WO2011035454A1 - 在通信系统中提供组播服务的设备和方法 - Google Patents

在通信系统中提供组播服务的设备和方法 Download PDF

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WO2011035454A1
WO2011035454A1 PCT/CN2009/001071 CN2009001071W WO2011035454A1 WO 2011035454 A1 WO2011035454 A1 WO 2011035454A1 CN 2009001071 W CN2009001071 W CN 2009001071W WO 2011035454 A1 WO2011035454 A1 WO 2011035454A1
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WO
WIPO (PCT)
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mbms
service
user equipment
multicast group
server
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/CN2009/001071
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English (en)
French (fr)
Inventor
晁华
王河
胡中骥
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Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Alcatel Lucent SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US13/496,369 priority patent/US20120176953A1/en
Priority to PCT/CN2009/001071 priority patent/WO2011035454A1/zh
Priority to JP2012530068A priority patent/JP5570604B2/ja
Priority to CN2009801589434A priority patent/CN102415070A/zh
Priority to EP09849642.5A priority patent/EP2482513A4/en
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/60—Network streaming of media packets
    • H04L65/61—Network streaming of media packets for supporting one-way streaming services, e.g. Internet radio
    • H04L65/611—Network streaming of media packets for supporting one-way streaming services, e.g. Internet radio for multicast or broadcast
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/1066—Session management
    • H04L65/1069—Session establishment or de-establishment
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/06—Selective distribution of broadcast services, e.g. multimedia broadcast multicast service [MBMS]; Services to user groups; One-way selective calling services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/30—Resource management for broadcast services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/40—Connection management for selective distribution or broadcast

Definitions

  • the present invention relates to providing multicast services and, more particularly, to an apparatus and method for providing multicast services in a communication system using an LTE-MBMS network. Background technique
  • LTE Long Term Evolution
  • E-UTRA Evolved-UTRA
  • E-UTRAN Evolved-UTRA
  • Scenario 1 A push-to-talk session group with more than 20 users appears in the IMS (IP Multimedia Subsystem) [Reference 1] system (especially a push-to-talk session group that can support up to 100-200 users) For example, in an emergency where more than 20 users enter a single cell coverage area, it is obviously more efficient to broadcast instead of establishing multiple unicast paths; although voice transmission requires less bandwidth, LTE has sufficient bandwidth .
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • Scene ⁇ Video sharing application in a private network when a single (or combined) video clip (for example, a video from a helicopter tracking a suspect or a live video from multiple fire trucks at a fire site) is simultaneously sent to multiple mobile phones/devices Broadcasting minimizes the required air interface resources and other resources.
  • a single (or combined) video clip for example, a video from a helicopter tracking a suspect or a live video from multiple fire trucks at a fire site
  • MBMS Multimedia Broadcast Multicast Service
  • the multicast function makes it possible to share downlink resources that transmit the same content, and is therefore economical.
  • control plane functions such as paging
  • 3GPP assumes no multicast service [Reference 2]. Accordingly, the present invention is directed to providing an architectural design and an overall solution with as little modification as possible to existing standards to provide multicast functionality to the above scenarios.
  • a method of providing a multicast service in a communication system comprising at least one user equipment and a server providing a service to the at least one user equipment, the method comprising the steps :
  • the server determines the MBMS multicast group of the multimedia broadcast multicast service to provide the multicast service;
  • the server sends the broadcast multicast service center BM-SC in the evolved multimedia broadcast multicast service e-MBMS network as the MBMS multicast group.
  • the user equipment provides the MBMS service control information required for the MBMS service; the BM-SC determines the MBMS service area according to the received MBMS service control information, and triggers the MBMS bearer establishment for the user equipment in the MBMS multicast group in the MBMS service area.
  • the server forwards the data to be served to the BM-SC; and the BM-SC distributes the data to each user equipment in the MBMS multicast group through the established MBMS bearer.
  • the user equipment or the e-MBMS network in the MBMS multicast group triggers an MBMS discovery process for all user equipments in the multicast group, and triggers the multicast group.
  • the method further comprises the step of: establishing a bearer for the service between the at least one user equipment and the server.
  • the method further includes: the at least one user equipment feeding back, by the bearer, information related to its own MBMS capability to the server;
  • the server determines that the MBMS multicast group includes all MBMS-capable user equipments.
  • the server transmits data to the service to be provided thereto through the bearer.
  • the received MBMS service control information includes location information of each user equipment in the MBMS multicast group, and the BM-SC converts the received location information to determine an MBMS service area.
  • the location information is fed back to the server by each user equipment in the MBMS multicast group, or obtained by accessing a server that stores location information of each user equipment.
  • the method further includes: the server forwarding the updated MBMS service control information to the BM-SC; and the BM-SC re-determining the MBMS service area according to the updated MBMS service control information and triggering the MBMS bearer setup process.
  • the method further comprises the step of: the server transmitting a service end indicator to the BM-SC; and the BM-SC stopping the service and releasing the established MBMS bearer.
  • the data to be served is received by the server from the user equipment of the at least one user equipment over the bearer.
  • the communication system is one of an IP Multimedia Subsystem IMS system and a private network.
  • a broadcast multicast service center BM-SC including: a control information receiving module, configured to receive, from a server, an MBMS service for a user equipment in a multimedia broadcast multicast service MBMS multicast group
  • the required MBMS bearer establishment module is configured to determine an MBMS service area according to the received MBMS service control information, and trigger an MBMS bearer establishment process for the user equipment in the MBMS multicast group in the MBMS service area.
  • an MBMS service data receiving module configured to receive data for the service to be provided from the server; and an MBMS service providing module, configured to distribute the data to the user equipment in the MBMS multicast group by using the established MBMS bearer.
  • the MBMS service control information received by the control information receiving module from the server includes location information of the user equipment in the MBMS multicast group
  • the MBMS bearer establishing module includes: a control information conversion module, configured to perform the location information Convert to determine the MBMS service area.
  • the MBMS bearer establishing module re-determines the MBMS service area and triggers the MBMS bearer establishment procedure according to the updated MBMS service control information.
  • the control information receiving module receives the service end indicator
  • the MBMS service providing module stops the service
  • the MBMS bearer establishing module releases the established MBMS bearer.
  • a server including: an MBMS multicast group determining module, configured to determine an MBMS multicast group; and a control information sending module, configured to provide an evolved multimedia broadcast multicast service e-MBMS network
  • the broadcast multicast service center BM-SC sends the MBMS service control information required for providing the MBMS service to the user equipment in the multimedia broadcast multicast service MBMS multicast group; and the service data sending module is configured to send the target to the BM-SC The data to be provided for the service.
  • the server further includes: an MBMS capability information receiving module, configured to use the MBMS
  • the user equipment in the multicast group receives information related to the MBMS capability of the user equipment; and the MBMS multicast group determining module determines that the MBMS multicast group includes all MBMS-capable user equipments.
  • the MBMS service control information includes location information of the user equipment in the MBMS multicast group; the location information is fed back to the device by the user equipment in the MBMS multicast group, or is accessed by accessing the location where the user equipment is stored. The information obtained by the server.
  • control information transmitting module transmits the updated MBMS service control information to the BM-SC when the location information is changed.
  • the present invention enables multicasting in an MBMS multicast group even when multicast is not supported in the wireless network.
  • devices and methods are provided that meet the needs of an operator's application scenario.
  • the present invention also introduces the correct triggering time of the MBMS service discovery process and the MBMS security procedure, that is, after the BM-SC obtains the IP multicast address. These two processes, on the control plane and the user plane, respectively, enable only user equipment within the multicast group to decode the service data.
  • the IMS CN core network
  • the IMS CN obtains the latest location information of the user equipment by using the feedback of the user equipment, or by accessing the server storing the location information of the user equipment, and sends the latest location information of the user equipment to the BM-SC, by the BM.
  • -SC converts new location information into a new service area. This will trigger the MBMS session update process.
  • FIG. 1 shows a basic architecture of a device for providing a multicast service in a communication system for a scenario 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 illustrates a basic architecture for a device 2 that provides a multicast service in a communication system for a scenario 2, in accordance with an embodiment of the present invention
  • 3 is a diagram showing various steps of a method of providing a multicast service in a communication system according to an embodiment of the present invention
  • 4 is a block diagram showing an apparatus for providing a multicast service in a communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a signal flow diagram showing a method of providing a downlink multicast service for an IMS system in an LTE MBMS system according to a first embodiment of the present invention.
  • the CN (core network) of the IMS system and the security center of the private network are used as content sources for the LTE MBMS system.
  • IMS services are supported with MBMS capabilities.
  • the content source of MBMS is various private networks (such as the private network of the public security department).
  • a private network represents a non-public network, especially a network related to public safety, such as a public security department and a fire department.
  • Scenario 1 represents a class in which user equipment is associated with a dynamically changing set of specific IMS sessions.
  • Scene 2 represents another class in which videos are shared within a "private group" (such as a public security department).
  • the present invention proposes a method for the e-MBMS system to know the content source in the communication system and the multicast group to be established, thereby receiving content from the content source and distributing the same content to the multicast group through the MBMS bearer.
  • the user equipment inside provides multicast function for the communication system.
  • Solution for Improvement 1 Introducing uplink application data as an MBMS content source
  • Scenario 1 focuses on a large number of push-to-talk users located in the same cell. Regardless of where these users are located, when there are a large number of users, IP multicast transmission using MBMS services for IMS systems in LTE Loading is always beneficial.
  • 1 shows the basic architecture of a device for providing a multicast service in a communication system for scenario 1 in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the present invention uses an interface between the CN of the architecture IMS system and the BM-SC (Broadcast Multicast Service Center) of the e-MBMS system.
  • the IMS CN is used as a content provider for e-MBMS.
  • the IMS CN collects uplink data of the user equipment that is making the call and forwards the data to the BM-SC as a content source carried by the MBMS.
  • the IMS CN communicates with the BM-SC and provides the required information to enable the e-MBMS system to learn the members of the "multicast group".
  • SDF Service Discovery Function
  • SCF Service Control Function
  • SSF Service Selection Function
  • PCRF Policy and Charging Rules Function
  • HSS Home Subscribed Subscriber Server
  • CGI Cell Global Identity
  • MBMS User Services contains an IMS user profile, such as the Cell Global Identity (CGI) of the serving cell of the user equipment.
  • CGI Cell Global Identity
  • the HSS can also contain user data for MBMS User Services.
  • the Security Center is used as a content provider for the e-MBMS system.
  • 2 shows the basic architecture of a device for providing a multicast service in a communication system for scenario 2, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Network connecting Security Center and BM-SC So any packet data network (PDN), such as the Internet. This is also not within the scope of the present invention.
  • PDN packet data network
  • FIG. 3 is a diagram showing the steps of a method of providing a multicast service in a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • S101 Establish an application session. This step establishes an application layer session.
  • an IMS session is initiated by the IMS user equipment, for example, a push-to-talk session is established between multiple friends as defined by existing specifications.
  • the user's authorization is performed based on the user's subscription information to check the user's authority to use the MBMS service.
  • the authorized user equipment uploads data to the security center via the uplink to share the data. The detailed process is not discussed here.
  • S102 Determine a multicast group.
  • each IMS user equipment invited by the IMS session feeds back its MBMS capabilities to its IMS CN via SIP signaling.
  • the session initiator also has to make these feedbacks.
  • the "multicast group" used to carry the IMS session is then determined to include all IMS user equipments that have MBMB capabilities and have accepted the IMS session.
  • the IMS CN determines to provide an MBMS bearer for the IMS user equipment in the multicast group. Considering that not all IMS user equipments have MBMS capability in the actual system, IMS CN allocates unicast resources for users that do not have MBMS capability.
  • the security center determines the private network type and dedicated SA range of the video sharing according to the content and type of the uploaded data received, and then determines that the "multicast group" is all private networks of the determined type that are located within the scope of the dedicated SA. User equipment.
  • S103 Obtain location information. This step is proprietary to Scenario 1.
  • the IMS CN collects the location information of each user equipment participating in the IMS session in the cellular network and transmits the location information to the BM-SC.
  • the location information can be obtained in two ways:
  • Each IMS user equipment with MBMS capability feeds back the Cell Global Identity (CGI) of its serving cell to the IMS CN if it accepts the IMS session.
  • CGI Cell Global Identity
  • the session initiator also needs to make these feedbacks, that is, feedback the CGI of its own serving cell;
  • the IMS CN Based on the network database query: In this way, because the IMS CN knows the members of the multicast group, it can query the HSS for the identity and location information of the multicast group members in the cellular network, and from the HSS. Obtaining CGI information or service area identification information (SAI) in the feedback information;
  • SAI service area identification information
  • S104 MBMS preparation.
  • This step introduces a new message between the content source (the IMS CN for scenario 1 and the security center for scenario 2) and the BM-SC on the control plane to deliver the control message for multicast group management. interest.
  • the IMS CN forwards the MBMS control information (the IP multicast address and the CGI of the serving cell) and the IMS session ID to the BM-SC.
  • the BM-SC converts the cell CGI list into a service area (SA) list.
  • SA service area
  • the security center knows in advance which user devices are allowed to receive video, and all of the user devices belong to the multicast group.
  • the security center of the private network determines which areas of the private network share specific data.
  • the control information passed between the Security Center and the BM-SC is a dedicated SA list and a secure session ID.
  • the content source also allocates the IP multicast address of the MBMS user service and sends it to the BM-SC. This step solves the problem of distributing content to MBMS users only within the multicast service area.
  • the service discovery step causes the user device to know the available MBMS service. This step ensures from the application layer and the control plane that only the MBMS user equipment in the "multicast group" is included in the multicast data transmission. For scenario 1, this step involves a user device that participates in an IMS session and has MBMS capabilities. This step can be implemented using any existing method.
  • S106 MBMS security management.
  • the MBMS key registration used to maintain confidentiality and confidentiality may be based on IMS or other existing means.
  • This step ensures on the user side that only the MBMS user equipment included in the multicast group can decode the received data.
  • the user device may have been pre-configured with a dedicated key, in which case the MBMS service discovery step and key distribution steps may be omitted.
  • the BM-SC assigns a TMGI (Temporary Mobile Group Identifier) to the MBMS bearer index in the EUTRAN.
  • the BM-SC includes a SA list in the Session Start message and transmits it to the eNB via the e-MBMS gateway.
  • the eNB establishes an IP multicast transmission bearer according to the current definition, thereby establishing an MBMS bearer in the MBMS service area.
  • the MBMS bearer establishment process is performed in accordance with the definition of the current REL9 specification.
  • S108 Provide MBMS service.
  • the IMS CN receives the uplink IMS data and forwards it to the BM-SC as MBMS User Service content.
  • This step includes the original MBMS steps, including announcements and data transfers.
  • the difference from the current specification is that the TMGI and IMS session IDs are used as an index of the ongoing MBMS bearer to prevent unrelated user equipment from receiving multicast service data.
  • the Security Center receives the data uploaded by the authorized user and forwards it to the BM-SC as MBMS User Service content.
  • S109 End the application session.
  • the IMS session is terminated by all user devices. Connect Upon receipt of the termination information, the IMS CN forwards the status to the BM-SC.
  • the Security Center determines when to stop all sessions and forwards the status to the BM-SC.
  • the user equipment may move, that is, the location of the user equipment changes.
  • the following mechanisms are defined to ensure that the user equipment is also able to receive service data during the move in scenario 1.
  • step S102 of FIG. 3 For the first method of step S102 of FIG. 3, that is, based on the manner of user feedback, the following three steps are required:
  • Step 1 The user equipment receiving the IMS service via the MBMS bearer will re-initiate the SIP process during the mobile, and report the CGI of the serving cell to the IMS CN;
  • Step 2 When receiving the cell CGI update from the IMS group, the IMS CN forwards the updated cell CGI to the BM-SC;
  • Step 3 The BM-SC converts the received cell CGI list into an SA, and detects whether the SA that has been established by the MBMS is modified. If modification is required, the BM-SC performs an MBMS session update procedure to indicate the modified SA to the MBMS gateway. After that, the new eNB will join the transport IP multicast bearer and the original eNB will leave the established IP multicast bearer.
  • step S102 in Fig. 3 For the second method of step S102 in Fig. 3, that is, based on the method of querying the network database, the following three steps are required:
  • Step 1 When the IMS CN first queries the HSS for the location information of the multicast group member, the HSS marks the members of the multicast group in the database. Once the HSS finds that the location information of the users changes, the latest location information is notified to the IMS CNo. Alternatively, the IMS CN can periodically query the HSS for the location information of the group members.
  • Step 2 IMS C forwards the latest location information to the BM-SC;
  • Step 3 The BM-SC converts the received location information into an SA to detect whether the SA of the established MBMS bearer is to be modified. If modification is required, the BM-SC performs an MBMS session update procedure to indicate the modified SA to the MBMS gateway. After that, the new eNB will join the transport IP multicast bearer and the original eNB will leave Open an established IP multicast bearer.
  • the security center may determine to change the dedicated SA, then then forward the changed SA to the BM-SC, and then the BM-SC performs step 3 above to perform the session update process.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an apparatus for providing a multicast service in a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the communication system includes: an MBMS multicast group determining module 204, configured to determine a user equipment included in an MBMS multicast group to provide a multicast service; and a control information sending module 201, configured to The MBMS service control information required to provide the MBMS service for the user equipment in the MBMS multicast group is transmitted to the BM-SC.
  • the MBMS service control information includes an IP multicast address, a serving cell CGI or a service area identity SAI, and an IMS session ID.
  • the control information sent by the security center is a dedicated serving cell list, a secure session ID, and an IP multicast address.
  • the BM-SC has a control information receiving module 101 for receiving MBMS service control information required for providing MBMS services for user equipments in the MBMS multicast group from the communication system; and an MBMS bearer establishing module 102 for receiving the MBMS according to the received
  • the service control information determines the service area, and triggers an MBMS bearer establishment procedure for the user equipment in the MBMS multicast group in the service area.
  • the MBMS service control information includes an IP multicast address, a serving cell CGI or a service area identity SAI, and an IMS session ID.
  • the MBMS bearer setup module 102 further has a control information conversion module 105 for converting the received cell CGI list or service area identifier SAI into a serving cell list, so that the MBMS bearer setup module 102 determines the service area.
  • the communication system includes a service data transmitting module 202 for transmitting data for the service to be provided to the BM-SC.
  • the communication system can also include a service data receiving module 205 for receiving service data from the user device for providing service data to the service data transmitting module 202.
  • the BM-SC has an MBMS service data receiving module 103, configured to receive data for the service to be provided from the communication system, and the MBMS service providing module 104 is configured to distribute the data to the MBMS multicast group by using the established MBMS bearer.
  • Each user equipment provides MBMS services for user equipment in the MBMS multicast group.
  • the IMS-CN further includes an MBMS capability information receiving module 203, configured to receive information about the MBMS capability of the user equipment from the plurality of user equipments, so that the MBMS multicast group determining module 204 determines that the MBMS multicast group includes All MBMS capable user equipment; and location letter
  • the information obtaining module 206 is configured to obtain location information of the multicast group member by receiving location information of the multicast group member in the communication system from the HSS, or receiving the feedback location information from the multicast group member.
  • the manner in which the location information obtaining module 206 receives the location information of the multicast group member from the HSS may be that the location information obtaining module 206 periodically queries the HSS, or the HSS tracks each multicast group member, and when the location information changes, The location information acquisition module 206 transmits the changed location information.
  • the MBMS bearer establishing module 102 Upon receiving the updated MBMS service control information by the control information receiving module 101, the MBMS bearer establishing module 102 re-determines the service area and triggers the MBMS bearer setup procedure based on the updated MBMS service control information.
  • the MBMS service providing module 104 stops the service, and the MBMS bearer establishing module 102 releases the established MBMS bearer, thereby releasing the resources for the MBMS service.
  • a method of providing a downlink multicast service for an IMS system using an e-MBMS bearer according to a first embodiment of the present invention is described in further detail below.
  • FIG. 5 is a signal flow diagram showing a method of providing a downlink MBMS service for an IMS system in an LTE MBMS system in accordance with a first embodiment of the present invention.
  • the initiator user device 1
  • an invited friend user device 2
  • User equipments 1 and 2 are controlled by eNB 1 and eNB 2, respectively.
  • the user equipment 1 initiates a one-to-many IMS service. For example, a push-to-talk session is established between multiple friends as defined by existing specifications.
  • User Equipment 2 accepts the session and feeds its MBMS capabilities back to the IMS CN. This feedback is also made by the session initiator (ie User Equipment 1). Considering that not all IMS user equipments have MBMS capability in the actual system, IMS CN allocates unicast resources for user equipments that do not have MBMS capability. The "multicast group" then includes all IMS user equipments that have MBMS capabilities and have accepted the IMS session.
  • the user equipment 2 feeds back the CGI identity of its serving cell to the IMS CN.
  • User equipment 1 also feeds back the CGI of its serving cell to the IMS CN.
  • the IMS CN In the MBMS preparation step, based on the feedback of the user equipment, the IMS CN organizes the control information of the BM-SC, including the assigned IP multicast address of the MBMS user service, the cell CGI list, and the IMS session. ID.
  • the cell CGI list can be fed back from the user equipment or from the HSS.
  • the IMS CN forwards all information to the BM-SC.
  • the BM-SC converts the cell ID into a service area (SA) list.
  • SA service area
  • the MBMS service discovery process is performed for all user equipments in the multicast group. This step can be implemented using any of the existing methods.
  • an MBMS key distribution process is performed between these user equipments and the BM-SC.
  • the BM-SC allocates the corresponding TMGI and includes the TMGI information together with the SA list in the MBMS Session Start message and sends it to the MBMS Gateway.
  • the MBMS gateway sends the MBMS Session Start message and the Transport Layer IP Multicast address to the eNB whose cell is located in the SA list.
  • the eNB receiving the session start message establishes an IP multicast transmission bearer with the MBMS gateway.
  • the MBMS bearer setup process is the same as the current REL9 specification.
  • the IMS CN receives the uplink IMS data and treats it as MBMS content.
  • the IMS C forwards the uplink IMS data to the BM-SC.
  • the BM-SC distributes the received service data to all MBMS user equipments according to the available MBMS specifications.
  • All user equipments can terminate the IMS session by themselves. If the IMS CN finds that all user equipments belonging to the "multicast group" terminate the IMS session, the BM-SC is notified at the end of the application session.
  • the BM-SC By obtaining the service session end indicator from the IMS CN, the BM-SC initiates the MBMS session end process and releases all MBMS resources of the application session.
  • a method of using an e-MBMS bearer to provide a multicast function in a private network according to a second embodiment of the present invention is described in further detail below.
  • an authorized user device of the private network uploads the video to the security center and requests video sharing.
  • the security center determines the private network type and dedicated SA range of the video sharing.
  • the "multicast group" is then determined to include all private network user equipment of a determined type within the scope of the dedicated SA.
  • the security center passes control information to the BM-SC, including the dedicated SA and the secure session ID.
  • the Security Center also assigns an IP multicast address to the MBMS User Service and sends it Send it to BM-SC.
  • the service discovery process is performed for all private network user equipments in the multicast group. This process can be performed using any available method.
  • an MBMS key distribution process is also performed between these user equipments and the BM-SC.
  • the service discovery process and the MBMS key distribution process can be omitted in specific cases.
  • the BM-SC allocates the corresponding TMGI and initiates the MBMS session start process.
  • the BM-SC includes the received SA list in the session start message and sends it to the MBMS gateway.
  • the MBMS gateway sends the MBMS Session Start message and the Transport Layer IP Multicast address to all eNBs whose cells are located in the SA.
  • the eNB that received the session start message establishes an IP multicast transmission bearer with the MBMS gateway.
  • the MBMS bearer setup process is the same as the current REL9 specification.
  • the BM-SC distributes the received service data to all MBMS user equipments according to the available MBMS specifications.
  • the Security Center determines to stop all sessions and forwards the status to the BM-SC.
  • the BM-SC Upon receiving the service session end indicator from the IMS CN, the BM-SC initiates an MBMS session end procedure and releases all MBMS resources of the application session.
  • the present invention enables multicasting in an MBMS multicast group even when multicast is not supported in the wireless network.
  • it provides a system architecture and mechanism that meets the needs of the operator's application scenario.
  • the interface between IMS CN and BM-SC is used for IMS-based multicast services.
  • the IMS CN acts as a content source for the LTE MBMS.
  • the Security Center acts as a content source for LTE MBMS.
  • an IMS-based multicast service is delivered within the dynamic group.
  • a "multicast group” includes all IMS user equipments that have MBMS capabilities and have accepted IMS sessions.
  • the multicast group information is obtained based on the feedback of the user equipment.
  • the video sharing scenario shows that the "multicast group" is semi-configured by the network elements that control the entire application session.
  • the IMS user equipment sends its serving cell CGI list to the IMS CN when accepting the IMS session invitation.
  • the interface between the MBMS content source and the BM-SC is used to communicate the MBMS control information of the control plane.
  • the IMS CN forwards the cell CGI list to the BM-SC.
  • the BM-SC converts the information into an SA list.
  • the security center directly sends the SA list to the BM-SC. Therefore, user equipment located outside the SA will not receive any MBMS information.
  • the present invention also introduces the correct triggering time of the MBMS service discovery process and the MBMS security procedure, that is, after the BM-SC obtains the IP multicast address. These two processes, on the control plane and the user plane, respectively, enable only user equipment within the multicast group to decode the service data.
  • mobility is also considered to ensure that content is always reachable to multicast group members, even if they move within the system.
  • the user equipment in the group detects the change of the serving cell, it will report the latest serving cell CGI.
  • the BM-SC can convert the new serving cell CGI to a new SA ID. This will trigger the MBMS session update process.
  • some embodiments also include a machine readable or computer readable program storage device (eg, a digital data storage medium) and encoding machine executable or computer executable program instructions, wherein the instructions perform some of the above methods or All steps.
  • the program storage device can be a digital memory, a magnetic storage medium (such as a disk and tape), a hardware or an optically readable digital data storage medium.
  • the implementation also includes a programming computer that performs the steps of the above method.

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Description

在通信系统中提供组播服务的设备和方法 技术领域
本发明涉及提供组播服务， 更具体地， 涉及利用 LTE-MBMS网络在通信系 统中提供组播服务的设备和方法。 背景技术
3GPP在 2005年启动了 3G长期演进研究项目 （Long Term Evolution), 即 LTE, 以演进的接入技术 （E-UTRA, Evolved-UTRA) 和接入网络 （E-UTRAN), 为运营商和用户不断增长的需求提供更好的支持。
当前， 多数运营商都考虑使用多媒体组播技术来支持公共安全性。 例如， 一些运营商要求 LTE支持一些特殊场景， 尤其是下列场景：
场景 1 : 在 IMS ( IP多媒体子系统） [参考文献 1]系统中出现多于 20个用 户的一键通会话群组 （尤其是希望可以支持多达 100-200 个用户的一键通会话 群）； 例如， 在多于 20个用户进入单个小区覆盖的区域的紧急情况下， 进行广播 而不是建立多个单播路径显然更加有效； 尽管语音传输需要较少的带宽， 而 LTE 具有足够的带宽。
场景^ 专用网中的视频共享应用； 在单个 （或组合） 的视频片段 （例如， 来自跟踪疑犯的直升机的视频或者来自火场处多个消防车的实时视频）同时发送 到多个手机 /设备时， 进行广播能够最小化所需的空中接口资源和其它资源。
对于上述场景引入 MBMS (多媒体广播组播服务） 的组播功能是有益的。 一方面， 组播功能使得可以共享发送相同内容的下行链路资源， 因此是经济的。 另一方面， 如果建立了多个单播会话， 则控制面功能 （例如寻呼） 在群组很大时 成为瓶颈。
由于 LTE MBMS (REL9 ) (即 e-MBMS ) 的标准化正在进行中， 而且当前
3GPP假设没有组播服务 [参考文献 2]。 因此， 本发明关注于以对现有标准尽可能 少作修改地、 提供一种架构设计和整个方案， 以对上述场景提供组播功能。
参考文献-
[参考文献 1] 3GPP TS 23.228, IP Multimedia Subsystems, 2005
[参考文献 2] 3GPP TS23.246 v.910 发明内容
本发明的目的在于提出一种设备和方法， 以支持运营商在通信系统中提供 组播服务的需要。
根据本发明的第一方案， 提供了一种在通信系统中提供组播服务的方法， 所述通信系统包括至少一个用户设备以及向所述至少一个用户设备提供服务的 服务器， 所述方法包括步骤： 服务器确定要提供组播服务的多媒体广播组播服务 MBMS组播组； 服务器向演进的多媒体广播组播服务 e-MBMS 网络中的广播组 播业务中心 BM-SC发送为 MBMS组播组内的用户设备提供 MBMS服务所需的 MBMS服务控制信息； BM-SC根据接收到的 MBMS服务控制信息， 确定 MBMS 服务区域， 并在 MBMS 服务区域内触发针对 MBMS 组播组内的用户设备的 MBMS承载建立过程； 服务器将要提供服务的数据转发给 BM-SC; 以及 BM-SC 通过所建立的 MBMS承载将数据分发给 MBMS组播组内的各用户设备。
优选地， 在 BM-SC从服务器接收到 MBMS服务控制信息之后， MBMS组 播组内的用户设备或者 e-MBMS 网络触发针对组播组内的所有用户设备的 MBMS发现过程，并触发组播组内的所有用户设备和 BM-SC之间的 MBMS密钥 分发过程。
优选地， 在服务器确定要向其提供组播服务的多媒体广播组播服务 MBMS 组播组的步骤之前还包括步骤： 在所述至少一个用户设备和服务器之间建立针对 所述服务的承载。
优选地， 在所述至少一个用户设备和服务器之间建立了针对所述服务的承 载之后还包括步骤： 所述至少一个用户设备通过所述承载向服务器反馈与自身的 MBMS 能力有关的信息； 其中， 所述服务器确定 MBMS 组播组包括所有具有 MBMS能力的用户设备。
优选地， 针对不具有 MBMS能力的用户设备， 服务器通过所述承载向其发 送针对所要提供服务的数据。
优选地， 接收到的 MBMS服务控制信息包括 MBMS组播组内各用户设备 的位置信息， BM-SC转换接收到的位置信息， 以确定 MBMS服务区域。
优选地， 所述位置信息是 MBMS组播组内各用户设备反馈给服务器的， 或 者是通过访问存储有各用户设备的位置信息的服务器获得的。 优选地， 在所述位置信息改变后还包括步骤： 服务器向 BM-SC转发更新的 MBMS服务控制信息； BM-SC根据更新的 MBMS服务控制信息，重新确定 MBMS 服务区域并触发 MBMS承载建立过程。
优选地， 所述方法还包括步骤： 服务器向 BM-SC发送服务结束指示符； 以 及 BM-SC停止服务， 并释放所建立的 MBMS承载。
优选地， 要提供服务的数据是所述服务器通过所述承载从所述至少一个用 户设备中的用户设备接收的。
优选地， 所述通信系统是 IP多媒体子系统 IMS系统和专用网之一。
根据本发明的第二方案， 提供了一种广播组播业务中心 BM-SC， 包括： 控 制信息接收模块， 用于从服务器接收为多媒体广播组播服务 MBMS 组播组内的 用户设备提供 MBMS服务所需的 MBMS服务控制信息； MBMS承载建立模块， 用于根据接收到的 MBMS服务控制信息， 确定 MBMS服务区域， 并在 MBMS 服务区域内触发针对 MBMS 组播组内的用户设备的 MBMS 承载建立过程； MBMS 服务数据接收模块， 用于从服务器接收针对要提供服务的数据； 以及 MBMS服务提供模块，用于通过所建立的 MBMS承载将数据分发给 MBMS组播 组内的用户设备。
优选地， 控制信息接收模块从服务器接收到的 MBMS 服务控制信息包括 MBMS组播组内的用户设备的位置信息， 所述 MBMS承载建立模块包括： 控制 信息转换模块， 用于对所述位置信息进行转换， 以确定 MBMS服务区域。
优选地，在控制信息接收模块接收到更新的 MBMS服务控制信息时， MBMS 承载建立模块根据更新的 MBMS服务控制信息， 重新确定 MBMS服务区域并触 发 MBMS承载建立过程。
优选地， 在控制信息接收模块接收到服务结束指示符时， MBMS 服务提供 模块停止服务， 并且 MBMS承载建立模块释放所建立的 MBMS承载。
根据本发明的第三方案， 提供了一种服务器， 包括： MBMS 组播组确定模 块， 用于确定 MBMS 组播组； 控制信息发送模块， 用于向演进的多媒体广播组 播服务 e-MBMS网络中的广播组播业务中心 BM-SC发送为多媒体广播组播服务 MBMS组播组内的用户设备提供 MBMS服务所需的 MBMS服务控制信息； 以及 服务数据发送模块， 用于向 BM-SC发送针对要提供服务的数据。
优选地，所述服务器还包括： MBMS能力信息接收模块，用于从所述 MBMS 组播组内的用户设备接收与用户设备的 MBMS能力有关的信息；以及所述 MBMS 组播组确定模块确定 MBMS组播组包括所有具有 MBMS能力的用户设备。
优选地， MBMS服务控制信息包括 MBMS组播组内的用户设备的位置信息； 所述位置信息是 MBMS 组播组内的用户设备反馈给所述设备的， 或者是通过访 问存储有用户设备的位置信息的服务器获得的。
优选地， 在位置信息改变时， 控制信息发送模块向 BM-SC 发送更新的 MBMS服务控制信息。
本发明实现的有益效果
本发明使得在无线网络中不支持组播的情况下也可以在 MBMS组播组内进 行组播。 尤其是提供了满足运营商的应用场景的需求的设备和方法。
在本发明中， 解决了两个关键问题。 一个是将上行链路用户数据当作组播 源。 另一个是在 "组播组" 内分发内容。
本发明还引入了 MBMS服务发现过程和 MBMS安全过程的正确触发时间， 即在 BM-SC获得了 IP组播地址之后。 这两个过程分别在控制面和用户面使得仅 有组播组内的用户设备能够解码服务数据。
针对 IMS应用场景， 还考虑了移动性， 以确保内容总是可以到达组播组成 员， 即使它们在系统内移动。 IMS CN (核心网） 通过用户设备的反馈， 或者是 通过访问存储有用户设备的位置信息的服务器， 获得用户设备的最新的位置信 息， 并向 BM-SC发送用户设备的最新位置信息， 由 BM-SC将新的位置信息转换 为新的服务区域。 这样， 将触发 MBMS会话更新过程。 附图说明
结合附图， 根据下面对本发明的非限制性实施例的详细描述， 本发明的上 述及其它目的、 特征和优点将变得更加清楚， 附图中：
图 1 示出了根据本发明实施例的在通信系统中提供组播服务的设备针对场 景 1的基本架构；
图 2示出了根据本发明实施例的在通信系统中提供组播服务的设备针对场 景 2的基本架构；
图 3 是示出了根据本发明实施例的在通信系统中提供组播服务的方法的各 个步骤的图； 图 4示出了根据本发明实施例的用于在通信系统中提供组播服务的设备的 结构图； 以及
图 5示出了根据本发明第一实施例的在 LTE MBMS系统中为 IMS系统提供 下行组播服务的方法的信号流图。 具体实施方式
下面， 结合附图来详细描述本发明的实施例。 在以下描述中， 一些具体实 施例仅用于描述目的， 而不应该理解为对本发明有任何限制， 而只是本发明的示 例。 需要指出的是， 示意图仅示出了与现有系统的区别， 而省略了常规结构或构 造， 以免导致对本发明的理解不清楚。
为了实现在通信系统 （IMS 系统或专用网） 中提供组播服务的目的， 大体 上， 需要进行两个改进。 一个是引入上行链路用户设备数据作为组播的内容源。 另一个是建立 "组播组" 以便在 "组播组" 内分发内容。
从第一个改进看， IMS 系统的 CN (核心网） 和专用网的安全中心被作为 LTE MBMS系统的内容源。 在第一个场景中， 以 MBMS能力支持 IMS服务。 在 第二个场景中， MBMS 的内容源是各种专用网 （例如公安部门的专用网）。 在本 发明中， 专用网表示非公众网， 尤其是与公共安全有关的网络， 例如公安部门和 消防部门。
从第二个改进看， 运营商的需求主要可以分为两类。 场景 1 表示一类， 其 中用户设备与动态变化的特定 IMS会话群组相关联。场景 2表示另一类，其中在 "专用群组"（例如公安部门） 内共享视频。
总之， 本发明提出了一种方法， 使得 e-MBMS系统获知通信系统中的内容 源、 以及要建立的组播组， 从而从内容源接收内容并通过 MBMS 承载将相同的 内容分发给组播组内的用户设备, 为该通信系统提供组播功能。
在以下描述中， 针对每一个改进给出方案描述。 改进 1的解决方案： 引入上行链路应用数据作为 MBMS内容源
场景 1 :
场景 1关注于大量一键通用户位于相同的小区内。 无论这些用户位于何处， 在用户数目较大时， 在 LTE中针对 IMS系统使用 MBMS业务的 IP组播传输承 载总是有益的。 图 1示出了根据本发明实施例的在通信系统中提供组播服务的设 备针对场景 1的基本架构。
本发明使用了该架构 IMS系统的 CN与 e-MBMS系统的 BM-SC (广播组播 业务中心）之间的接口。从用户面角度看， IMS CN用作 e-MBMS的内容提供商。 IMS CN收集进行通话的用户设备的上行链路数据并将数据转发给 BM-SC, 作为 MBMS承载的内容源。 从控制面角度看， IMS CN与 BM-SC进行通信， 并提供 所需信息以使得 e-MBMS系统获知 "组播组" 的成员。
该架构中的其它功能模块或网络组件描述如下：
- 服务发现功能 （SDF) 模块， 用于给用户设备 （UE) 提供接入 SSF模块 的接入点， 以使得用户设备连接到服务提供商所提供的服务；
- 服务控制功能 （SCF) 模块， 用于提供服务逻辑和支持该逻辑的执行所需 的功能。 SCF模块在会话发起和会话修改期间进行服务授权， 包括检査用户设备 的服务订阅以便允许或拒绝对服务的访向。 SCF模块选择相关的 MBMS媒介功 能。
- 服务选择功能 （SSF) 模块， 用于提供 MBMS 用户服务列表和相关用户 服务描述信息。 用户设备可以按照 3GPP TS26.346 clause 5.2所定义的， 从 SSF 模块中检索 MBMS用户服务描述。
- 策略和收费规则功能 （PCRF) 模块， 用于控制无线接入网和分组交换核 心网中收费和资源的建立。
- 归属订制用户服务器 （HSS )， 如 3GPP TS 23.002所定义的， 包含 IMS用 户简档，例如用户设备的服务小区的小区全球标识 (CGI)。HSS还可以包含 MBMS 用户服务的用户数据。
场景 2:
针对场景 2， 描述两个使用示例： 来自直升机的视频或来自消防车的视频。 这两个示例都与涉及国家安全的 "专用网"相关联。 在 "专用网" 中， 应该提供 被授权用户上载数据到专用网的安全中心的机制。
对于第一个改进， 为了实现视频共享， 安全中心用作 e-MBMS系统的内容 提供商。 图 2示出了根据本发明实施例的在通信系统中提供组播服务的设备针对 场景 2的基本架构。
如何实现上载不在本发明的讨论范围内。连接安全中心和 BM-SC的网络可 以是任何分组数据网 （PDN )， 例如互联网。 这也不在本发明的讨论范围内。
改进 2的解决方案： 组播组的建立和管理
图 3 是示出了根据本发明实施例的在通信系统中提供组播服务的方法的各 个步骤的图。
S101 : 建立应用会话。 该步骤建立应用层会话。 对于场景 1， 由 IMS用户 设备发起 IMS会话， 例如， 按照现有规范所定义的， 在多个好友之间建立一个一 键通会话。 根据用户订阅信息来执行用户的授权， 以检査用户使用 MBMS服务 的权限。 对于场景 2， 被授权的用户设备通过上行链路上载数据到安全中心以共 享数据。 在此不讨论其详细过程。
S102: 确定组播组。 对于场景 1， IMS会话所邀请的每个 IMS用户设备通 过 SIP信令向其 IMS CN反馈它们的 MBMS能力。会话发起方也要进行这些反馈。 然后， 用于承载 IMS会话的 "组播组" 得以确定， 包括具有 MBMB能力并且已 经接受了 IMS会话的所有 IMS用户设备。 IMS CN确定为组播组内的 IMS用户 设备提供 MBMS承载。考虑到在实际系统中不是所有 IMS用户设备都具有 MBMS 能力， 对于不具有 MBMS能力的用户'设备， IMS CN要分配单播资源。 对于场景 2, 安全中心根据收到的上载数据内容和类型， 确定视频共享的专网类型及专用 SA范围， 然后确定 "组播组"是包括位于专用 SA范围内的已确定类型的所有专 用网用户设备。
S103 : 获取位置信息。 该步骤是场景 1专有的。 在该步骤， IMS CN收集每 个参与 IMS 会话的用户设备在蜂窝网中的位置信息， 并把位置信息发送给 BM-SC。 具体地， 位置信息的获取可以通过两种方式：
1 ) 基于用户反馈的方式： 具备 MBMS 能力的每个 IMS用户设备如果接 受 IMS会话， 则向 IMS CN反馈其服务小区的小区全球标识 （CGI)。 会话发起方也要进行这些反馈， 即反馈自身的服务小区的 CGI;
2) 基于网络数据库査询的方式： 在这种方式中， 因为 IMS CN知道组播 组的成员， 它可以向 HSS查询组播组成员在蜂窝网中的标识和位置信 息，并从来自 HSS的反馈信息中得到 CGI信息或者服务区域标识信息 ( SAI);
S104: MBMS准备。 该步骤在控制面引入内容源 （对于场景 1是 IMS CN, 对于场景 2是安全中心） 与 BM- SC之间的新消息， 以传递组播组管理的控制信 · 息。 对于场景 1， IMS CN将 MBMS控制信息 （ IP组播地址和服务小区的 CGI) 以及 IMS会话 ID转发给 BM-SC。 基于系统的布局配置， BM-SC将小区 CGI列 表转换为服务区域 （SA) 列表。 对于场景 2， 安全中心预先知道哪些用户设备被 允许接收视频， 这些所有用户设备属于组播组。 专用网的安全中心确定在专用网 中的哪个区域内共享特定数据。 安全中心和 BM-SC之间传递的控制信息是专用 SA列表和安全会话 ID。 此外， 内容源还分配 MBMS用户服务的 IP组播地址， 并发送给 BM-SC。 该步骤解决了仅在组播服务区域内给 MBMS用户分发内容的 问题。
S105 : 发现 MBMS 服务。 服务发现步骤使得用户设备知道可用的 MBMS 服务。 该步骤从应用层和控制面确保了仅 "组播组" 中的 MBMS用户设备被包 括在组播数据传输中。 对于场景 1， 该步骤涉及参与 IMS会话并具有 MBMS能 力的用户设备。 该步骤可以使用任何现有方法来实现。
S106: MBMS安全管理。 在该步骤中， 用于保持保密性和秘密性的 MBMS 密钥注册可以是基于 IMS或其他已有方式的。该步骤在用户面确保了仅仅被包括 在组播组内的 MBMS用户设备能够对接收到的数据进行解码。对于场景 2， 用户 设备可能已经预先配置有专用的密钥， 在这种情况下可以省略 MBMS服务发现 步骤和密钥分发步骤。
S107-.开始 MBMS会话。该步骤执行会话开始过程。根据现有规范， BM-SC 给 EUTRAN中的 MBMS承载索引分配 TMGI( Temporary Mobile Group Identifier, 临时移动组标识符）。 BM-SC在会话开始消息中包括 SA列表，并经由 e-MBMS 网 关将其传送到 eNB。 eNB按照当前^范所定义的， 建立 IP组播传输承载， 从而 在 MBMS服务区域内建立 MBMS承载。 MBMS承载建立过程是按照当前 REL9 规范的定义进行。
S108 : 提供 MBMS服务。 对于场景 1， IMS CN接收上行链路 IMS数据并 当作 MBMS用户服务内容转发给 BM-SC。该步骤包括原有的 MBMS步骤，包括 通告和数据传送。 与当前规范的不同在于， TMGI和 IMS会话 ID用作进行中的 MBMS承载的索引， 以阻止不相关的用户设备接收到组播服务数据。对于场景 2， 安全中心接收被授权用户上载的数据， 并当作 MBMS 用户服务内容转发给 BM-SC。
S109: 结束应用会话。 对于场景 1， 由所有用户设备来终止 IMS会话。 接 收到终止信息后， IMS CN将该状态转发给 BM-SC。 对于场景 2, 安全中心确定 何时停止所有会话， 并将该状态转发给 BM-SC。
S110: 停止 MBMS会话。 在接收到结束应用指示时， BM-SC开始 MBMS 会话停止过程， 并且在该步骤释放 MBMS资源。
应该注意，一键通并不是上述解决方案能够支持的唯一的一对多 IMS应用。 对移动性的考虑
在整个服务周期期间， 用户设备可能会移动， 也即用户设备的位置发生改 变。 定义以下机制来确保在场景 1 下用户设备在移动期间也能够接收到服务数 据。
针对图 3步骤 S102的第一种方式， 即基于用户反馈的方式， 需要进行以下 三个步骤：
步骤 1 : 经由 MBMS承载接收 IMS服务的用户设备在移动期间将重新发起 SIP过程， 向 IMS CN报告其服务小区的 CGI;
步骤 2: IMS CN在从 IMS群组接收到小区 CGI更新时， 将更新的小区 CGI 转发给 BM-SC;
步骤 3 : BM-SC将收到的小区 CGI列表转换为 SA，检测是否要修改已建立 MBMS承载的 SA。如果需要修改， BM-SC执行 MBMS会话更新过程来向 MBMS 网关指示修改后的 SA。 之后， 新的 eNB将加入传输 IP组播承载而原有的 eNB 将离开已经建立的 IP组播承载。
针对图 3步骤 S102的第二种方式， 即基于网络数据库査询的方式， 需要进 行以下三个步骤：
步骤 1 : 当 IMS CN首次向 HSS查询组播组成员的位置信息时， HSS在数 据库中标记组播组的成员。一旦 HSS发现这些用户的位置信息发生改变时，主动 将最新的位置信息通知给 IMS CNo 或者， IMS CN可以周期性地向 HSS査询组 播组成员的位置信息；
步骤 2: IMS C 将最新的位置信息转发给 BM-SC;
步骤 3 : BM-SC将收到的位置信息转换为 SA,检测是否要修改已建立 MBMS 承载的 SA。 如果需要修改， BM-SC执行 MBMS会话更新过程来向 MBMS 网关 指示修改后的 SA。 之后， 新的 eNB将加入传输 IP组播承载而原有的 eNB将离 开已经建立的 IP组播承载。
对于场景 2， 移动性不会影响整个方案。 然而， 安全中心可以确定改变专用 SA, 然后则需要将改变的 SA转发给 BM-SC, 然后 BM-SC执行上述步骤 3， 以 执行会话更新过程。
图 4 示出了根据本发明实施例的用于在通信系统中提供组播服务的设备的 结构图。
如图 4所示，为了实现改进 2，通信系统包括： MBMS组播组确定模块 204， 用于确定要提供组播服务的 MBMS 组播组所包括的用户设备； 控制信息发送模 块 201，用于向 BM-SC发送为 MBMS组播组内的用户设备提供 MBMS服务所需 的 MBMS服务控制信息。 对于场景 1， MBMS服务控制信息包括 IP组播地址、 服务小区 CGI或服务区域标识 SAI以及 IMS会话 ID。 在场景 2中， 安全中心发 送的控制信息是专用服务小区列表、 安全会话 ID和 IP组播地址。
BM-SC具有控制信息接收模块 101， 用于从通信系统接收为 MBMS组播组 内的用户设备提供 MBMS服务所需的 MBMS服务控制信息； 以及 MBMS承载 建立模块 102, 用于根据接收到的 MBMS服务控制信息， 确定服务区域， 并在服 务区域内针对 MBMS组播组内的用户设备触发 MBMS承载建立过程。
对于场景 1， MBMS服务控制信息包括 IP组播地址、 服务小区 CGI或服务 区域标识 SAI以及 IMS会话 ID。 在这种情况下， MBMS承载建立模块 102还具 有控制信息转换模块 105，用来将收到的小区 CGI列表或者服务区域标识 SAI转 换为服务小区列表， 以便 MBMS承载建立模块 102确定服务区域。
为了实现改进 1 , 通信系统包括服务数据发送模块 202， 用于向 BM-SC发 送针对要提供服务的数据。 通信系统还可包括服务数据接收模块 205, 用于从用 户设备接收服务数据， 以便向服务数据发送模块 202提供服务数据。
对应地， BM-SC具有 MBMS服务数据接收模块 103， 用于从通信系统接收 针对要提供服务的数据； MBMS 服务提供模块 104， 用于通过所建立的 MBMS 承载将数据分发给 MBMS组播组内的各用户设备， 从而为 MBMS组播组内的用 户设备提供 MBMS服务。
对于场景 1， IMS-CN还包括 MBMS能力信息接收模块 203 , 用于从所述多 个用户设备接收与用户设备的 MBMS能力有关的信息， 以便 MBMS组播组确定 模块 204确定 MBMS组播组包括所有具有 MBMS能力的用户设备； 以及位置信 息获取模块 206， 用于通过从 HSS接收组播组成员在通信系统中的位置信息， 或 者从组播组成员接收反馈的位置信息， 来获取组播组成员的位置信息。 位置信息 获取模块 206从 HSS接收组播组成员的位置信息的方式可以是位置信息获取模块 206定期向 HSS进行査询， 或者由 HSS跟踪每个组播组成员， 并在位置信息发 生改变时向位置信息获取模块 206发送改变的位置信息。
在控制信息接收模块 101接收到更新的 MBMS服务控制信息时， MBMS承 载建立模块 102 根据更新的 MBMS 服务控制信息， 重新确定服务区域并触发 MBMS承载建立过程。
在控制信息接收模块 101接收到服务结束指示符时， MBMS服务提供模块 104停止服务， 并且 MBMS承载建立模块 102解除所建立的 MBMS承载， 从而 释放用于 MBMS服务的资源。 下面进一步详细描述根据本发明的第一实施例的使用 e-MBMS承载为 IMS 系统提供下行组播服务的方法。
[第一实施例]
图 5示出了根据本发明第一实施例的在 LTE MBMS系统中为 IMS系统提供 下行 MBMS服务的方法的信号流图。为了简单起见， 图 5中仅示出了发起方（用 户设备 1 ) 和一个被邀请的好友 （用户设备 2 )。 用户设备 1和 2分别由 eNB l和 eNB2控制。
在建立应用会话步骤， 用户设备 1发起一对多 IMS服务。 例如， 按照现有 规范所定义的， 在多个好友之间建立一个一键通会话。
在确定组播组步骤， 用户设备 2接受会话并将其 MBMS 能力反馈给 IMS CN。 会话发起方 （即用户设备 1 ) 也进行这种反馈。 考虑到在实际系统中并不是 所有 IMS 用户设备都具有 MBMS能力， 因此对于不具有 MBMS能力的用户设 备， IMS CN分配单播资源。 然后， "组播组"包括具有 MBMS能力并且已经接 受 IMS会话的所有 IMS用户设备。
在位置信息获取步骤，用户设备 2将其服务小区的 CGI标识反馈给 IMS CN。 用户设备 1也反馈其服务小区的 CGI给 IMS CN。
在 MBMS准备步骤， 基于用户设备的反馈， IMS CN组织 BM-SC的控制信 息， 包括 MBMS用户服务的所分配的 IP组播地址、 小区 CGI列表和 IMS会话 ID。 小区 CGI列表可以是从用户设备反馈的， 或者是从 HSS得到的。 IMS CN将 所有信息转发给 BM-SC。基于布局配置， BM-SC将小区 ID转换为服务区域（SA) 列表。
针对组播组内的所有用户设备执行 MBMS服务发现过程。 该步骤可以使用 任意一种现有方法来实现。
此外， 在这些用户设备和 BM-SC之间执行 MBMS密钥分发过程。
在会话开始步骤， BM-SC分配相应 TMGI, 并将该 TMGI信息与 SA列表 一起包括在 MBMS会话开始消息中，发送给 MBMS网关。 MBMS网关将 MBMS 会话开始消息以及传输层 IP组播地址发送给小区位于该 SA列表内的 eNB。接收 到会话幵始消息的 eNB建立与 MBMS网关的 IP组播传输承载。 MBMS承载建 立过程与当前 REL9规范相同。
在 MBMS服务提供步骤， IMS CN接收上行链路 IMS数据并将其当作 MBMS 内容。 IMS C 将该上行链路 IMS数据转发给 BM-SC。BM-SC按照可用的 MBMS 规范， 将接收到的服务数据分发给所有的 MBMS用户设备。
所有用户设备可以自行终止 IMS会话， 如果 IMS CN发现属于 "组播组" 的所有用户设备终止了 IMS会话， 则在应用会话结束步骤告知 BM-SC。
通过从 IMS CN获得服务会话结束指示符， BM-SC发起 MBMS会话结束过 程， 并释放应用会话的所有 MBMS资源。 下面进一步详细描述根据本发明的第二实施例的在专用网中使用 e-MBMS 承载以提供组播功能的方法。
[第二实施例]
在该实施例中， 整个过程解释如下。
在应用会话建立步骤， 专用网络的一个被授权用户设备将视频上载到安全 中心并要求进行视频共享。
在确定组播组步骤， 安全中心确定视频共享的专用网类型及专用 SA范围。 然后 "组播组" 被确定为包括位于专用 SA范围内的确定类型的所有专用网用户 设备。
在 MBMS准备步骤， 安全中心向 BM-SC传递控制信息， 包括专用 SA和安 全会话 ID。 此外， 安全中心还针对 MBMS用户服务分配 IP组播地址， 并将其发 送给 BM-SC。
针对组播组内的所有专用网用户设备执行服务发现过程。 可以使用任何可 用的方法来进行该过程。
此外， 还在这些用户设备和 BM-SC之间执行 MBMS密钥分发过程。 如上 所述， 服务发现过程和 MBMS密钥分发过程在特定情况下可省略。
在会话开始步骤， BM-SC分配相应 TMGI, 并发起 MBMS会话开始过程。 BM-SC 将接收到的 SA 列表包括在会话开始消息中， 并发送给 MBMS 网关。 MBMS网关将 MBMS会话开始消息和传输层 IP组播地址发送给小区位于 SA中 的所有 eNB。接收到会话开始消息的 eNB建立与 MBMS网关的 IP组播传输承载。 MBMS承载建立过程与当前 REL9规范相同。
在 MBMS服务提供过程中， BM-SC按照可用 MBMS规范， 将接收到的服 务数据分发给所有 MBMS用户设备。
安全中心确定停止所有会话并将该状态转发给 BM-SC。
在从 IMS CN接收到服务会话结束指示符时， BM-SC发起 MBMS会话结束 过程， 并释放应用会话的所有 MBMS资源。 本发明实现的有益效果
本发明使得在无线网络中不支持组播的情况下也可以在 MBMS组播组内进 行组播。 尤其是提供了满足运营商的应用场景的需求的系统架构和机制。
解决了技术方案的两个关键问题。 一个是将上行链路用户数据当作组播源。 另一个是在 "组播组" 内分发内容。
对于第一个改进， 针对基于 IMS的组播服务， 使用 IMS CN和 BM-SC之间 的接口。 从用户面角度看， IMS CN用作 LTE MBMS的内容源。 对于视频共享， 安全中心用作 LTE MBMS的内容源。
对于第二个改进， 在动态组内传送基于 IMS的组播服务。 "组播组"包括具 有 MBMS能力并已经接受了 IMS会话的所有 IMS用户设备。基于用户设备的反 馈而获得组播组信息。 视频共享场景表明， "组播组" 是由控制整个应用会话的 网络单元半配置的。
具体地， IMS用户设备在接受 IMS会话邀请时向 IMS CN发送其服务小区 CGI列表。 MBMS内容源和 BM-SC之间的接口用于传递控制面的 MBMS控制信息。 IMS CN将小区 CGI列表转发给 BM-SC。 BM-SC将该信息转换为 SA列表，对于 视频共享场景， 安全中心直接将 SA列表发送给 BM-SC。 因此， 位于 SA之外的 用户设备将不会接收到任何 MBMS信息。
本发明还引入了 MBMS服务发现过程和 MBMS安全过程的正确触发时间， 即在 BM-SC获得了 IP组播地址之后。 这两个过程分别在控制面和用户面使得仅 有组播组内的用户设备能够解码服务数据。
针对基于 IMS的 MBMS, 还考虑了移动性， 以确保内容总是可以到达组播 组成员， 即使它们在系统内移动。 组内的用户设备在检测到服务小区改变时， 将 报告最新的服务小区 CGI。 通过相同的方法， BM-SC可以将新的服务小区 CGI 转换为新的 SA ID。 这样， 将触发 MBMS会话更新过程。 '
本领域技术人员应该很容易认识到， 可以通过编程计算机实现上述方法的 不同步骤。 在此， 一些实施方式同样包括机器可读或计算机可读的程序存储设备 (如， 数字数据存储介质） 以及编码机器可执行或计算机可执行的程序指令， 其 中， 该指令执行上述方法的一些或全部步骤。 例如， 程序存储设备可以是数字存 储器、 磁存储介质 （如磁盘和磁带）、 硬件或光可读数字数据存储介质。 实施方 式同样包括执行上述方法的所述步骤的编程计算机。
描述和附图仅示出本发明的原理。 因此应该意识到， 本领域技术人员能够 建议不同的结构， 虽然这些不同的结构未在此处明确描述或示出， 但体现了本发 明的原理并包括在其精神和范围之内。 此外， 所有此处提到的示例明确地主要只 用于教学目的以帮助读者理解本发明的原理以及发明人所贡献的促进本领域的 构思， 并应被解释为不是对这些特定提到的示例和条件的限制。 此外， 此处所有 提到本发明的原则、 方面和实施方式的陈述及其特定的示例包含其等同物在内。
以上所描述的实施例仅用于示例的目的， 而非要限制本发明的范围。 本领 域技术人员应当理解， 可以对这些实施例进行形式和细节上的多种修改和改变， 而不脱离本发明的范围和精神。 本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

权 利 要 求
1 . 一种在通信系统中提供组播服务的方法， 所述通信系统包括至少一个用 户设备以及向所述至少一个用户设备提供服务的服务器， 所述方法包括步骤： 服务器确定要提供组播服务的多媒体广播组播服务 MBMS组播组； 服务器向演进的多媒体广播组播服务 e-MBMS网络中的广播组播业务中心 BM-SC发送为 MBMS组播组内的用户设备提供 MBMS服务所需的 MBMS服务 控制信息；
BM-SC根据接收到的 MBMS服务控制信息， 确定 MBMS服务区域， 并在 MBMS服务区域内触发针对 MBMS组播组内的用户设备的 MBMS承载建立过 程；
服务器将要提供服务的数据转发给 BM-SC; 以及
BM-SC通过所建立的 MBMS承载将数据分发给 MBMS组播组内的各用户 设备。
2. 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 在 BM-SC从服务器接收到 MBMS 服务控制信息之后， MBMS组播组内的用户设备或者 e-MBMS 网络发起针对组 播组内的所有用户设备的 MBMS 发现过程， 并触发组播组内的所有用户设备和 BM-SC之间的 MBMS密钥分发过程。
3. 根据权利要求 1所述的方法， 在服务器确定要向其提供组播服务的多媒 体广播组播服务 MBMS组播组的步骤之前还包括步骤：
在所述至少一个用户设备和服务器之间建立针对所述服务的承载。
4.根据权利要求 3所述的方法，在所述至少一个用户设备和服务器之间建立 了针对所述服务的承载之后还包括步骤：
所述至少一个用户设备通过所述承载向服务器反馈与自身的 MBMS能力有 关的信息；
其中， 所述服务器确定 MBMS组播组包括所有具有 MBMS 能力的用户设 备。
5.根据权利要求 4所述的方法， 其中， 针对不具有 MBMS能力的用户设备， 服务器通过所述承载向其发送针对所要提供服务的数据。
6. 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 接收到的 MBMS服务控制信息包 括 MBMS组播组内各用户设备的位置信息， BM-SC转换接收到的位置信息， 以 确定 MBMS服务区域。
7.根据权利要求 6所述的方法， 其中， 所述位置信息是 MBMS组播组内各 用户设备反馈给服务器的， 或者是通过访问存储有各用户设备的位置信息的服务 器获得的。
8.根据权利要求 7所述的方法， 其中， 在所述位置信息改变后还包括步骤： 服务器向 BM-SC转发更新的 MBMS服务控制信息；
BM-SC根据更新的 MBMS服务控制信息， 重新确定 MBMS服务区域并触 发 MBMS承载建立过程。
9.根据权利要求 1-8之一所述的方法， 还包括步骤：
服务器向 BM-SC发送服务结束指示符； 以及
BM-SC停止服务， 并释放所建立的 MBMS承载。
10. 根据权利要求 2-8之一所述的方法， 其中， 要提供服务的数据是所述服 务器通过所述承载从所述至少一个用户设备中的用户设备接收的。
11.根据权利要求 1-8之一所述的方法， 其中， 所述通信系统是 IP多媒体子 系统 IMS系统和专用网之一。
12.—种广播组播业务中心 BM-SC, 包括：
控制信息接收模块， 用于从服务器接收为多媒体广播组播服务 MBMS组播 组内的用户设备提供 MBMS服务所需的 MBMS服务控制信息；
MBMS承载建立模块，用于根据接收到的 MBMS服务控制信息，确定 MBMS 服务区域， 并在 MBMS 服务区域内触发针对 MBMS 组播组内的用户设备的 MBMS承载建立过程；
MBMS服务数据接收模块，用于从所述服务器接收针对要提供服务的数据； 以及
MBMS服务提供模块，用于通过所建立的 MBMS承载将数据分发给 MBMS 组播组内的用户设备。
13. 根据权利要求 12所述的 BM-SC, 其中， 控制信息接收模块从服务器接 收到的 MBMS服务控制信息包括 MBMS组播组内的用户设备的位置信息， 所述 MBMS承载建立模块包括： 控制信息转换模块， 用于对所述位置信息进行转换， 以确定 MBMS服务区域。
14.根据权利要求 12所述的 BM-SC, 其中， 在控制信息接收模块接收到更 新的 MBMS服务控制信息时， MBMS承载建立模块根据更新的 MBMS服务控制 信息， 重新确定 MBMS服务区域并触发 MBMS承载建立过程。
15.根据权利要求 12-14之一所述的 BM-SC, 其中，
在控制信息接收模块接收到服务结束指示符时， MBMS 服务提供模块停止 服务， 并且 MBMS承载建立模块释放所建立的 MBMS承载。
16. 一种服务器， 包括：
MBMS组播组确定模块， 用于确定 MBMS组播组；
控制信息发送模块， 用于向演进的多媒体广播组播服务 e-MBMS网络中的 广播组播业务中心 BM-SC发送为多媒体广播组播服务 MBMS组播组内的用户设 备提供 MBMS服务所需的 MBMS服务控制信息； 以及
服务数据发送模块， 用于向 BM-SC发送针对要提供服务的数据。
17.根据权利要求 16所述的服务器， 还包括：
MBMS能力信息接收模块，用于从所述 MBMS组播组内的用户设备接收与 用户设备的 MBMS能力有关的信息； 以及
所述 MBMS组播组确定模块确定 MBMS组播组包括所有具有 MBMS能力 的用户设备。
18.根据权利要求 16所述的服务器，其中， MBMS服务控制信息包括 MBMS 组播组内的用户设备的位置信息； 所述位置信息是 MBMS 组播组内的用户设备 反馈给所述设备的， 或者是通过访问存储有用户设备的位置信息的服务器获得 的。
19.根据权利要求 18所述的服务器， 其中， 在位置信息改变时， 控制信息发 送模块向 BM-SC发送更新的 MBMS服务控制信息。
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