。 Iu-PS接口將UTRAN與3G-SGSN相連，它通過Gn接口與3G-GGSN通信。圖3提供了 UMTS中 所用不同節(jié)點中的不同協(xié)議棧的概貌。下文的說明只集中在標(biāo)記為IP、PPP和UDP/IP的分 組交換域中以及GTP-U層上的兩個IP層。在圖3中，為補充起見提到了其他一些協(xié)議。以上對所引入的面向分組交換的節(jié)點(如SGSN或GGSN)的功能和通信方式的要 求和限制對已開發(fā)的協(xié)議棧有影響。因為將GGSN作為至外部網(wǎng)絡(luò)的路由器和接口，所以引 入了應(yīng)用層下的IP層。又因為GGSN和SGSN之間存在IP網(wǎng)絡(luò)這一限制，所以在GTP-U層 下將IP邏輯連接作為傳輸方式引入。因此圖3中有兩個IP層，在下文中描述為應(yīng)用IP層和傳輸IP層。應(yīng)用IP層位 于協(xié)議棧中應(yīng)用層Applicat.的正下方，它連接移動臺和3G-GGSN。此IP層對于分組交換 網(wǎng)是透明的，這在圖3中用從MS到3G-GGSN的直線表示。第二個IP層是用于在SGSN、GGSN 和UTRN之間進行傳送的傳輸IP層。凈荷信息封裝在應(yīng)用特定的隧道協(xié)議中通過Gn傳送， GPRS隧道協(xié)議GTP是用于建立隧道的傳輸層協(xié)議實例。GTP分組采用UDP作為傳輸協(xié)議。 但是，還存在負責(zé)構(gòu)建隧道的不同協(xié)議。GTP只是一個實例。以上對所引入的面向分組交換的節(jié)點(如SGSN或GGSN)的功能和通信方式的要 求和限制對已開發(fā)的協(xié)議棧有影響。因為將GGSN作為至外部網(wǎng)絡(luò)的路由器和接口，所以引 入了應(yīng)用層下的IP層。又因為GGSN和SGSN之間存在IP網(wǎng)絡(luò)這一限制，所以在GTP-U層 下將IP邏輯連接作為傳輸方式引入。參考圖4中公開了本發(fā)明的基本原理。它顯示一個移動臺，其中協(xié)議棧的頂層為 應(yīng)用層Appl.，網(wǎng)絡(luò)層上為因特網(wǎng)協(xié)議IP或點到點協(xié)議PPP。較低的層表示為Ll和L2層， 因為在相應(yīng)節(jié)點中它們可能有所不同，具體取決于底層的物理網(wǎng)絡(luò)。在此情況中，來自于移 動臺的邏輯IP或PPP連接終結(jié)于3G-GGSN。在UTRAN、3G_SGSN和3G-GGSN之間，采用在這 些節(jié)點之間構(gòu)建隧道的GTP-U協(xié)議。在GTP-U之下，設(shè)有用于傳輸凈荷信息的協(xié)議為UDP 的IP層。其原理是在隧道協(xié)議(例如GTP)之下在IP層上引入組播功能。圖4中3G-SGSN和3G-GGSN之間表示組播的云狀塊表示它。從Gi接口上的組播云到Gn接口上的組播云的箭頭表示在應(yīng)用IP層上執(zhí)行的組播被弓I入到傳輸IP層。這意味著，通過Gi接口到3G-GGSN 的到達組播數(shù)據(jù)被重定向到較低的IP層，由其在GGSN與SGSN之間執(zhí)行組播。SGSN與UTRAN 中的RNC之間的連接仍然為單播。還保留了 IP層上的邏輯點到點連接。下面將說明GGSN的增強功能。為了實施本發(fā)明，需要GGSN的這種新功能。為了完成新的任務(wù)，GGSN需要充當(dāng)本地組播路由器，它可以處理從用戶到達的 IGMP或MLD消息。GGSN終結(jié)IGMP或MLD消息，并通過IGMP或MLD向相鄰路由器傳送相關(guān) 的信息。GGSN還處理組播路由選擇協(xié)議。用戶注冊到GGSN中的特定組播組，而GGSN跟蹤 分組交換網(wǎng)中活動的組播組。至此，GGSN的角色非常像標(biāo)準(zhǔn)的本地組播路由器。一般來說， 可以采用公眾陸地移動網(wǎng)PLMN的外部本地組播路由器而非GGSN本身。此外，GGSN在核心網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)創(chuàng)建組播組，即在GGSN與SGSN之間。此組播組也 稱之為所謂的傳輸級組播組TLMG。GGSN然后通知這些對應(yīng)的SGSN，這些組播組擁有注冊到 組播組的移動臺。想要接收組播消息的移動臺必須將其要求通知對應(yīng)的GGSN。對于注冊到組播組的 第一個移動臺來說，SGSN加入TLMG以便接收該移動臺的組播流量。實際上，在GGSN和所有 受影響的SGSN之間創(chuàng)建了基于源的組播樹。SGSN可以擁有一個或多個組播組的用戶。IP 組播用于將數(shù)據(jù)傳送到SGSN，在此基礎(chǔ)上，SGSN復(fù)制分組，并將它們轉(zhuǎn)發(fā)到相關(guān)的移動臺。下文將詳細地說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。它描述Gn接口上的組播，即GGSN 與SGSN之間進行的組播。可以采用相似的機制，將傳輸級組播應(yīng)用于其他點到點網(wǎng)絡(luò)(例 如基于實時流協(xié)議RTSP或會話發(fā)起協(xié)議SIP的點到點網(wǎng)絡(luò))。此外，同樣的機制還適用于 Gp接口，它在位于另一個PLMN中的GGSN與SGSN之間。下面將說明GTP隧道的建立。此過程是在所謂的PDP上下文激活期間完成的。PDP 上下文激活類似于登錄到外部IP網(wǎng)絡(luò)上。為此，將移動用戶的身份標(biāo)識與IP地址相關(guān)聯(lián)。 在PDP上下文激活期間，在PDP上下文的SGSN和GGSN之間創(chuàng)建具有以下描述為TID的標(biāo) 識的隧道。在此過程中，還在MS與SGSN/GGSN之間進行服務(wù)質(zhì)量QoS協(xié)商。以下參考圖5說明PDP上下文激活過程。圖5顯示移動臺MS、SGSN和GGSN之間所發(fā)送消息的時序。箭頭表示發(fā)送的消息。 在箭頭之上，給出的是消息的名稱，在箭頭之下，列出的是對應(yīng)消息的主要參數(shù)。右邊的方 框顯示操作，即接收到消息之后在節(jié)點中執(zhí)行的操作。這些符號的相應(yīng)含意也適用于后續(xù) 附圖。下面參考圖5說明PDP上下文激活過程。下文說明中只討論與此過程最相關(guān)的方面。在第一步，從移動臺向SGSN發(fā)送激活PDP上下文請求消息。還發(fā)送服務(wù)質(zhì)量需求 等參數(shù)。在接收到所述消息之后，SGSN檢查它是否可以滿足移動臺的需求，然后為對應(yīng)的 PDP上下文創(chuàng)建TID。此外，從SGSN向GGSN發(fā)送攜帶協(xié)商的QoS參數(shù)以及創(chuàng)建的TID參數(shù) 的創(chuàng)建PDP上下文請求消息。GGSN在接收到此消息之后創(chuàng)建一個表項，并且還檢查滿足QoS 需求的可能性。將創(chuàng)建PDP上下文響應(yīng)消息作為結(jié)果發(fā)送到SGSN，由其根據(jù)接收到的QoS 參數(shù)選擇相應(yīng)的無線電傳輸能力。然后它向MS發(fā)送確認(rèn)消息，即激活PDP上下文接受，并 開始對連接的移動臺MS計費。
圖6顯示在下述例示信令方案中采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一般來說，可以任何方式將數(shù) 據(jù)集中或分布，并相應(yīng)調(diào)整不同網(wǎng)絡(luò)實體之間的信息傳送。圖6顯示具有實際表項的節(jié)點SGSN和節(jié)點GGSN。SGSN當(dāng)前具有兩個傳輸級組播組TLMG :tlmgl和tlmg2。第一組包含兩個移動臺msl和ms2，第二組具有注冊到該組播組 的三個移動臺msl、ms4和ms5。注冊到組播組的移動臺的數(shù)量也在GGSN中進行管理。圖6 中，在GGSN中表示為列#Mses。GGSN管理已經(jīng)建立的TLMG，TLMG列和MC-Address列包含 另一個網(wǎng)絡(luò)的組播組的組播地址。作為一個可選的方案，可以預(yù)見GGSN還包含注冊到傳輸 級組播組tlmg的移動臺。這在圖6中可選地表示為不同的表格。此表包含具有所屬移動 臺的tlmg的一個列表。例如tlmg 1管理移動臺MSl和MS2。表項的管理是按照如下方式進行的。除存儲TLMG標(biāo)識外，SGSN還存儲注冊到分 配給對應(yīng)TLMG的組播組的移動臺的標(biāo)識。GGSN存儲組播地址(例如mcl)和對應(yīng)的TLMG tlmgl之間的關(guān)系。此外，采用計數(shù)器來跟蹤每個組播組的移動臺數(shù)量，即每個TLMG的移動 臺數(shù)量，例如在mcl，tlmgl的情況中為2。此外，GGSN還可以存儲每個TLMG的移動臺。此 信息可以用在變更SGSN或刪除PDP上下文時。另一種解決方案是在GGSN中存儲已經(jīng)注冊 到一個或多個組播組的MS的PDP上下文的指示符。下面將詳細地說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。它描述組播組注冊和SGSN與GGSN 之間的TLMG建立。如上所述，此方法還可應(yīng)用于面向用戶的其他接口。根據(jù)圖7來進行說 明的，該圖顯示了 一些事件的時間序列。如圖5所示，第一步創(chuàng)建PDP上下文。為了注冊到組播組，移動臺MS的任務(wù)是發(fā) 起注冊。不同于IGMP中指定的本地組路由器，GGSN不向具有活動PDP上下文的所有移動臺 發(fā)送成員查詢。這樣只會浪費寶貴的無線電資源。相反，由移動臺MS自發(fā)加入組播組。無 需由成員查詢消息(例如IGMP查詢消息)來請求，MS通過IGMP成員報告消息報告它們的 成員資格。GGSN端接IGMP協(xié)議并存儲有關(guān)MS的組播組成員信息。此消息包含作為參數(shù)的 組播地址MCAddr。因為在規(guī)定的IGMP中，每個組播組只有一個成員報告成員總數(shù)，本地組 播路由器只知道對應(yīng)組播組有至少一個成員連接到本地網(wǎng)絡(luò)。本地組播路由器不知道連接 有多少個成員，也不知道這些成員的身份標(biāo)識。但是，如果每個組播組成員如上所述報告它 的成員資格，則GGSN不僅知道每個組播組的組播組成員的數(shù)量，而且知道所有組成員的身 份標(biāo)識。此信息可用于效率、計費或統(tǒng)計的目的。還可以只存儲屬于TLMG的移動臺和SGSN 的數(shù)量，并可以按需從對應(yīng)的SGSN接收信息。如果未存儲擁有組播組成員的對應(yīng)SGSN，則 TLMG本身可用于向所有相關(guān)的SGSN組播全部成員請求。GGSN可以將組成員的數(shù)量納入考 慮以確定TLMG是否更有效，或是否可以接受使用復(fù)制的單播會話?？蛇x的是，可以更新現(xiàn)有消息之一以包含成員查詢。這可以應(yīng)用于例如如下文獻 中所述的路由器通告消息3GPP TS 23. 060V3. 6.0(2001-01)第三代合作計劃；技術(shù)規(guī)范 組服務(wù)和系統(tǒng)方面；通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)、服務(wù)描述、第2階段(1999年發(fā)布)。參考圖7，下一步執(zhí)行GGSN中的MC組成員驗證，以便判斷是否允許移動臺注冊到 該組播組?？赡艿那闆r有，例如安全檢查不允許移動臺加入組播組，或者操作員因組播組的 特性或者已經(jīng)達到所允許的組播組成員的最大數(shù)量而不允許組播組注冊。在GGSN中可以 執(zhí)行許多其他檢查。在結(jié)果不成功的情況中，GGSN向MS發(fā)送成員報告拒絕消息，然后不再 繼續(xù)如下所述的步驟?？梢钥蛇x地重用現(xiàn)有的出錯消息。
為了能夠判斷主機是否屬于封閉的組(closed group)，GGSN可以具有一個至服務(wù) 器或數(shù)據(jù)庫的外部接口，該服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫管理組播組，也可以由GGSN自己來管理此類信 肩、ο如果GGSN中尚沒有IGMP成員報告中指定的組播組，則GGSN為此創(chuàng)建一個新的 表項。此外，GGSN為到達應(yīng)用IP層的組播創(chuàng)建基于傳輸IP層的傳輸級組播組TLMG。為 此，GGSN從核心網(wǎng)絡(luò)的地址空間分配組播地址。在下文中，將其稱為TLMG的組播IP地址 或TLMG-MCAddress，或簡稱為TLMG地址。為了創(chuàng)建正確的TLMG，GGSN可以將來自PDP上 下文的服務(wù)質(zhì)量QoS需求納入考慮。還可以如下文所述只將TLMG地址提供給SGSN，并只在 從SGSN接收到肯定的結(jié)果時在GGSN中創(chuàng)建邏輯TLMG。GGSN則通過例如增強GTP協(xié)議來通知對應(yīng)的SGSN，它擁有注冊到組播組的移動 臺?？梢圆捎眯碌腉TP消息即SGSN成員報告請求。還可以利用現(xiàn)有的消息，例如在UDP連 接時利用增強的分組數(shù)據(jù)單元PDU通知消息來達到此目的。SGSN成員報告請求消息包含將組播流復(fù)制到SGSN中的多個單播流所需的信息， 例如TLMG-MCAddress和MS-HostID (注冊到組播組的MS的主機ID)。因此，對于組播組通 信流量，GGSN忽略已經(jīng)在PDP上下文激活過程中由SGSN為該MS創(chuàng)建的隧道，而采用形成 組播傳遞樹的TLMG。這種組播傳遞樹在下文中稱為TLMG傳遞樹。在接收到SGSN成員報告請求消息之后，SGSN進行組播組MC成員驗證。具體地來 說，這意味著SGSN可以進行預(yù)訂檢查，或計費帳戶檢查來判斷是否允許移動臺到任意或此 特定組播組。驗證的結(jié)果被包含在SGSN成員報告結(jié)果消息中。如果驗證結(jié)果是否定的，則 SGSN將SGSN成員報告結(jié)果消息(如果結(jié)果是否定的，則可以附帶原因指示信息)返回給 GGSN,以指示組播驗證未成功，該移動臺不應(yīng)該加入應(yīng)用級組播組。如果結(jié)果是肯定的，此 消息向GGSN指示成功的結(jié)果。此外，SGSN然后存儲TLMG-MCAddress和MS-HostID之間的 關(guān)系，例如簡單地將TLMG-MCAddress添加到該MS的現(xiàn)有PDP上下文信息中，以便在接收到 組播數(shù)據(jù)流時可以復(fù)制數(shù)據(jù)并將它們轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的主機。一接收到SGSN成員報告結(jié)果，GGSN就根據(jù)驗證結(jié)果返回成員報告接受或成員報 告拒絕(可能包含原因指示信息)。這是IGMP中未規(guī)定的新消息。只在結(jié)果否定的情況下 發(fā)送現(xiàn)有出錯消息也是可行的。否則，當(dāng)成員報告的結(jié)果肯定時，則不回送任何消息。在SGSN成員報告結(jié)果肯定的情況中，用于統(tǒng)計組播組的以及隨后TLMG的MS的數(shù) 量的計數(shù)器遞增和/或?qū)⒃揗S-HostID添加到組播組中。任何時候只要SGSN擁有第一個注冊到組播組的MS，且該SGSN本身又注冊到TLMG 并被添加到TLMG組播傳遞樹，則該SGSN向GGSN發(fā)送IGMP成員報告消息。此外，IGMP成員 報告消息利用PDP上下文激活過程中接收到的協(xié)商的服務(wù)質(zhì)量QoS來選擇從SGSN到GGSN 的正確QoS路徑。為此可以采用現(xiàn)有組播路由選擇樹協(xié)議。GGSN通過發(fā)送IGMP成員報告維護經(jīng)主干網(wǎng)通過Gi接口進行的組播成員傳播。只 在指示本地網(wǎng)絡(luò)(例如PLMN)中對應(yīng)的組播組中有至少一個希望接收組播數(shù)據(jù)的成員時才 需要向相鄰路由器傳播成員信息。因此，僅對PLMN內(nèi)的第一個組播組成員才需要此傳播操 作。因此，如果組播組在GGSN上是未知的，則該GGSN通過Gi接口將成員報告消息傳播到 另一個網(wǎng)絡(luò)中的下一個組播路由器，以加入組播組。GGSN知道它是否應(yīng)該在Gi接口上傳播 計數(shù)器的統(tǒng)計注冊到組播組的移動臺或?qū)嶋H移動臺的數(shù)量的消息。
下面詳細地說明本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例。它參考圖8說明組播組注銷和TLMG 釋放。如前所述，不會周期性地向所有具有有效PDP上下文的MS發(fā)送成員查詢消息。在 IGMP版本1中，本地組播路由器通過周期性地組播成員查詢消息來判斷局域網(wǎng)上是否仍有 組播組成員。在IGMP版本2中，定義了離開消息來減少離開成員的等待時間。參考圖8，在從移動臺接收到IGMP離開消息時，GGSN執(zhí)行基本的檢查，例如檢查 該移動臺是否屬于組播組。然后GGSN將新的GTP消息SGSN成員請求釋放發(fā)送到SGSN， 以便為該移動臺請求成員釋放。此消息以參數(shù)的形式攜帶TLMG MCAddr和移動臺的地址 MS-HostID。SGSN通過向GGSN回送可選的確認(rèn)消息SGSN成員釋放ACK來確認(rèn)該釋放操 作，并從對應(yīng)的TLMG列表中刪除該移動臺。GGSN還從對應(yīng)的組播地址列表中刪除該移動 臺，或者只遞減對應(yīng)的計數(shù)器。如果移動臺是注冊到組播組的SGSN服務(wù)區(qū)內(nèi)唯一的移動臺 ，則將該SGSN從TLMG 傳遞樹上刪除?？蛇x地，GGSN可以確定組播組成員數(shù)量，因為SGSN無權(quán)使用至該組播組的 組播傳遞樹且將從TLMG中注銷SGSN。如果SGSN從組播組刪除最后一個移動臺或接受命令從TLMG中注銷，則它向GGSN 發(fā)送IGMP離開消息，以便從TLMG傳遞樹中釋放。TLMG傳遞樹可以通過組播路由選擇協(xié)議 來更新。如果GGSN確定PLMN中的最后一個組播組成員已經(jīng)從組播組中注銷，則通過Gi接 口向相鄰的路由器傳播此信息。如果采用的是IGMP v2或更新版本，則GGSN發(fā)送IGMP離 開消息。否則，GGSN只是不再在Gi接口上刷新組播組成員情況。下文將詳細地說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，它參考圖9描述PDP上下文去激活。PDP上下文去激活由SGSN或GGSN發(fā)起。PDP上下文去激活包括兩個信令消息 刪除PDP上下文請求和刪除PDP上下文響應(yīng)。發(fā)起去激活操作的節(jié)點發(fā)送刪除PDP上下文 請求，作為回應(yīng)，它接收到刪除PDP上下文響應(yīng)。此過程的詳細描述可參見如下文獻3GPP TS03. 60 V7. 5.0(2001-01)第三代合作項目；技術(shù)規(guī)范組服務(wù)和系統(tǒng)方面；數(shù)字蜂窩電信 系統(tǒng)(階段2+)、通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)、服務(wù)描述、第2階段(1998年發(fā)布)，以及3GPP TS 23. 060 V3. 6.0(2001-01)第三代合作項目；技術(shù)規(guī)范組服務(wù)和系統(tǒng)方面；數(shù)字蜂窩電 信系統(tǒng)(階段2+)、服務(wù)描述、第2階段(1999年發(fā)布)。在執(zhí)行PDP上下文去激活之后，應(yīng)用與組播組注銷相同的相應(yīng)的信令消息過程。 SGSN檢查移動臺是否屬于一個或多個TLMG。相應(yīng)的結(jié)果就是，從TLMG或從對應(yīng)的若干TLMG 中刪除該移動臺。SGSN可能會從TLMG或若干TLMG中注銷它自己，具體取決于是否是對應(yīng) TLMG或多個TLMG的最后一個移動臺。如果GGSN存儲按組播組并因此按TLMG存儲移動臺以及不止一個計數(shù)器，則GGSN 可以自行判斷移動臺是否屬于一個或多個組播組，并相應(yīng)執(zhí)行操作。否則，SGSN在刪除PDP 上下文請求和刪除PDP上下文響應(yīng)消息中通過指定MS-HostID和TLMG的新的信息元素通 知GGSN，或者從SGSN將具有相同信息元素的新的消息即SGSN成員釋放消息發(fā)往GGSN。在接收到SGSN成員釋放消息或如上所述的類似消息時，施加與組播組注銷和 TLMG釋放序列相同的處理，隨后從SGSN向GGSN且通過Gi接口發(fā)送IGMP離開消息。下面將詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，它描述移動臺變更服務(wù)SGSN區(qū)時的過程。如果移動臺更換服務(wù)SGSN，則必須相應(yīng)更改和調(diào)整存儲在SGSN和GGSN中的組播 信息，可能還必須更新TLMG。如文獻3GPP TS 03. 60 V7. 5. 0 (2001-01)第三代合作項目；技術(shù)規(guī)范組服務(wù)和 系統(tǒng)方面；數(shù)字蜂窩電信系統(tǒng)(階段2+)、通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)、服務(wù)描述、第2階段 (1998年發(fā)布)，以及3GPP TS 23. 060V3. 6. 0 (2001-01)第三代合作項目；技術(shù)規(guī)范組服務(wù) 和系統(tǒng)方面；數(shù)字蜂窩電信系統(tǒng)(階段2+)、服務(wù)描述、第2階段(1999年發(fā)布)中所述，MS 可能會因GPRS連接，SGSN間路由選擇區(qū)更新或服務(wù)無線電網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)SRNS重定位而更換 服務(wù)SGSN。GPRS連接的詳細描述可參見如下文獻3GPP TS 23. 060V3. 6. 0 (2001-01)第三 代合作項目；技術(shù)規(guī)范組服務(wù)和系統(tǒng)方面、通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)、服務(wù)描述、第2階段 (1999年發(fā)布)的第6. 5. 3節(jié)，SGSN間路由選擇區(qū)更新可參見同一文獻的第6. 9. 1. 2. 2節(jié)， 包括第6. 13. 2節(jié)中的SGSN間系統(tǒng)間變更。服務(wù)SRNS重定位可參見上述參考文獻的第 6. 9. 2. 2. 1 節(jié)。但是，對于組播不需要考慮GPRS連接的情況，因為移動臺不會在調(diào)用此過程時注 冊到組播組。其原因在于移動臺已經(jīng)因執(zhí)行PDP上下文刪除而從對應(yīng)的組播組注銷掉了。在SGSN間路由選擇區(qū)更新或服務(wù)SRNS重定位的情況下，新的SGSN向該GGSN發(fā) 送更新PDP上下文請求。在SGSN因組播組成員而發(fā)生變更的情況下，SGSN和GGSN中有三種執(zhí)行組播管理 有的基本備選方案。在第一個備選方案中，組合執(zhí)行如上所述的舊SGSN的組播組注銷和TLMG釋放過 程以及新的SGSN的組播組注冊和TLMG建立過程。以下說明基于圖10。類似于上述的PDP上下文去激活，SGSN可能需要通過修改后的更新PDP上下文消 息信令向GGSN指示該移動臺屬于組播組。在此序列中，必須向GGSN通告TLMG的標(biāo)識符。 GGSN的任務(wù)是將變更告知新的SGSN和舊的SGSN。舊的SGSN指移動臺已經(jīng)注冊于其中的 SGSN,而新的SGSN則是通過其對移動臺進行處理的SGSN。通過SGSN成員釋放請求消息來 通知舊的SGSN。作為對已經(jīng)執(zhí)行的SGSN變更的確認(rèn)，舊的SGSN發(fā)送SGSN成員釋放確認(rèn)消 息。如果舊的SGSN釋放了最后一個移動臺，則它發(fā)送IGMP離開消息。在新的SGSN中進行組播成員驗證是可選的。GGSN可以在SGSN成員報告請求消息 中利用附加的指示符來說明是否要執(zhí)行這些檢查。如果不執(zhí)行檢查，則只需通過發(fā)送SGSN 成員報告結(jié)果消息向GGSN回報確認(rèn)，或在通信可靠時完全無需向GGSN回報。如果執(zhí)行附 加的組播成員驗證，則GGSN可能必須向移動臺回送否定結(jié)果。在此情況下，該SGSN可能必 須從TLMG中注銷，該PLMN可能需要從組播組中注銷。這些消息序列未在圖10中示出。任何時候只要SGSN擁有第一個注冊到組播組的移動臺，該SGSN本身就注冊到 TLMG并被添加到TLMG組播傳遞樹。該SGSN將IGMP成員報告消息發(fā)送到GGSN。TLMG傳遞樹已針對IGMP離開消息作了更新，并再次針對IGMP成員報告消息進行 更新。S卩，TLMG傳遞樹分兩個步驟來更新。在第二個備選方案中，在執(zhí)行如圖11所示的更新PDP上下文之后通過發(fā)送組播信息消息，將組播組信息直接從舊的SGSN傳遞給新的SGSN。舊的SGSN通過SGSN成員釋放消息開始刪除SGSN中相應(yīng)的表項。之后發(fā)送IGMP離開消息。SGSN可選地執(zhí)行驗證，并根 據(jù)驗證結(jié)果，抑制向GGSN發(fā)送SGSN成員報告和IGMP成員報告。在此情況下，SGSN向GGSN 報告應(yīng)向移動臺發(fā)送拒絕消息。因此，這里同樣適用第一個備選方案的原理。第三個備選方案公開了一種快捷的解決方案，其中新的SGSN在從舊的SGSN接收 到組播信息消息之后，向GGSN發(fā)送更新消息，即組播SGSN更新信息，以更新GGSN上舊SGSN 和新SGSN中的組播項。此信令消息交換還在圖12中示出。在執(zhí)行所提及的消息交換之后， 發(fā)送IGMP離開消息。最后，所有的三種備選方案都會通過組播路由選擇協(xié)議針對新的SGSN和舊的 SGSN 更新 TLMG。在第二和第三個備選方案中，在新SGSN和舊SGSN之間發(fā)送更新PDP上下文之前， 可能還執(zhí)行從舊的SGSN到新的SGSN的組播信息傳遞。更新PDP上下文消息交換還可以加 以擴展以攜帶組播信息。在所有三種備選方案中，如果在新的SGSN中所執(zhí)行的檢查不接受組播組成員資 格時，則會向移動臺發(fā)送附加的消息。例如，此步驟可以應(yīng)用于新的SGSN不支持組播路由 選擇協(xié)議或不支持組播信息交換消息或諸如多供應(yīng)商環(huán)境之類的信息元素時。然后命令MS 向GGSN發(fā)送IGMP離開消息，以執(zhí)行注銷。下面將詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，它參考圖13說明組播數(shù)據(jù)的傳送過程。圖13顯示這樣一種方案，其中在GGSN上接收組播數(shù)據(jù)并通過TLMG將其轉(zhuǎn)發(fā)到兩 個分別連接了多個組成員的SGSN。在接收到組播數(shù)據(jù)流時，GGSN在其表格中查找屬于應(yīng)用級組播地址的TLMG地址。 然后GGSN將例如IP目的地地址更改為TLMG組播地址，并將數(shù)據(jù)組播到屬于該TLMG的所 有SGSN。在SGSN上接收到TLMG組播數(shù)據(jù)時，此SGSN查看組播組成員表，恢復(fù)原始地址，并 復(fù)制數(shù)據(jù)并利用單播傳輸通過無線接入網(wǎng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到移動臺。利用從GGSN接收到的信 息中獲得的附加信息確定連接到該特定SGSN的對應(yīng)組播組成員。在另一個實施方案中，通過組播隧道以隧道形式發(fā)送IP組播數(shù)據(jù)流。TLMG組播地 址在GGSN中被添加到IP組播分組之前，并在SGSN中被刪除。利用TLMG組地址以隧道形 式將數(shù)據(jù)沿組播傳遞樹(例如TLMG傳遞樹)從GGSN發(fā)送到SGSN。在稍作修改的方案中，GGSN起小區(qū)廣播服務(wù)(CBS)或類似的作用(具體規(guī)范參見 3GPP TR 25. 925第三代合作項目；技術(shù)規(guī)范組無線接入網(wǎng)；廣播/組播服務(wù)的無線電接口 (1999年發(fā)布))，從而在核心網(wǎng)絡(luò)中的IP組播與無線接入網(wǎng)中的廣播/組播服務(wù)之間實現(xiàn) 中繼功能。在另一個方案中，小區(qū)廣播中心或類似系統(tǒng)注冊到TLMG，以取代SGSN。一旦在RAN 中定義了組播承載系統(tǒng)，則可以連接核心網(wǎng)絡(luò)和無線電網(wǎng)絡(luò)中的組播，以便為點到多點服 務(wù)提供更高效的傳輸。本發(fā)明所描述的解決方案只涵蓋不同網(wǎng)絡(luò)實體之間的信息交換。應(yīng)該理解為數(shù)據(jù) 可以不同方式分布存儲，也可以采用其他消息作為相同或不同信息的承載體。在所描述的信令序列的消息中，當(dāng)采用面向連接的方法時可以忽略某些信息元 素。此外，對于例如許多專用的新的GTP消息，可以代之以采用具有附加活動代碼的公共消肩、O此報告中的信令序列基于可靠的傳輸。如果傳輸不可靠，則這些序列必須進行相 應(yīng)的調(diào)整。此外，本發(fā)明所涵蓋的解決方案針對GSM或UMTS網(wǎng)絡(luò)中的分組交換域。但是，所 述解決方案可以一般地適用于具有兩個IP層即一個應(yīng)用IP層和一個傳輸IP層的網(wǎng)絡(luò)，例 如適用隧道技術(shù)時的情況。一般來說，只要例如在GTP、L2TP、IPSec和移動IP中采用隧道 技術(shù)，就可以采用本原理。同樣對于傳輸層基于支持組播傳輸?shù)牧硪环N技術(shù)(例如ATM)的 情況，也可以應(yīng)用這些機制。此外，應(yīng)該理解，可以應(yīng)用同樣的機制為諸如點到多點流(R TSP)或會話多媒體業(yè) 務(wù)(SIP)之類的應(yīng)用創(chuàng)建組播傳輸組。
權(quán)利要求
用于在電信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)至少一個組播組中執(zhí)行組播數(shù)據(jù)的組播傳輸?shù)姆椒ǎ鲭娦啪W(wǎng)絡(luò)中具有至少一個路由器和處理至少一個用戶的至少一個服務(wù)節(jié)點，所述方法采用如下步驟-由所述路由器接收用戶的組播組注冊請求消息；-如果所述用戶是注冊到所述組播組的第一個用戶，則在所述路由器與所述服務(wù)節(jié)點之間通過用于建立隧道的傳輸層協(xié)議建立傳輸級組播組隧道，并將所述隧道分配給所述組播組；-否則，確定傳輸級組播組隧道與所述組播組之間的關(guān)系；以及-通過從所述路由器到所述服務(wù)節(jié)點的傳輸級組播組隧道執(zhí)行組播數(shù)據(jù)的傳輸；并且-執(zhí)行從所述服務(wù)節(jié)點到注冊到所述對應(yīng)組播組的用戶的組播數(shù)據(jù)傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述路由器和至少一個服務(wù)節(jié)點之間創(chuàng)建 專用的組播傳遞樹。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于用于管理所述傳輸級組播組、所述組播組 的注冊用戶以及所述組播組的組播地址之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分布或集中于網(wǎng)絡(luò)中。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述關(guān)聯(lián)關(guān)系是通過唯一標(biāo)識所述用戶、所 述組播組和所述傳輸級組播組隧道的標(biāo)識符來形成的。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于為了執(zhí)行用戶在組播組中的注冊或 注銷，所述用戶通知所述路由器，所述路由器通知所述服務(wù)節(jié)點，并執(zhí)行對所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中 對應(yīng)項的更新。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于如果所述用戶變更所述服務(wù)節(jié)點，則 執(zhí)行如下操作所述用戶注冊到新的服務(wù)節(jié)點，從舊的服務(wù)節(jié)點中刪除并更新所述路由器 中的對應(yīng)項。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于如果釋放專用傳輸級組播組隧道，則 更新更新從路由器到這些服務(wù)節(jié)點的組播傳遞樹。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于所述用于建立隧道的傳輸層協(xié)議是 控制信令協(xié)議。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述控制信令協(xié)議是GPRS隧道協(xié)議GTP協(xié)議。
10.如權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于所述組播是使用IP分組的IP組 播，所述IP分組具有IP組播地址，以便根據(jù)支持組播的路由器中所含的組播路由表定義至 所述用戶的路由。
全文摘要
用于在面向點到點的電信網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行組播的方法、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、路由器、服務(wù)節(jié)點和系統(tǒng)。其基本原理是為基本面向點到點的電信網(wǎng)絡(luò)的一些部分引入組播傳輸。這是通過在路由器與服務(wù)節(jié)點之間創(chuàng)建傳輸組播組隧道以傳送組播數(shù)據(jù)而得以實現(xiàn)的。在諸如UMTS之類的移動環(huán)境中，該原理可以這樣實現(xiàn)在SGSN與GGSN之間的IP網(wǎng)絡(luò)中在例如Gn接口上采用IP組播進行高效傳輸。
文檔編號H04W40/36GK101820353SQ20101014272
公開日2010年9月1日 申請日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者F·亨德斯徹德特, R·凱爾勒, T·洛赫馬 申請人:艾利森電話股份有限公司